[發(fā)明專利]鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911409858.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113130970B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢韞嫻;林雄貴;胡時(shí)光;鄧永紅;孫桂巖
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳新宙邦科技股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/38;H01M10/0566;H01M10/0567;H01M10/0568
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 44325
• 代理人: 姚章國

本發(fā)明屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括正極、負(fù)極、隔膜以及非水電解液，所述負(fù)極包括負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料中包含硅基材料；所述非水電解液包括如結(jié)構(gòu)式1所示的環(huán)狀二磺酸酯類化合物和如結(jié)構(gòu)式2所示的不飽和磷酸酯類化合物，結(jié)構(gòu)式1和結(jié)構(gòu)式2在硅基負(fù)極形成的SEI膜組分相互穿插，相互影響，最終形成馬賽克(Mosaic))模型的保護(hù)膜。它既有效傳導(dǎo)鋰離子，消耗循環(huán)過程中產(chǎn)生的氣體，又能增強(qiáng)硅基活性材料的接觸，抑制了其體積效應(yīng)，減小副反應(yīng)的發(fā)生，有效保護(hù)硅基負(fù)極界面，從而改善電池在循環(huán)過程中的氣脹和阻抗增長，提升負(fù)極含硅基活性材料的鋰離子電池的循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池因其具有工作電壓高、工作溫度范圍廣、能量密度和功率密度大、無記憶效應(yīng)和循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，不僅在手機(jī)、筆記本電腦等3C數(shù)碼產(chǎn)品領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也在新能源汽車和儲能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用市場。近年來伴隨著新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展，非水電解液鋰離子電池的應(yīng)用也得到飛躍式增長。盡管包含非水電解液的動力電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，但終端用戶對于續(xù)航里程的提升還存在迫切要求，為此，動力電池還需進(jìn)一步提高其能量密度。

從材料角度出發(fā)，當(dāng)前提升電池能量密度的方法主要有：一是提高正極材料的充電上限電壓，從而提升電池容量；另一種是開發(fā)克容量更高的正、負(fù)極材料，如Ni≥60％的三元材料，硅基負(fù)極材料的開發(fā)與應(yīng)用等。其中，硅基負(fù)極材料因?yàn)槠渚哂羞h(yuǎn)高于石墨負(fù)極材料的理論比容量，使得其成為提高鋰離子電池能量密度的一個(gè)重要發(fā)展方向。然而與石墨負(fù)極相比，硅基負(fù)極在循環(huán)過程中存在很大的體積效應(yīng)(＞300％)，與鋰合金化后，硅晶體體積出現(xiàn)明顯的變化，使得硅基負(fù)極表面的固態(tài)電解質(zhì)界面膜(SEI膜)在電池循環(huán)過程中不斷地發(fā)生破裂和重生，導(dǎo)致電解液的消耗和活性鋰的損失，界面阻抗增加，從而惡化循環(huán)性能。同時(shí)，在鋰離子電池充放電過程中由于副反應(yīng)的反生，會產(chǎn)生大量的還原性氣體，造成電池鼓脹，破壞電池內(nèi)部的物理接觸，急劇惡化循環(huán)性能，并且當(dāng)電池內(nèi)部的氣體積累到一定程度可能會使電池爆炸，還會帶來安全隱患。

日本電氣株式會社在中國的申請專利CN03132755.9公開了一種至少包括兩個(gè)磺酰基的環(huán)狀磺酸酯的鋰離子電池，其電解液可抑制錳酸鋰/石墨電池中正極的錳離子溶出，從而改善循環(huán)性能，同時(shí)改善電池的存儲特性，如抑制存儲阻抗的增加，電量保持等，但是發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在三元/石墨體系中，該種電解液可改善存儲性能，但是對于循環(huán)性能的惡化非常明顯。專利文獻(xiàn)201410534841.0公開了一種含叁鍵的磷酸酯化合物添加劑，能夠明顯提高電池的高溫性能。但本專利發(fā)明人實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含叁鍵的磷酸酯化合物會明顯增大電池阻抗，這種缺陷極大限地限制了其在動力電池中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有的硅基負(fù)極的鋰離子電池氣脹和阻抗增長導(dǎo)致循環(huán)性能變差的問題，提供一種鋰離子電池。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極、隔膜以及非水電解液，所述負(fù)極包括負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料中包含硅基材料；

所述非水電解液包括如結(jié)構(gòu)式1所示的環(huán)狀二磺酸酯類化合物和如結(jié)構(gòu)式2所示的不飽和磷酸酯類化合物，

其中，結(jié)構(gòu)式1中，Q表示氧原子、亞甲基或單鍵；A表示取代或無取代的碳原子數(shù)1～6的亞烷基、羰基、亞硫?；?、碳原子數(shù)1～6的氟代亞烷基、氟取代或未取代的含有醚基的碳原子數(shù)為2～6的碳鏈；B表示取代或無取代的亞烷基、碳原子數(shù)1～6的氟代亞烷基或氧原子；