一种锂离子电池制造技术

本申请涉及一种锂离子电池。该锂离子电池包括：正极极片和电解液，正极极片包括正极材料，正极材料包括补锂添加剂；电解液包括添加剂A、添加剂B；在添加剂A的结构通式中，X1、X2、X3、X4、X5各自独立地选自氟原子、氰基、异氰酸酯基、磺酸基、具有1

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池


[0001]本申请涉及锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因具有比能量高、快充快放能力好、自放电小等优点，被广泛应用于消费类电子产品以及动力电池中。
[0003]锂离子电池在首次充电过程中，会在负极表面形成固态电解质界面膜(SolidElectrolyte Interface，简称SEI)，SEI膜能够防止溶剂分子共嵌入对负极材料造成破坏，以使电池具有良好的循环性能和使用寿命；但同时SEI膜形成过程会消耗活性锂离子，进而减少电池中可逆的锂离子数量，导致电池的首次库伦效率降低、循环性能和存储性能变差。

技术实现思路

[0004]为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种锂离子电池，能够补偿SEI膜消耗的锂离子，提升电池的首次库伦效率、高温存储和高温循环性能。
[0005]本申请提供一种锂离子电池，包括正极极片和电解液，所述正极极片包括正极材料，所述正极材料包括补锂添加剂；所述电解液包括添加剂A、添加剂B和溶剂，所述溶剂包括氟代有机溶剂；
[0006]所述添加剂A的结构通式如下所示：
[0007][0008]其中X1、X2、X3、X4、X5各自独立地选自氟原子、氰基、异氰酸酯基、磺酸基、具有1
‑
5个碳原子的饱和或不饱和烃基中的一种；所述添加剂A的至少一个侧基含有磺酸基；
[0009]所述添加剂B的结构通式如下所示：
[0010][0011]其中Y1、Y2、Y3、Y4、Y5各自独立地选自氟原子、氰基、异氰酸酯基、磺酸基、苯基、硅烷基、硅氧烷基、具有1
‑
5个碳原子的饱和或不饱和烃基中的一种；
[0012]所述氟代有机溶剂的结构通式如下所示：
[0013][0014]其中Z1、Z2各自独立地选自被1
‑
6个氟原子取代的具有1
‑
5个碳原子的烷烃基、烯烃基。
[0015]在本申请的一些实施方式中，所述补锂添加剂为Li
x
M
y
O
z
；其中1≤x≤6，1≤y≤6，2≤z≤12；M包括Ni、Co、Fe、Cu、Al、Mn、Ti、P、Si、C中的一种或一种以上；优选地，所述补锂添加剂的种类包括一种或以上。
[0016]在本申请的一些实施方式中，所述添加剂A中磺酸基的结构通式为：
[0017][0018]其中R选自氟原子、氰基、异氰酸酯基、苯基、具有1
‑
5个碳原子的饱和或不饱和烃基中的一种。
[0019]在本申请的一些实施方式中，所述添加剂A选自以下化合物的至少一种：
[0020][0021]和/或，所述添加剂B选自以下化合物的至少一种：
[0022][0023]在本申请的一些实施方式中，所述溶剂还包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯和四氢呋喃中至少一种。
[0024]在本申请的一些实施方式中，所述氟代有机溶剂选自以下化合物的至少一种：
[0025][0026]在本申请的一些实施方式中，所述氟代有机溶剂在所述电解液中的质量占比为3％～30％。
[0027]在本申请的一些实施方式中，所述补锂添加剂在所述正极材料中的质量占比为0.01％～10％；
[0028]和/或，所述添加剂A在所述电解液中的质量占比为0.01％～5％；
[0029]和/或，所述添加剂B在所述电解液中的质量占比为0.01％～5％。
[0030]在本申请的一些实施方式中，所述电解液还包括锂盐；所述电解液中锂盐的浓度
为0.5mol/L～2mol/L；优选为0.8mol/L～2mol/L；更优选为0.9mol/L～1.3mol/L。
[0031]在本申请的一些实施方式中，所述锂离子电池还包括负极极片，所述正极极片和所述负极极片中有含硫添加剂，所述S元素在所述正极极片和负极极片中总含量的占比不低于100ppm。
[0032]本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过添加剂A、添加剂B和正极补锂添加剂联合使用，有效改善补锂添加剂在高电压下不稳定的缺陷，从而使电池的首次库伦效率、高温存储和高温循环性能得到明显提升；进一步地，本申请通过在电解液中增加氟代有机溶剂，配合添加剂A、添加剂B使用，可以进一步改善补锂添加剂在高电压下的稳定性，从而稳定电极材料结构，提高电池的高温存储性能和高温循环性能。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术容易理解，下面将详细说明本专利技术。但在详细描述本专利技术前，应当理解本专利技术不限于描述的具体实施方式。还应当理解，本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式，而并不表示限制性的。
[0034]在提供了数值范围的情况下，应当理解范围的上限和下限和规定范围中的任何其他规定或居间数值之间的每个居间数值均涵盖在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可以独立包括在较小的范围中，并且也涵盖在本专利技术内，服从规定范围中任何明确排除的限度。在规定的范围包含一个或两个限度的情况下，排除那些包括的限度之任一或两者的范围也包含在本专利技术中。
[0035]除非另有定义，本文使用的所有术语与本专利技术所属领域的普通技术人员的通常理解具有相同的意义。虽然与本文中描述的方法和材料或等同的任何方法和材料也可以在本专利技术的实施或测试中使用，但是现在描述了优选的方法和材料。
[0036]目前，为了解决SEI膜形成过程导致的锂离子损耗不可逆的问题，“预锂化技术”得到发展。“预锂化技术”是指在锂离子电池工作之前预先向电池内部增加锂来实现锂离子的补充，从而抵消掉SEI膜的形成过程造成的锂损失，避免电池性能的降低。目前大多数的预锂化手段是在硅负极材料中增加补锂添加剂已达到补锂的目的，但是补锂添加剂在脱锂后会导致电极结构不稳定，容易在高电位下与电解液发生副反应造成电极界面阻抗增大，进而恶化电池倍率性能，影响电池的循环性能和使用寿命。
[0037]本申请通过添加剂A、添加剂B、氟代有机溶剂和正极补锂添加剂联合使用，有效改善补锂添加剂在高电压下不稳定的缺陷，从而使电池的首次库伦效率、高温存储和高温循环性能得到明显提升。
[0038]本申请提供一种锂离子电池，包括正极极片和电解液，正极极片包括正极材料，正极材料包括补锂添加剂；电解液包括添加剂A、添加剂B和溶剂，溶剂包括氟代有机溶剂；
[0039]添加剂A的结构通式如下所示：
[0040][0041]其中X1、X2、X3、X4、X5选自1
‑
5个碳原子的烷烃基、烯烃基、炔烃基、氟原子、氰基、异氰酸酯基、磺酸基中的至少一种；添加剂A的至少一个侧基含有磺酸基；
[0042]添加剂B的结构通式如下所示：
[0043][0044]其中Y1、Y2、Y3、Y4、Y5选自1
‑
5个碳原子的烷烃基、烯烃基、炔烃基、氟原子、氰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，包括正极极片和电解液，所述正极极片包括正极材料，其特征在于：所述正极材料包括补锂添加剂；所述电解液包括添加剂A、添加剂B和溶剂，所述溶剂包括氟代有机溶剂；所述添加剂A的结构通式如下所示：其中X1、X2、X3、X4、X5各自独立地选自氟原子、氰基、异氰酸酯基、磺酸基、具有1
‑
5个碳原子的饱和或不饱和烃基中的一种；所述添加剂A的至少一个侧基含有磺酸基；所述添加剂B的结构通式如下所示：其中Y1、Y2、Y3、Y4、Y5各自独立地选自氟原子、氰基、异氰酸酯基、磺酸基、苯基、硅烷基、硅氧烷基、具有1
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5个碳原子的饱和或不饱和烃基中的一种；所述氟代有机溶剂的结构通式如下所示：其中Z1、Z2各自独立地选自被1
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6个氟原子取代的具有1
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5个碳原子的烷烃基、烯烃基。2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述补锂添加剂为Li
x
M
y
O
z
；其中1≤x≤6，1≤y≤6，2≤z≤12；M包括Ni、Co、Fe、Cu、Al、Mn、Ti、P、Si、C中的一种或一种以上；优选地，所述补锂添加剂的种类包括一种或以上。3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述添加剂A中磺酸基的结构通式为：其中R选自氟原子、氰基、异氰酸酯基、苯基、具有1
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5个碳原子的饱和或不饱和烃基中的一种。4.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：段凯嘉，李枫，张昌明，谢海芳，胡大林，
申请(专利权)人：广东省豪鹏新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：