一种锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和非水电解液，所述正极包括正极集流体以及设置于所述正极集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括含有钴酸锂的正极活性材料，所述正极的热失效温度T0＞220℃，所述非水电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括结构式1所示的化合物：；其中，n为0或1，A选自C或O，X选自或，R1、R2各自独立选自H、、、、或，R1和R2不同时选自H，且X、R1和R2中至少含有一个硫原子；所述锂离子电池满足以下条件：0.01≤10c/（a*b）≤9，且57≤a≤60，0.1≤b≤0.8，0.01≤c≤5.5。本发明专利技术提供的锂离子电池具有较好的热箱安全性能和循环性能。好的热箱安全性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池


[0001]本专利技术属于储能装置
，具体涉及一种锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池是继镍氢等传统蓄电池之后的新一代可充电电池，由日本索尼公司于1990年最先研发成功。锂离子电池工作原理简单，具有较好的安全性和较长的充放电寿命，工作电压高，能量密度高，加上体积小，循环使用寿命长，工作温度范围宽等优点收到广泛应用。
[0003]随着新能源汽车对续航里程的不断提高和3C数码产品轻薄化的不断发展，电池行业越来越要求锂离子电池高能量密度化。设计高能量密度的锂离子电池可以从以下几个方面着手：1）提高正极材料克容量；2）提高电池放电平台；3）提电池中活性材料的比例；等等。提升锂离子电池的充电的截止电压是增大电池能量密度的重要途径之一，因为随着充电截止电压的提高，正极材料可以实现更高的克容量发挥，且放电平台有明显提高，两方面的作用对能量密度的提升具有立竿见影的效果。
[0004]钴酸锂(LCO)是目前高电压电池采用的正极材料，随着电池电压的逐渐提高，正极材料进入更高的脱锂态，材料结构稳定性会变差，且表面的氧化性也明显提高。随着高克容量正极材料的发展，材料结构的不稳定性及其高氧化性在极片/非水电解液界面表现地尤其明显，其中钴酸锂中的Co元素对于催化非水电解液的分解具有重要影响，具体表现为：电池发生产气，内阻快速增长，容量急剧下降。更重要的是会导致电池的安全性能下降，在进行电池热箱测试安全时，电池发生爆炸、燃烧等危险情况，因此需要匹配安全性能更好的非水电解液。
[0005]目前的材料发展趋势下，随着钴酸锂高电压趋势日益发展，高电压钴酸锂的安全性能问题逐渐加剧。为了改善这些问题，对电池材料进行保护是重要的手段之一，目前从非水电解液角度改善电池安全有两种，一种是选择高闪点的溶剂或高盐非水电解液，提高非水电解液本征安全稳定性，在进行热箱测试时延缓电压降时间，延缓电池燃烧爆炸时间。另一种是选择阻燃添加剂，提升非水电解液阻燃效果，从而抑制非水电解液燃烧改善安全性能。但这两种方法都对全电池的常规性能循环，存储性能产生大幅度劣化，无法有效兼顾常规性能与安全性能。

技术实现思路

[0006]针对现有钴酸锂电池存在无法兼顾安全性能和循环性能的问题，本专利技术提供了一种锂离子电池。
[0007]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和非水电解液，所述正极包括正极集流体以及设置于所述正极集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括含有钴酸锂的正极活性材料，所述正极的热失效温度T0＞220℃，所述非水电解液包括非水有机溶剂、锂盐
和添加剂，所述添加剂包括结构式1所示的化合物：结构式1其中，n为0或1，A选自C或O，X选自或，R1、R2各自独立选自H、、、、或，R1和R2不同时选自H，且X、R1和R2中至少含有一个硫原子；所述锂离子电池满足以下条件：0.01≤10c/（a*b）≤9，且57≤a≤60，0.1≤b≤0.8，0.01≤c≤5.5；其中，a为正极材料层中Co的质量百分比含量，单位为%；b为正极活性材料的比表面积，单位为m2/g；c为非水电解液中结构式1所示的化合物的质量百分比含量，单位为%。
[0008]可选的，所述锂离子电池满足以下条件：0.25≤10c/（a*b）≤2.5。
[0009]可选的，所述正极活性材料的比表面积b为0.15 ~ 0.5m2/g。
[0010]可选的，所述非水电解液中结构式1所示的化合物的质量百分比含量c为0.5 ~ 2.5%。
[0011]可选的，所述锂离子电池的充电电压≥4.48V。
[0012]可选的，所述结构式1所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：可选的，所述结构式1所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：可选的，所述结构式1所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：可选的，所述结构式1所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：可选的，所述结构式1所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：可选的，所述结构式1所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：
。
[0013]可选的，所述非水有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙酸丁酯、γ
‑
丁内酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、氟代乙酸乙酯和氟醚中的至少一种。
[0014]可选的，所述锂盐包括LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiPO2F2、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2、LiClO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、Li2B
10
Cl
10
、LiSO3F、LiTOP、LiDODFP、LiOTF和低级脂肪族羧酸锂盐中的至少一种。
[0015]可选的，所述添加剂还包括环状硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、环状碳酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物和腈类化合物中的至少一种；以所述非水电解液的总质量为100%计，所述添加剂的含量为0.01%~30%。
[0016]可选的，所述环状硫酸酯类化合物选自硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、甲基硫酸乙烯酯、、中的至少一种；所述磺酸内酯类化合物选自1,3
‑
丙烷磺酸内酯、1,4
‑
丁烷磺酸内酯、1,3
‑
丙烯磺酸内酯中的至少一种；所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚甲基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯或结构式2所示化合物中的至少一种，
结构式2所述结构式2中，R
21
、R
22
、R
23
、R
24
、R
25
、R
26
各自独立地选自氢原子、卤素原子、C1
‑
C5基团中的一种；所述磷酸酯类化合物选自三(三甲基硅烷)磷酸酯、三（三甲基硅烷）亚磷酸酯或结构式3所示化合物中的至少一种：结构式3所述结构式3中，R
31
、R
32
、R
32
各自独立的选自C1
‑
C5的饱和烃基、不饱和烃基、卤代烃基、
‑
Si(C
m
H
2m+1
)3，m为1～3的自然数，且R
31
、R
32
、R
33
中至少有一个为不饱和烃基；所述硼酸酯类化合物选自三(三甲基硅烷)硼酸酯和三(三乙基硅烷)硼酸酯中的至少一种；所述腈类化合物选自丁二腈、戊二腈、乙二醇双(丙腈)醚、己烷三腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈中的至少一种。
[0017]根据本专利技术提供的锂离子电池，采用钴酸锂作为正极活性材料，使锂离子电池具有较高的能量密度，在非水电解液中添加结构式1所示的化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极和非水电解液，所述正极包括正极集流体以及设置于所述正极集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括含有钴酸锂的正极活性材料，所述正极的热失效温度T0＞220℃，所述非水电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括结构式1所示的化合物：结构式1其中，n为0或1，A选自C或O，X选自或，R1、R2各自独立选自H、、、、或，R1和R2不同时选自H，且X、R1和R2中至少含有一个硫原子；所述锂离子电池满足以下条件：0.01≤10c/（a*b）≤9，且57≤a≤60，0.1≤b≤0.8，0.01≤c≤5.5；其中，a为正极材料层中Co的质量百分比含量，单位为%；b为正极活性材料的比表面积，单位为m2/g；c为非水电解液中结构式1所示的化合物的质量百分比含量，单位为%。2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池满足以下条件：0.25≤10c/（a*b）≤2.5。3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料的比表面积b为0.15 ~ 0.5 m2/g。4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述非水电解液中结构式1所示的化合物的质量百分比含量c为0.5 ~ 2.5%。5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的充电截止电压≥4.48V。6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述结构式1所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：下化合物中的一种或多种：下化合物中的一种或多种：
。7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述非水有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙酸丁酯、γ
‑
丁内酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、氟代乙酸乙酯和氟醚中的至少一种。8.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂盐包括LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiPO2F2、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2、LiClO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、Li2B
10
Cl
10
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中波，黄雄，严思文，郑仲天，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：