锂离子电池制造技术

本申请涉及一种锂离子电池

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池、电池和用电装置


[0001]本申请涉及一种锂离子电池
、
电池和用电装置
。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有容量高
、
寿命长等特性，因此广泛应用于电子设备，例如手机
、
笔记本电脑
、
电瓶车
、
电动汽车
、
电动飞机
、
电动轮船
、
电动玩具汽车
、
电动玩具轮船
、
电动玩具飞机和电动工具等等
。
由于锂离子电池取得了极大的进展，因此对锂离子电池的性能提出了更高的要求
。
[0003]然而，目前锂离子电池循环性能仍较差
。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种锂离子电池
、
电池和用电装置，本申请所述的锂离子电池的循环性能较差
。
[0005]第一方面，本申请实施方式提出了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括电解液和正极极片，电解液包括锂盐，锂盐包括六氟磷酸锂，六氟磷酸锂相对于电解液总质量的质量含量为
15%
至
20%
；正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一侧且含有正极活性材料的正极膜层，正极活性材料包括分子式为
Li
d
Ni
a
Co
b
Mn
c
M
(1
‑
a
‑
b/>‑
c)
Y
z
的化合物，其中，0＜
d≤2.1
，
0.6
＜
a
＜1，0＜
b
＜1，0＜
c
＜1，且
0.6
＜
a+b+c
＜1，
1.8≤z≤3.5
，
M
元素包括
B、Mg、Al、Si、P、S、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Yb、La、Ce
中的至少一种元素；
Y
元素包括
O、F
中的至少一种元素
。
[0006]由此，本申请实施方式中正极活性材料的镍元素含量较高，为了提升正极活性材料结构稳定性，本申请实施方式的正极活性材料还包括
M
元素，
M
元素的引入能够提升正极活性材料晶体结构的稳定性，提升锂离子电池的循环性能；但是随着循环的进行，正极活性材料中的金属元素和非金属元素均有溶出的风险，溶出的金属元素和非金属元素能够经电解液迁移至负极极片表面，对负极极片表面的固体电解质界面
(Solid Electrolyte Interphase
，
SEI)
膜造成破坏，并可能在负极极片表面析出为金属单质，由此导致恶化循环性能；而本申请实施方式进一步搭配高含量的六氟磷酸锂，六氟磷酸锂
LiPF6相对于电解液总质量的质量含量为
15%
至
20%
，高含量的六氟磷酸锂能够在正极活性材料表面形成以氟化锂
LiF
为主要膜成分的保护层，从而能够在一定程度上缓解金属元素和非金属元素的溶出，进一步改善锂离子电池的循环性能
。
[0007]在一些实施方式中，
M
元素包括
Ti
和
Zr
中的至少一种元素；电解液包括第一添加剂，第一添加剂包括二氟草酸硼酸锂
LiDFOB
和四氟硼酸锂
LiBF4中的至少一种
。
[0008]由此，在锂离子电池循环后期，正极活性材料中的金属离子例如
Ti
和
Zr
离子具有溶出至电解液并迁移至负极极片表面的风险；第一添加剂中包含氟离子和硼离子，氟离子和硼离子能够与上述金属离子有较强的结合能力，降低金属离子迁移至负极极片表面的风险，提升锂离子电池的循环性能；并且由于
Ti
和
Zr
离子虽然能够提高材料结构稳定性，但可
能对锂离子在晶格内的传导具有不利影响导致功率恶化，第一添加剂还能够弥补
Ti
和
Zr
离子带来的功率恶化
。
[0009]在一些实施方式中，
M
元素包括
Ti
和
Zr
元素
。M
同时包括
Ti
和
Zr
元素时，两种元素联用，能够进一步稳定材料结构，提升循环性能
。
[0010]在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量，
Ti
元素的质量含量为
100ppm
至
600ppm
；和
/
或基于正极活性材料的总质量，
Zr
元素的质量含量为
500ppm
至
2550ppm
；基于电解液的总质量，第一添加剂的质量含量为
30ppm
至
1200ppm
，可选为
100ppm
至
400ppm。
[0011]在一些实施方式中，正极活性材料包括单晶颗粒，单晶颗粒包括内区域和外区域，外区域为从单晶颗粒的外表面上任一点径直朝向单晶颗粒内部延伸
500nm
的区域；
M
元素包括
Al
元素，
Al
元素至少分布于外区域中
。
铝
Al
元素至少分布于外区域中，有助于在正极活性材料形成氧化铝
Al2O3，能够钝化正极活性材料和电解液之间的副反应，进一步提升正极活性材料结构稳定性，提高锂离子电池的循环性能
。
[0012]在一些实施方式中，电解液包括第二添加剂，第二添加剂包括二氟磷酸锂
。
二氟磷酸锂
LiPO2F2和正极活性材料中
Al
元素配合，能够改善正极活性材料表面的
DCR
，提升界面功率
。
[0013]在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量，
Al
元素的质量含量为
500ppm
至
3000ppm
；基于电解液的总质量，第二添加剂的质量含量为
100ppm
至
3000ppm。
[0014]在一些实施方式中，
M
元素还包括
P、S
和
B
中的至少一种元素，其中，
P、S
和
B
元素中的至少一种分布于外区域中；电解液包括第三添加剂，第三添加剂包括氟磺酸锂
。
磷...

【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：电解液，包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂，所述六氟磷酸锂相对于所述电解液总质量的质量含量为
15%
至
20%
；正极极片，包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一侧且含有正极活性材料的正极膜层，所述正极活性材料包括分子式为
Li
d
Ni
a
Co
b
Mn
c
M
(1
‑
a
‑
b
‑
c)
Y
z
的化合物，其中，0＜
d≤2.1
，
0.6
＜
a
＜1，0＜
b
＜1，0＜
c
＜1，且
0.6
＜
a+b+c
＜1，
1.8≤z≤3.5
，
M
元素包括
B、Mg、Al、Si、P、S、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Yb、La、Ce
中的至少一种元素；
Y
元素包括
O、F
中的至少一种元素
。2.
根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，
M
元素包括
Ti
和
Zr
中的至少一种元素；所述电解液包括第一添加剂，所述第一添加剂包括二氟草酸硼酸锂
LiDFOB
和四氟硼酸锂
LiBF4中的至少一种
。3.
根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，
M
元素包括
Ti
和
Zr
元素
。4.
根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，基于所述电解液的总质量，所述第一添加剂的质量含量为
30ppm
至
1200ppm
；基于所述正极活性材料的总质量，
Ti
元素的质量含量为
100ppm
至
600ppm
；和
/
或基于所述正极活性材料的总质量，
Zr
元素的质量含量为
500ppm
至
2550ppm。5.
根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料包括单晶颗粒，所述单晶颗粒包括内区域和外区域，所述外区域为从所述单晶颗粒的外表面上任一点径直朝向所述单晶颗粒内部延伸
500nm
的区域；
M
元素包括
Al
元素，
Al
元素至少分布于所述外区域中
。6.
根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液包括第二添加剂，所述第二添加剂包括二氟磷酸锂
。7.
根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，基于所述正极活性材料的总质量，
Al
元素的质量含量为
500ppm
至
3000ppm
；基于所述电解液的总质量，所述第二添加剂的质量含量为
100ppm
至
3000ppm。8.
根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，
M
元素还包括
P、S
和
B
中的至少一种元素，其中，
P、S
和
B
元素中的至少一种分布于所述外区域中；所述电解液包括第三添加剂，所述第三添加剂包括氟磺酸锂
。9.
根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，基于所述正极活性材料的总质量，
P、S
和
B
元素的总质量含量为
10ppm
至
800ppm
；基于所述电解液的总质量，所述第三添加剂的质量含量为
50ppm
至

【专利技术属性】
技术研发人员：吴则利，韩昌隆，姜彬，郭洁，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：