一种锂电池和电子设备制造技术

本申请提供了一种锂电池，包括正极片、负极片及位于正极片与负极片之间的隔膜和电解液，隔膜包括锂化铝硅沸石，隔膜中锂元素的含量为0.1mol/L～50mol/L；电解液中锂离子的浓度小于或等于0.15mol/L。该锂电池采用特定的隔膜电解液体系使锂离子能够在正负极之间均匀传输，从而抑制锂枝晶生长，使锂电池能够具有高能量密度、高的安全性和良好的循环性能。本申请还提供了一种电子设备。本申请还提供了一种电子设备。本申请还提供了一种电子设备。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池和电子设备


[0001]本申请涉及锂离子电池
，具体涉及一种锂电池和电子设备。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为一种高能量绿色二次电池，具有能量密度高、比功率大、循环性能好、无记忆效应、无污染等特点，已广泛应用于智能移动设备、混合动力汽车、电动车、太阳能发电系统等新能源领域。锂离子电池主要由正负极材料、电解液、隔膜和电池外壳四部分组成，其中，金属锂负极具有较高的理论比容量，可以大大提升锂离子电池的能量密度。然而，金属锂负极在应用过程中易产生锂枝晶，锂枝晶的生长会破坏负极的SEI膜导致负极体积增大、电池的容量和库伦效率降低，锂枝晶甚至还可能刺穿隔膜，引起电池短路，导致严重的安全问题。因此，有必要对锂离子电池进行改进，以抑制锂枝晶生长，得到具有高能量密度、高安全性和良好循环性能的锂电池。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请提供了一种锂电池，该锂电池采用特定的隔膜电解液体系使锂离子能够在正负极之间均匀传输，从而抑制锂枝晶生长，使锂电池能够具有高能量密度、高的安全性和良好的循环性能。
[0004]本申请第一方面提供了一种锂电池，包括正极片、负极片及位于所述正极片与负极片之间的隔膜和电解液，所述隔膜包括锂化铝硅沸石，所述隔膜中锂元素的含量为0.1mol/L～50mol/L；所述电解液中锂离子的浓度小于或等于0.15mol/L。
[0005]本申请的锂电池隔膜中，锂化铝硅沸石含有大量的配位锂离子，该配位锂离子在电解液中可溶剂化，从而具有一定的锂离子传输能力，并且锂化铝硅沸石对电解液中的锂盐具有强吸附力，使电解液中大部分锂盐被吸附在隔膜中。隔膜中锂元素的含量包括锂化铝硅沸石中的配位锂离子和被吸附锂盐中的锂离子，配位锂离子和被吸附锂盐中的锂离子使隔膜具有良好的锂离子传输性能；电解液中锂离子的浓度小于或等于0.15mol/L，并且电解液中自由阴离子的浓度也较低，从而减轻了自由阴离子分布不均带来的空间电场问题，使锂离子可以在金属锂负极表面均匀沉积，抑制锂枝晶的生成。
[0006]可选地，所述电解液中的锂离子与隔膜中锂元素的摩尔比为1:(10～500000)。
[0007]可选地，所述隔膜吸附有锂盐，所述锂盐的质量与所述隔膜的平均孔容的比值小于或等于1/7，所述m
锂
的单位为g，所述V
隔
的单位为cm3。
[0008]可选地，所述电解液中锂离子的浓度大于或等于0.0001mol/L。
[0009]可选地，所述隔膜中，所述锂化铝硅沸石的质量百分含量为80％～99％。
[0010]可选地，所述锂化铝硅沸石的平均孔径为0.1nm～20nm。
[0011]可选的，所述锂化铝硅沸石的平均粒径为10nm～2000nm。
[0012]可选的，所述锂化铝硅沸石的平均比表面积为1m2/g～800m2/g。
[0013]可选的，所述锂化铝硅沸石包括至少两种不同粒径范围的锂化铝硅沸石。
[0014]可选的，所述锂化铝硅沸石包括如下质量配比的两种不同粒径范围的锂化铝硅沸石：
[0015]粒径为30nm～50nm的锂化铝硅沸石：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20％
‑
60％；
[0016]粒径为200nm～300nm的锂化铝硅沸石：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40％
‑
80％。
[0017]可选的，所述聚合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、芳纶、聚丙烯腈和聚丙烯酸中的一种或多种。
[0018]可选的，所述隔膜中，所述聚合物的质量百分含量为1％～20％。
[0019]可选的，所述隔膜的厚度为1μm～100μm。
[0020]可选地，所述隔膜的孔隙率为10％～60％。
[0021]可选地，所述负极片包括金属锂片，所述正极片包括金属锂片。
[0022]可选的，所述电解液包括电解质锂盐在溶剂中形成的溶液，所述溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯和碳酸亚乙烯酯中的一种或多种。
[0023]第二方面，本申请提供了一种电子设备，所述电子设备包括本申请第一方面所述的锂电池。
附图说明
[0024]图1为本申请一实施方式提供的锂电池的结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]锂离子电池在可移动电源领域具有广泛的应用，现如今，人们对可移动电源能量密度的要求越来越高，金属锂具有高的理论比容量，将金属锂作为负极可以大大提高锂离子电池的能量密度。然而，金属锂负极在使用过程中存在严重的枝晶生长问题，锂枝晶的危害主要有三个方面：一是会穿刺透过隔膜造成短路，引起严重的安全事故；二是锂枝晶能够与电解液发生原位化学反应在表面形成电子绝缘薄膜，该薄膜会导致锂枝晶之间相互电子绝缘，一旦根系断裂整条锂枝晶即失去电化学活性，导致电池容量快速降低；三是锂枝晶的空间体积大，易导致电池体积膨胀，电池循环性能衰减。
[0027]目前抑制锂枝晶生长的方法有以下几种：(1)在金属锂负极表面形成人工SEI膜，调控锂离子沉积，抑制锂枝晶生长；(2)将金属锂与其它金属合金化形成复金属锂负极，调节负极表面空间电场，抑制锂枝晶生长；(3)在金属锂负极表面设置阻隔层，阻止锂枝晶刺穿；(4)在电解液中加入添加剂，利用离子屏蔽效用抑制锂枝晶生长；(5)采用三维集流体，调节集流体表面空间电场，抑制锂枝晶生长；(6)采用固态或半固态电解质，减小锂离子在负极表面分布不均引起的空间电场，抑制锂枝晶生长。然而上述的方法仍具有一定的缺陷，具体的，对于方法(1)，由于人工SEI膜质地较脆，电池经长时间反复充放电后人工SEI膜会发生形变进而破裂，无法有效地解决锂枝晶生长的问题；对于方法(2)，复金属锂负极的整
体比容量低，不利于制备高比能量电池；对于方法(3)，在金属锂负极表面设置阻隔层会增加电池中非活性物质的占比和电池的厚度，同样不利于制备高比能量电池；对于方法(4)，电解液添加剂只对小电流密度下充放电起作用，限制了电池的应用；对于方法(5)，当三维集流体被锂填满后便无法抑制锂枝晶生长，不利于制备高面容量电池；对于方法(6)，采用固态或半固态电解质时，电解质与锂负极之间接触不良，不利于锂离子的传输，并且由于电解质材料质地较脆，也不利于生产使用。因此，有必要开发一种新的抑制锂枝晶生长的方法，以得到具有高能量密度、高安全性和良好循环性能的锂电池。
[0028]为提高电池的电化学性能和安全性能，本申请设计了一种新的隔膜电解液体系，采用该隔膜电解液体系的锂电池不仅具有较高的能量密度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池，包括正极片、负极片及位于所述正极片与负极片之间的隔膜和电解液，其特征在于，所述隔膜包括锂化铝硅沸石，所述隔膜中锂元素的含量为0.1mol/L～50mol/L；所述电解液中锂离子的浓度小于或等于0.15mol/L。2.如权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述隔膜吸附有锂盐，所述锂盐的质量m
锂
与所述隔膜的平均孔容V
隔
的比值小于或等于1/7，所述m
锂
的单位为g，所述V
隔
的单位为cm3。3.如权利要求1或2所述的锂电池，其特征在于，所述电解液中锂离子的浓度大于或等于0.0001mol/L。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的锂电池，其特征在于，所述隔膜中，所述锂化铝硅沸石的质量百分含量为80％～99％。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的锂电池，其特征在于，所述锂化铝硅沸石的平均孔径为0.1nm～20nm；所述锂化铝硅沸石的平均粒径为10nm～2000nm；所述锂化铝硅沸石的平均比表面积为1m2/g～800m2/g。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔彦辉，常晓雅，梅日国，潘仪，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：