[發明專利]一種鋰離子電池

在審

• 申請號: 201811537906.1
• 申請日: 2018-12-15
• 公開（公告）號: CN109768278A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 胡時光;王朝陽;易歡;楊宇;鄧永紅
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/0569;H01M10/058
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種鋰離子電池，涉及電池技術領域，采用本發明提供的粘結劑制備的鋰離子電池，在硅負極充放電過程中能夠更加牢固將硅負極材料、導電劑及集流體粘結在一起，從而能夠抑制電池循環中內阻增長及提高電池的循環性能。此外，電解液中氟代環狀碳酸酯能夠在負極表面形成機械性能好的SEI膜，能夠很好的適應硅負極的體積膨脹?收縮變化而不被破壞，與結構式一的粘結劑配合使用有著比單獨使用更好的效果。

技術領域

本發明屬鋰離子電池領域，具體涉及一種鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池因其具有高能量密度、高功率、長循環壽命及無記憶效應等特點，廣泛應用于3C消費類電子產品領域。隨著各國大力倡導新能源和低碳經濟，同時隨著電動汽車的發展，鋰離子電池具有巨大的應用前景。

粘結劑是電極必不可少的關鍵材料，主要起到了連接電極活性物質、導電劑和電極集流體的作用，保持電極結構的完整性，從而減小電極的阻抗，對電池的各項性能如內阻，倍率性能，循環壽命及等都有很大的影響。常用的粘結劑有聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纖維素鈉(CMC)及丁苯橡膠(SBR)。常用的粘結劑在石墨負極體系中得到到很好的應用，尤其是CMC和SBR。對于硅負極體系而言，其性能有待進一步改善。究其原因是硅負極在充放電過程中產生巨大的體積膨脹(300％)，巨大的體積變化容易導致粘結劑與硅負極材料、導電劑及集流體發生分離，從而增加電池內阻。此外，硅負極反復膨脹-收縮導致SEI不斷被破壞-修復，SEI膜的厚度及阻抗隨循環次數的增加而不斷增加，從而劣化電池性能。殼聚糖作為負極材料粘結劑已有文獻和專利報道，本發明人發現采用殼聚糖作為粘結劑的鋰離子電池高溫循環性能比常規粘結劑的要差，尤其是負極采用含硅的復合材料，正極采用高電壓正極材料(大于4.2V)。

發明內容

針對現有硅負極充放電過程中體積變化巨大，現有粘結劑不能牢固粘結硅負極、導電劑及集流體，導致電池循環性能差的問題，本發明提供了一種鋰離子電池，能夠改善電池的循環性能。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下。

一種鋰離子電池，包含正極、負極、隔膜、電解液，其特征在于，所述正極包含正極活性物質，所述正極活性物質選自LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2中的至少一種，其中，L為Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe中的至少一種，0.5≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0.5≤x+y+z≤1；所述負極包含負極活性物質、導電劑及粘結劑，所述負極活性物質選自硅/碳復合材料、SiO/碳復合材料中的至少一種，

所述粘結劑選自結構式一所示的聚合物，

其中n為正整數；

所述電解液包含結構式二所示的氟代環狀碳酸酯化合物，

其中R₁、R₂、R₃、R₄各自獨立選自氫、氟、碳原子數為1～3的氟代基團，且R₁、R₂、R₃、R₄至少一個為含氟基團，所述氟代環狀碳酸酯占整個電解液的質量的1-20％。

進一步的，所述粘結劑的數均分子量為10000～500000。

進一步的，所述粘結劑占負極活性物質、導電劑及粘結劑總質量的1-10％。

所述粘結劑通過如下方法制備得到：

((1)將殼聚糖、二氯乙酸和甲酰胺混合溶液滴加到氯磺酸/二甲基甲酰胺混合溶液中，并攪拌1-2h，過濾得到濾液；

(2)將步驟(1)得到的濾液滴加到乙醇中，攪拌2h后過濾，用乙醇對過濾得到的沉淀物洗滌三次，得到殼聚糖硫酸酯；