一种锂离子电池制造技术

为克服现有锂离子电池非水电解液以六氟磷酸锂为主锂盐因六氟磷酸锂的热稳定性差降低电池安全和高低温性能的技术问题，本申请提供一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和非水电解液，所述负极包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极集流体包括高分子材料基材层和形成于高分子材料基材层至少一个表面上的金属层，所述非水电解液包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂；所述锂离子电池满足以下条件：且0.3≤S≤0.7，0.3≤F≤0.7，1.3≤C≤1.7，0.2≤d≤10；本申请提供的锂离子电池能够在负极界面形成均匀完整的电解质界面膜，且缓冲减缓大电流下负极膨胀问题，减轻析锂，提高电池的安全和高低温性能。提高电池的安全和高低温性能。

【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
，具体涉及一种锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其长寿命、高能量密度等特性，是目前最受欢迎、最广泛使用的二次电池。随着新能源汽车的应用进一步推广，续航里程基本满足日常出行需求，但充电桩尚未全面普及，这也从某种程度促使消费者对新能源车快充的强烈需求。在这种市场导向下，锂离子电池将面临对安全与快充性能的兼顾和平衡问题，这使得研发人员进一步开发新的思路，减少在快充情况下新能源车的自燃问题。目前锂离子电池中常采用的主锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，但在电池充放电过程中，六氟磷酸锂的热稳定性差，容易自催化分解生成氟化锂(LiF)和五氟化磷(PF5)，LiF和PF5会与电池中少量的水进一步反应生成如POF3、HF和各种酸，会进一步腐蚀负极界面形成的固态电解质膜，诱发了电极的界面不稳定并降低电池高低温性能，在苛刻的条件下还会引发热失控等安全问题。此外，在快充的需求背景下，虽然LiPF6在电解液中电导率较高，Li
+
被溶剂化，限制了Li
+
的移动速度，而阴离子PF6‑
几乎不发生溶剂化，大多数的电导率由PF6‑
贡献。因此，Li
+
的迁移数对提高锂离子电池快充能力有重要意义。

技术实现思路

[0003]针对现有锂离子电池中以六氟磷酸锂为主锂盐的电解液，六氟磷酸锂的热稳定性差降低电池安全和高低温性能的技术问题，本申请提供一种锂离子电池。
[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、隔膜和非水电解液，所述负极包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极集流体包括高分子材料基材层和形成于高分子材料基材层至少一个表面上的金属层，所述非水电解液包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂；
[0006]所述锂离子电池满足以下条件：
[0007]且0.3≤S≤0.7，0.3≤F≤0.7，1.3≤C≤1.7，0.2≤d≤10；
[0008]其中，S为非水电解液中双氟磺酰亚胺锂的摩尔浓度，单位为mol/L；
[0009]F为非水电解液中六氟磷酸锂的摩尔浓度，单位为mol/L；
[0010]C为负极活性物质层的压实密度，单位为g/cm3；
[0011]d为高分子材料基材层的厚度，单位为μm。
[0012]优选的，所述锂离子电池满足以下条件：
[0013][0014]优选的，所述非水电解液中双氟磺酰亚胺锂的摩尔浓度S为0.4mol/L～0.6mol/L；
[0015]所述非水电解液中六氟磷酸锂的摩尔浓度F为0.5mol/L～0.7mol/L。
[0016]优选的，所述负极活性物质层包括负极活性物质，所述负极活性物质包括天然石墨、人造石墨、石墨烯、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅、硅
‑
碳复合物或氧化硅中的至少一种；
[0017]所述负极活性物质层的压实密度C为1.4g/cm3～1.65g/cm3。
[0018]优选的，所述高分子材料基材层的厚度d为2μm～5μm；
[0019]优选的，所述高分子材料基材层选自聚己内酰胺、聚己二酰己二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯磺酸钠、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯中的至少一种。
[0020]优选的，所述正极包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性物质，所述正极活性物质包括LiNi
x
Co
y
Mn
z
L
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
O2中的至少一种，其中，L选自Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Cu、V、Fe中的至少一种，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤x+y+z≤1；所述正极活性物质层的压实密度为3.0g/cm3‑
4.25g/cm3。
[0021]优选的，所述锂盐还包括LiPO2F2、LiSbF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2C2F5)2、LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiB
10
Cl
10
、LiAlCl4、氯硼烷锂、双氟二草酸磷酸锂、具有4个以下的碳原子的低级脂族羧酸锂、四苯基硼酸锂以及亚氨基锂中的至少一种；
[0022]所述锂盐的摩尔浓度为0.8mol/L～1.4mol/L。
[0023]优选的，所述非水电解液还包括非水有机溶剂，所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯类、线状碳酸酯类、羧酸酯类、砜类、醚类和腈类中的至少一种。
[0024]优选的，所述非水电解液还包括添加剂，所述添加剂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；
[0025]以所述非水电解液的总质量为100％计，所述添加剂的质量含量为0.01％～30％。
[0026]优选的，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；
[0027]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、甲基二磺酸亚甲酯中的至少一种；
[0028]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
[0029]式2所示化合物中的至少一种：
[0030][0031]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；
[0032]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：
[0033][0034]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；
[0035]所述硼酸酯类化合物选自三(三乙基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯中的至少一种本文档来自技高网...

【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、隔膜和非水电解液，所述负极包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极集流体包括高分子材料基材层和形成于高分子材料基材层至少一个表面上的金属层，所述非水电解液包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂；所述锂离子电池满足以下条件：且0.3≤S≤0.7，0.3≤F≤0.7，1.3≤C≤1.7，0.2≤d≤10；其中，S为非水电解液中双氟磺酰亚胺锂的摩尔浓度，单位为mol/L；F为非水电解液中六氟磷酸锂的摩尔浓度，单位为mol/L；C为负极活性物质层的压实密度，单位为g/cm3；d为高分子材料基材层的厚度，单位为μm。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：3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述非水电解液中双氟磺酰亚胺锂的摩尔浓度S为0.4mol/L～0.6mol/L；所述非水电解液中六氟磷酸锂的摩尔浓度F为0.5mol/L～0.7mol/L。4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极活性物质层包括负极活性物质，所述负极活性物质包括天然石墨、人造石墨、石墨烯、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅、硅
‑
碳复合物或氧化硅中的至少一种；所述负极活性物质层的压实密度C为1.4g/cm3～1.65g/cm3。5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述高分子材料基材层的厚度d为2μm～5μm；优选的，所述高分子材料基材层选自聚己内酰胺、聚己二酰己二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯磺酸钠、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯中的至少一种。6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性物质，所述正极活性物质包括LiNi
x
Co
y
Mn
z
L
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
O2中的至少一种，其中，L选自Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Cu、V、Fe中的至少一种，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤x+y+z≤1；所述正极活性物质层的压实密度为3.0g/cm3‑
4.25g/cm3。7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂盐还包括LiPO2F2、LiSbF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2C2F5)2、LiCl...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱韫娴，胡时光，蓝广源，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：