【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，具体涉及一种锂离子电池。
技术介绍
1、近年来，锂离子电池在智能手机、平板电脑、智能穿戴、电动工具和电动汽车等领域得到了广泛的应用。随着锂离子电池应用的日益广泛，消费者对锂离子电池的使用环境、需求不断提高，这就要求锂离子电池能够在兼顾高低温性能的同时还具有高安全性。
2、然而，当锂离子电池充电电压提高到4.2v以上时，正极活性物质licoo2中的锂离子脱出并形成li1-xcoo2(0≤x≤0.5)，当充电电压提高至4.4v以上时，更多的锂离子从正极活性物质中脱出，脱出锂离子后的licoo2也由六方晶系不断向单斜晶系转变，而转变后的单斜晶系的licoo2将不再具有可逆的锂离子脱嵌能力，同时，当锂离子电池的充电电压达到4.4v以上后，正极活性物质与电解液的副反应也会逐渐加剧。同时，当电池处于持续高温等一些极端的使用情况下时，容易发生起火甚至爆炸等严重的安全事故。
3、目前，正极活性物质主要通过掺杂包覆改性以提升其高温稳定性，同时向电解液中添加阻燃剂(如磷酸三甲酯等)以改善电池的安全性能。然而，随着正极活性物质掺杂量的不断提升，正极的克容量发挥会有明显的降低，阻燃剂的使用往往也会导致电池性能严重劣化。因此，如何开发在不影响电池电化学性能的前提下，使电池在高电压体系中同时具有高安全性是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种锂离子电池。通过对钴酸锂材料的结构设计，同时搭配含有腈类化合物作为添
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
3、一种电池，包括正极片、负极片、置于正极片和负极片之间的隔膜，以及电解液；所述电解液包括添加剂，所述添加剂包括腈类化合物；所述正极活性物质包括掺杂al元素的钴酸锂；其中，所述正极活性物质包括内核结构和外核结构，所述外核结构包覆在内核结构表面；
4、所述外核结构的al元素的含量大于所述内核结构的al元素的含量；
5、所述电池满足：其中，w1为外核结构中al元素的含量，b为腈类化合物的质量占电解液总质量的百分含量，h1为外核结构的厚度，单位μm。
6、根据本专利技术的实施方式，所述w1满足：0.55％≤w1≤2％，优选0.6％≤w1≤1.5％，更优选为0.75％≤w1≤1.25％；
7、和/或，所述b满足：2≤b≤10％，优选2≤b≤5％；
8、和/或，所述h1满足：0.5μm≤h1≤5μm，优选0.5μm≤h1≤3μm。
9、根据本专利技术的实施方式，所述外核结构的al元素呈均匀分布，所述内核结构的al元素呈均匀分布。
10、根据本专利技术的实施方式，所述正极活性物质包括内核结构、过渡核结构和外核结构，所述外核结构包覆在过渡核结构表面，所述过渡核结构包覆在内核结构表面。
11、根据本专利技术的实施方式，所述外核结构的al元素呈均匀分布；和/或，所述过渡核结构的al元素呈梯度分布；和/或，所述内核结构的al元素呈均匀分布。
12、根据本专利技术的实施方式，所述外核结构的al元素的含量大于所述过渡核结构的al元素的含量；和/或，所述过渡核结构的al元素的含量大于所述内核结构的al元素的含量。
13、根据本专利技术的实施方式，所述正极活性物质包括掺杂al以及z元素的钴酸锂，所述z元素包括mg、ti、zr、ni、mn、y、la、sr、w和sc中的一种或多种元素。
14、根据本专利技术的实施方式，所述过渡核结构的厚度为0.1-3μm；和/或，所述过渡核结构中al元素的含量w2为0.5-1.25％。
15、根据本专利技术的实施方式，所述内核结构中al元素的含量w3为0.5-1.0％。
16、根据本专利技术的实施方式，所述正极活性物质满足：w1>w2>w3；其中，w1为外核结构中al元素的含量；w2为过渡核结构中al元素的含量；w3为内核结构中al元素的含量。
17、根据本专利技术的实施方式，所述正极活性物质满足：w11＝w12，0≤h11<h12≤h1；
18、其中，w11为距离外核结构表面h11处的al元素的含量，w12为距离外核结构表面h12处的al元素的含量，h1为外核结构的厚度。
19、和/或，所述正极活性物质满足：w21>w22，0≤h21<h22≤h2；
20、其中，w21为距离过渡核结构表面h21处的al元素的含量，w22为距离过渡核结构表面h22处的al元素的含量，h2为过渡核结构的厚度。
21、和/或，所述正极活性物质满足：w31＝w32，0≤h31<h32≤h3；
22、其中，w31为距离内核结构表面h31处的al元素的含量，w32为距离内核结构表面h32处的al元素的含量，h3为内核结构的厚度。
23、根据本专利技术的实施方式，所述正极活性物质还包括包覆在所述外核结构部分或全部表面的包覆层，所述包覆层包括金属氟化物、金属氧化物、金属硼酸盐化合物、金属磷酸盐化合物中的一种或多种；和/或，所述包覆层的厚度为1-50nm；和/或，所述包覆层的质量占所述正极活性物质总质量的0.01-1％。
24、根据本专利技术的实施方式，所述正极活性物质的平均粒径为8.0-15.0μm。
25、根据本专利技术的实施方式，所述腈类化合物包括丁二腈、戊二腈、己二腈、1,5-二氰基戊烷、1,6-二氰基己烷、1,7-二氰基庚烷、1,8-二氰基辛烷、1,9-二氰基壬烷、1,10-二氰基癸烷、1,12-二氰基十二烷、四甲基丁二腈、2-甲基戊二腈、2,4-二甲基戊二腈、2,2,4,4-四甲基戊二腈、1,4-二氰基戊烷、2,6-二氰基庚烷、2,7-二氰基辛烷、2,8-二氰基壬烷、1,6-二氰基癸烷、1,2-二氰基苯、1,3-二氰基苯、1,4-二氰基苯、3,5-二氧杂-庚二腈、1,4-二(氰基乙氧基)丁烷、乙二醇二(2-氰基乙基)醚、二乙二醇二(2-氰基乙基)醚、三乙二醇二(2-氰基乙基)醚、四乙二醇二(2-氰基乙基)醚、3,6,9,12,15,18-六氧杂二十烷酸二腈、1,3-二(2-氰基乙氧基)丙烷、1,4-二(2-氰基乙氧基)丁烷、1,5-二(2-氰基乙氧基)戊烷、乙二醇二(4-氰基丁基)醚、1,4-二氰基-2-丁烯、1,4-二氰基-2-甲基-2-丁烯、1,4-二氰基-2-乙基-2-丁烯、1,4-二氰基-2,3-二甲基-2-丁烯、1,4-二氰基-2,3-二乙基-2-丁烯、1,6-二氰基-3-己烯、1,6-二氰基-2-甲基-3-己烯、1,6-二氰基-2-甲基-5-甲基-3-己烯、1,3,5-戊三甲腈、1,2,3-丙三甲腈、1,3,6-己烷三腈、甘油三腈、1,2,6-己烷三腈、1,2,3-三(2-氰基乙氧基)丙烷、1,2,4-三(2-氰基乙氧基)丁烷、1,1,1-三(氰基乙氧基亚甲基)乙烷、1,1,1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池，包括正极片、负极片、置于正极片和负极片之间的隔膜，以及电解液；所述电解液包括添加剂，所述添加剂包括腈类化合物；所述正极活性物质包括掺杂Al元素的钴酸锂；其中，所述正极活性物质包括内核结构和外核结构，所述外核结构包覆在内核结构表面；
2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述w1满足：0.55％≤w1≤2％，优选0.6％≤w1≤1.5％，更优选为0.75％≤w1≤1.25％；
3.根据权利要求1所述的电池，其中，所述正极活性物质包括内核结构、过渡核结构和外核结构，所述外核结构包覆在过渡核结构表面，所述过渡核结构包覆在内核结构表面；
4.根据权利要求1-3任一项所述的电池，其中，所述正极活性物质包括掺杂Al以及Z元素的钴酸锂，所述Z元素包括Mg、Ti、Zr、Ni、Mn、Y、La、Sr、W和Sc中的一种或多种元素。
5.根据权利要求3-4任一项所述的电池，其中，所述过渡核结构的厚度为0.1-3μm；和/或，所述过渡核结构中Al元素的含量w2为0.5-1.25％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电池，其中，所述内
7.根据权利要求3-6任一项所述的电池，其中，所述正极活性物质满足：w1>w2>w3；其中，w1为外核结构中Al元素的含量；w2为过渡核结构中Al元素的含量；w3为内核结构中Al元素的含量；
8.根据权利要求1-7任一项所述的电池，其中，所述正极活性物质还包括包覆在所述外核结构部分或全部表面的包覆层，所述包覆层包括金属氟化物、金属氧化物、金属硼酸盐化合物、金属磷酸盐化合物中的一种或多种；和/或，所述包覆层的厚度为1-50nm；和/或，所述包覆层的质量占所述正极活性物质总质量的0.01-1％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电池，其中，所述正极活性物质的平均粒径为8.0-15.0μm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的电池，其中，所述腈类化合物包括丁二腈、戊二腈、己二腈、1,5-二氰基戊烷、1,6-二氰基己烷、1,7-二氰基庚烷、1,8-二氰基辛烷、1,9-二氰基壬烷、1,10-二氰基癸烷、1,12-二氰基十二烷、四甲基丁二腈、2-甲基戊二腈、2,4-二甲基戊二腈、2,2,4,4-四甲基戊二腈、1,4-二氰基戊烷、2,6-二氰基庚烷、2,7-二氰基辛烷、2,8-二氰基壬烷、1,6-二氰基癸烷、1,2-二氰基苯、1,3-二氰基苯、1,4-二氰基苯、3,5-二氧杂-庚二腈、1,4-二(氰基乙氧基)丁烷、乙二醇二(2-氰基乙基)醚、二乙二醇二(2-氰基乙基)醚、三乙二醇二(2-氰基乙基)醚、四乙二醇二(2-氰基乙基)醚、3,6,9,12,15,18-六氧杂二十烷酸二腈、1,3-二(2-氰基乙氧基)丙烷、1,4-二(2-氰基乙氧基)丁烷、1,5-二(2-氰基乙氧基)戊烷、乙二醇二(4-氰基丁基)醚、1,4-二氰基-2-丁烯、1,4-二氰基-2-甲基-2-丁烯、1,4-二氰基-2-乙基-2-丁烯、1,4-二氰基-2,3-二甲基-2-丁烯、1,4-二氰基-2,3-二乙基-2-丁烯、1,6-二氰基-3-己烯、1,6-二氰基-2-甲基-3-己烯、1,6-二氰基-2-甲基-5-甲基-3-己烯、1,3,5-戊三甲腈、1,2,3-丙三甲腈、1,3,6-己烷三腈、甘油三腈、1,2,6-己烷三腈、1,2,3-三(2-氰基乙氧基)丙烷、1,2,4-三(2-氰基乙氧基)丁烷、1,1,1-三(氰基乙氧基亚甲基)乙烷、1,1,1-三(氰基乙氧基亚甲基)丙烷、3-甲基-1,3,5-三(氰基乙氧基)戊烷、1,2,7-三(氰基乙氧基)庚烷、1,2,6-三(氰基乙氧基)己烷和1,2,5-三(氰基乙氧基)戊烷中的至少一种。
11.根据权利要求1-8任一项所述的电池，其中，所述负极包括负极集流体和设置在负极集流体至少一侧表面的负极活性层；所述负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、硬炭、中间相碳微球、钛酸锂中的一种或多种。
...【技术特征摘要】
1.一种电池，包括正极片、负极片、置于正极片和负极片之间的隔膜，以及电解液；所述电解液包括添加剂，所述添加剂包括腈类化合物；所述正极活性物质包括掺杂al元素的钴酸锂；其中，所述正极活性物质包括内核结构和外核结构，所述外核结构包覆在内核结构表面；
2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述w1满足：0.55％≤w1≤2％，优选0.6％≤w1≤1.5％，更优选为0.75％≤w1≤1.25％；
3.根据权利要求1所述的电池，其中，所述正极活性物质包括内核结构、过渡核结构和外核结构，所述外核结构包覆在过渡核结构表面，所述过渡核结构包覆在内核结构表面；
4.根据权利要求1-3任一项所述的电池，其中，所述正极活性物质包括掺杂al以及z元素的钴酸锂，所述z元素包括mg、ti、zr、ni、mn、y、la、sr、w和sc中的一种或多种元素。
5.根据权利要求3-4任一项所述的电池，其中，所述过渡核结构的厚度为0.1-3μm；和/或，所述过渡核结构中al元素的含量w2为0.5-1.25％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电池，其中，所述内核结构中al元素的含量w3为0.5-1.0％。
7.根据权利要求3-6任一项所述的电池，其中，所述正极活性物质满足：w1>w2>w3；其中，w1为外核结构中al元素的含量；w2为过渡核结构中al元素的含量；w3为内核结构中al元素的含量；
8.根据权利要求1-7任一项所述的电池，其中，所述正极活性物质还包括包覆在所述外核结构部分或全部表面的包覆层，所述包覆层包括金属氟化物、金属氧化物、金属硼酸盐化合物、金属磷酸盐化合物中的一种或多种；和/或，所述包覆层的厚度为1-50nm；和/或，所述包覆层的质量占所述正极活性物质总质量的0.01-1％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电池，其中，所述正极活性物质的平均粒径为8.0-15.0μm。
10.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊亚楠，于丽秋，李素丽，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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