【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二次电池，具体涉及一种高电压锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池相对于铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池具有更高的能量密度、循环寿命长等优点，当前已广泛应用于各个领域。
2、尖晶石结构的镍锰酸锂(lini0.5mn1.5o4)具有三维扩散通道，其理论放电比容量可达147mah g-1，电压平台高达4.7v；富锂材料具有更高的比容量(≥250mah/g)，其应用电压也有高于4.4v的需求。相比目前市面常用的电池体系(磷酸铁锂体系、三元体系)具有更高的能量密度与功率密度，同时由于不含钴，具有低成本的优势，适用于动力电池和大规模储能应用，是未来锂离子电池发展中最具前途与吸引力的正极材料中的其中两种。
3、然而，商业化的主要障碍在于正极电解质界面(cei)的稳定性。目前商业化的电解液仍依赖于早期开发的有机体系，主要是基于各种碳酸酯溶剂与lipf6的组合，当充电电压＞4.2v，碳酸酯溶剂会在正极表面发生氧化分解，产气引发电池鼓胀，造成安全隐患；同时，分解产物增加阻抗，劣化综合性能。特别的，在镍锰酸锂和富锂锰基体系，高电压下界面保护不足会诱发正极材料从尖晶石相向岩盐相转变(富锂锰材料从层状转化为尖晶石相再转化为岩盐相)，高电压持续分解电解液，痕量氟化氢同时侵蚀正极，对电池的性能及寿命有严重劣化。
4、对于电动汽车的应用来说，其要求电池具有低的内阻、长的存储寿命及循环寿命。较低的内阻有利于汽车具有较好的加速性能及动力性能，在混合动力车上应用时，其可以更大程度的回收能量及提高燃油效率。长的存储寿命和
技术实现思路
1、基于此，本专利技术的目的在于提供一种高电压锂离子电池，其能有效解决高电压下锂离子电池存在的产气增多、内阻增高、存储寿命和循环寿命劣化等问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种高电压锂离子电池，包含正极、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式(a)或式(b)所示的化合物中的至少一种：
4、linixm2-xayorbp式(a)
5、nli2mno3·(1-n)limo2式(b)
6、式(a)中，0≤x≤1，1≤2-x≤2，0≤y≤0.05，1≤r≤4，0≤p≤4，r+p≤4，m包括mn、al中的至少一种，a包括mg、co、ni、cu、zn、sn、b、ga、cr、sr、v、nb、ce、zr、w、ti中的至少一种，b包括f、cl、br中的至少一种；
7、式(b)中，0<n<1，m包括ni、co、mn、al中的至少一种；
8、所述非水电解液包含非水有机溶剂、添加剂和锂盐，所述非水有机溶剂包括氟代环状碳酸酯和氟代链状碳酸酯；
9、所述添加剂包括结构式1所示的不饱和磷酸酯：
10、
11、所述结构式1中，r1、r2、r3各自独立的选自c1-c5的饱和烃基、c1-c5的不饱和烃基、c1-c5的卤代烃基、-si(cmh2m+1)3，m为1～3的自然数，且r1、r2、r3中至少有一个为不饱和烃基；
12、所述锂离子电池满足以下条件：
13、0.01≤10*[(1-(c/l)]*a≤2.5，且5≤c≤30，25≤l≤70，0.01≤a≤0.3；
14、其中，c为非水电解液中氟代环状碳酸酯的质量分数，单位为wt％；
15、l为非水电解液中氟代链状碳酸酯的质量分数，单位为wt％；
16、a为非水电解液中不饱和磷酸酯的质量分数，单位为wt％；
17、当所述正极活性材料包括式(a)所示的化合物时，所述锂离子电池的充电截止电压≥4.7v；
18、当所述正极活性材料包括式(b)所示的化合物时，所述锂离子电池的充电截止电压≥4.4v。
19、在一些实施例中，所述锂离子电池满足以下条件：0.32≤10*[(1-(c/l)]*a≤1.35。
20、在一些实施例中，所述非水电解液中氟代环状碳酸酯的质量分数c满足为6≤c≤15。
21、在一些实施例中，所述非水电解液中氟代链状碳酸酯的质量分数l满足40≤l≤60。
22、在一些实施例中，所述结构式1所示的不饱和磷酸酯在非水电解液中的质量分数a满足0.05≤a≤0.15。
23、在一些实施例中，所述氟代环状碳酸酯包括fec(氟代碳酸乙烯酯)、fpc(氟代碳酸丙烯酯)、dfec(二氟碳酸乙烯酯)中的至少一种；和/或，
24、所述氟代链状碳酸酯包括femc(氟代碳酸甲乙酯)、fdec(氟代碳酸二乙酯)、fdmc(氟代碳酸二甲酯)中的至少一种。
25、在一些实施例中，所述结构式1所示的不饱和磷酸酯包括磷酸三炔丙酯、二炔丙基甲基磷酸酯、二炔丙基乙基磷酸酯、二炔丙基丙基磷酸酯、二炔丙基三氟甲基磷酸酯、二炔丙基-2,2,2-三氟乙基磷酸酯、二炔丙基-3,3,3-三氟丙基磷酸酯、二炔丙基六氟异丙基磷酸酯、磷酸三烯丙酯、二烯丙基甲基磷酸酯、二烯丙基乙基磷酸酯、二烯丙基丙基磷酸酯、二烯丙基三氟甲基磷酸酯、二烯丙基-2,2,2-三氟乙基磷酸酯、二烯丙基-3,3,3-三氟丙基磷酸酯和二烯丙基六氟异丙基磷酸酯中的至少一种。
26、在一些实施例中，所述添加剂还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂包括环状碳酸酯类化合物、环状硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、硼酸酯类化合物和腈类化合物中的至少一种。
27、以所述非水电解液的总质量为100％计，所述辅助添加剂的含量为0.01％～30％；
28、在一些实施例中，所述环状碳酸酯类化合物包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚甲基碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯或下式结构式2所示的化合物中的至少一种：
29、
30、所述结构式2中，r21、r22、r23、r24、r25、r26各自独立地选自氢原子、卤素原子、c1-c5基团中的一种。
31、在一些实施例中，所述环状硫酸酯类化合物包括硫酸乙烯酯、4-甲基硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯中的至少一种。
32、在一些实施例中，所述磺酸内酯类化合物包括1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯中的至少一种。
33、在一些实施例中，所述硼酸酯类化合物包括三(三甲基硅烷)硼酸酯和三(三乙基硅烷)硼酸酯中的至少一种。
34、在一些实施例中，所述腈类化合物包括丁二腈、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。
35、在一些实施例中，所述非水有机溶剂还包括环状碳酸酯溶剂、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高电压锂离子电池，其特征在于，包含正极、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式(A)或式(B)所示的化合物中的至少一种：
2.如权利要求1所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池满足以下条件：
3.如权利要求1所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述非水电解液中氟代环状碳酸酯的质量分数C满足为6≤C≤15。
4.如权利要求1所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述非水电解液中氟代链状碳酸酯的质量分数L满足40≤L≤60。
5.如权利要求1所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述结构式1所示的不饱和磷酸酯在非水电解液中的质量分数A满足0.05≤A≤0.15。
6.如权利要求1所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述氟代环状碳酸酯包括FEC、FPC、DFEC中的至少一种；和/或，
7.如权利要求1所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述结构式1所示的不饱和磷酸酯包括磷酸三炔丙酯、二炔丙基甲基磷酸酯、二炔丙基乙基磷酸酯、二炔丙基丙基磷酸酯、二炔丙基三氟甲
8.如权利要求1～7任一项所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述添加剂还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂包括环状碳酸酯类化合物、环状硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、硼酸酯类化合物和腈类化合物中的至少一种；和/或，
9.如权利要求1～7任一项所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述非水有机溶剂还包括环状碳酸酯溶剂、链状碳酸酯溶剂、羧酸酯溶剂和醚类溶剂中的至少一种；和/或，
10.如权利要求1～7任一项所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述锂盐包括LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiDFOP、LiPO2F2、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiClO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、LiSO3F、Li2B10Cl10、氟代磺酰亚胺锂、氯硼烷锂、四氟草酸磷酸锂、三草酸磷酸锂、具有4个以下的碳原子的低级脂族羧酸锂、四苯基硼酸锂中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种高电压锂离子电池，其特征在于，包含正极、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式(a)或式(b)所示的化合物中的至少一种：
2.如权利要求1所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池满足以下条件：
3.如权利要求1所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述非水电解液中氟代环状碳酸酯的质量分数c满足为6≤c≤15。
4.如权利要求1所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述非水电解液中氟代链状碳酸酯的质量分数l满足40≤l≤60。
5.如权利要求1所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述结构式1所示的不饱和磷酸酯在非水电解液中的质量分数a满足0.05≤a≤0.15。
6.如权利要求1所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述氟代环状碳酸酯包括fec、fpc、dfec中的至少一种；和/或，
7.如权利要求1所述的高电压锂离子电池，其特征在于，所述结构式1所示的不饱和磷酸酯包括磷酸三炔丙酯、二炔丙基甲基磷酸酯、二炔丙基乙基磷酸酯、二炔丙基丙基磷酸酯、二炔丙基三氟甲基磷酸酯、二炔丙基-2,2,2-三氟乙基磷酸酯、二炔丙基-3,3,3-三氟丙基磷酸酯、二炔丙基...
【专利技术属性】
技术研发人员：皮琛琦，林雄贵，刘中波，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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