为克服现有锂离子电池正极存在Mn的价位变化导致Mn离子溶出的问题，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，所述正极包括含有正极活性材料的正极材料层，所述正极活性材料包括含锰正极材料，所述正极活性材料的比表面积为0.5～1.5m2/g，所述非水电解液包括非水有机溶剂、添加剂和锂盐，所述添加剂包括结构式1所示的化合物：所述锂离子电池满足以下条件：0.5≤(Vr/Vr*)/Wr≤12，且0.4≤Vr/Vr*≤1.5，0.1≤Wr≤3。本发明专利技术提供的锂离子电池能够有效抑制含锰正极材料在电池循环过程中的锰离子价位的不可逆改变，进而减少含锰正极材料中锰离子溶出。进而减少含锰正极材料中锰离子溶出。
【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]锂离子电池有着工作电压高、能量密度大、安全性能好、自放电小、可快速充电、工作范围宽、使用寿命长等优点，在全球二次电池市场占据主导地位，近年，新能源电动汽车迎来了发展的顶峰。在锂离子电池技术中，正极材料是锂离子电压和容量的决定性因素，决定着锂电池容量的天花板，电解液则为锂电池容量达到所需的血液。但无论是高电压体系还是高镍体系，保证正极材料框架的稳定是实现其容量天板的必要条件。宏观上的稳定是由正极活性物质微观结构决定的，比如正极材料中金属离子的价态、正极金属离子与氧的配位状态等，通过对这些微观参数的变化可以表征其正极材料的稳定状态。现阶段正极材料脱嵌锂过程中，当锂脱嵌到一定程度，相态的转变使得正极材料框架不稳定，正极高价态的金属离子容易脱出，例如：含锰基正极的锂离子电池充电过程中，锰的溶出，以Mn
2+
形式迁移到负极，并在负极沉积造成短路。在高电压及高镍体系，正极材料与电解液间存在较差的兼容性，不利于锂离子的传递。电解液对正极活性物质保护差，使得正极材料的高价态金属离子暴露，暴露的高价态金属离子对电解液有一定的催化作用，引起电解液的催化氧化，进而导致晶格氧缺失，引发Mn离子的溶出，造成正极活性材料的结构坍塌，影响电池性能；同时当Mn的平均价态低于+3.5时，正极活性材料的晶体结构会发生转变由稳定结构转至不稳定结构，使电极的极化作用增强，引起容量衰减，导电性能差等缺点。目前许多研究人员通过往正极活性材料中添加导电剂来强化正极活性材料的导电性能，导电性能得到一定的改善，但是进而引发出一系列问题，导电剂的加入使得正极稳定性变差，Mn离子更易溶出，并且进一步弱化了锂离子的扩散速率，同时正极活性材料与电解液之间的兼容性变得更差，进而使得电池的高低温条件下循环性能和存储性能劣化。
技术实现思路
[0003]针对现有锂离子电池正极存在Mn的价位变化导致Mn离子溶出的问题，本专利技术提供了一种锂离子电池。
[0004]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0005]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，所述正极包括含有正极活性材料的正极材料层，所述正极活性材料包括含锰正极材料，所述正极活性材料的比表面积为0.5～1.5m2/g，所述非水电解液包括非水有机溶剂、添加剂和锂盐，所述添加剂包括结构式1所示的化合物:
[0006][0007]其中，n为0或1，X选自R1、R2各自独立选自H、卤素、未取代或卤素取代的C1
‑
C5的烃基、C5的烃基、且X、R1和R2中至少含有一个硫原子；
[0008]所述锂离子电池满足以下条件：
[0009]0.5≤(Vr/Vr*)/Wr≤12，且0.4≤Vr/Vr*≤1.5，0.1≤Wr≤3；
[0010]其中，Vr为正极活性材料的微孔比表面积，单位为m2/g；
[0011]Vr*为正极活性材料的介孔比表面积，单位为m2/g；
[0012]Wr为非水电解液中结构式1所示化合物的质量百分含量，单位为％。
[0013]可选的，所述锂离子电池满足以下条件：
[0014]1≤(Vr/Vr*)/Wr≤10。
[0015]可选的，所述正极活性材料的微孔比表面积和介孔比表面积的比值Vr/Vr* 为0.5～1.2。
[0016]可选的，所述正极活性材料的微孔比表面积Vr为0.2～0.7m2/g。
[0017]可选的，所述正极活性材料的介孔比表面积Vr*为0.14～1.4m2/g。
[0018]可选的，所述非水电解液中结构式1所示化合物的质量百分含量Wr为 0.1％～2％。
[0019]可选的，所述锂离子电池40～60℃高温循环500周条件下，所述正极活性材料中金属离子Mn的价态比值为0.1≤M
2+*
/M
4+*
≤0.4，其中M
2+*
为Mn
2+
含量，为M
4+*
为Mn
4+
的含量。
[0020]可选的，所述结构式1所示的化合物包括以下化合物中的至少一种：
[0021][0022][0023]可选的，所述含锰正极材料选自LiNi
x
Co
y
Mn
z
L
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
O2中的至少一种，其中， L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Cu、V或Fe，0<x≤1，0≤y≤1，0<z ≤1，0<x+y+z≤1。
[0024]可选的，所述添加剂还包括磺酸内酯类化合物、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；
[0025]以所述非水电解液的总质量为100％计，所述添加剂的添加量为 0.01％～30％；
[0026]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；
[0027]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
[0028]式2所示化合物中的至少一种：
[0029][0030]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；
[0031]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：
[0032][0033]所述结构式3中，R
31
、R
32
、R
33
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；
[0034]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；
[0035]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。
[0036]根据本专利技术提供的锂离子电池，结构式1所示的化合物能够在正极表面分解形成界面膜，该界面膜能够起到隔离正极活性材料和非水电解液的作用，以减少非水电解液在本文档来自技高网...
【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，所述正极包括含有正极活性材料的正极材料层，所述正极活性材料包括含锰正极材料，所述正极活性材料的比表面积为0.5～1.5m2/g，所述非水电解液包括非水有机溶剂、添加剂和锂盐，所述添加剂包括结构式1所示的化合物：其中，n为0或1，X选自R1、R2各自独立选自H、卤素、未取代或卤素取代的C1
‑
C5的烃基、C5的烃基、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：0.5≤(Vr/Vr*)/Wr≤12，且0.4≤Vr/Vr*≤1.5，0.1≤Wr≤3；其中，Vr/Vr*为正极活性材料的微孔比表面积与介孔比表面积的比值；Wr为非水电解液中结构式1所示化合物的质量百分含量，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：1≤(Vr/Vr*)/Wr≤10。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微孔比表面积与介孔比表面积的比值Vr/Vr*为0.5～1.2。4.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微孔比表面积Vr为0.2～0.7m2/g。5.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介孔比表面积Vr*为0.14～1.4m2/g。6.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所示化合物的质量百分含量Wr为0.1％～2％。7.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40～60℃高温循环500周条件下，所述正极活性材料中金属离子Mn的价态比值为0.1≤M
2+*
/M
4+*
≤0.4，其中M
2+*
为Mn
2+
含量，为M
4+*
为Mn
4+
的含量。8.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所示的化合物包括以下化合物中的至少一种：
9.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述含锰正极材料选自LiNi
x
Co
y
Mn
z
L
(1
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：钱韫娴，胡时光，张正生，向晓霞，
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：
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