[發(fā)明專利]一種鋰離子電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911416195.7
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113130971A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢韞嫻;員曉剛;鄧永紅;胡時光;劉偉新
• 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;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0567
• 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: 黃章輝

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，包括電池正極、電池負(fù)極和非水電解液，所述電池正極包括含鎳正極活性物質(zhì)，所述含鎳正極活性物質(zhì)摻雜有鋁金屬元素，所述含鎳正極活性物質(zhì)中鎳的質(zhì)量為x，所述鋁的質(zhì)量為y，x＞0，0≤y/x＜5％；所述非水電解液中包括結(jié)構(gòu)式1和結(jié)構(gòu)式2所示的化合物，兩種化合物結(jié)合發(fā)生反應(yīng)，阻止了結(jié)構(gòu)式1本身之間的歧化反應(yīng)的進(jìn)程，減少電池在化成階段產(chǎn)氣，減少電池鼓脹，二者結(jié)合生成的雙硫酸酯長鏈結(jié)構(gòu)具有較高的穩(wěn)定性，在高溫條件下不易分解，可提高電池的高溫存儲和循環(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)

鋰離子電池的工作電壓較高，磷酸鐵鋰體系最高電壓可達(dá)3.65V，三元以及鈷酸鋰體系最高也能達(dá)到4.5V以上。而且因?yàn)槠洳缓兄亟饘侪h(huán)境友好，可逆循環(huán)壽命長，成為替代石油以及煤炭等化石燃料的重要途經(jīng)。以鋰離子電池新能源為主導(dǎo)的發(fā)展路線更是上升到了國家戰(zhàn)略層面，目前歐美日韓等國家也進(jìn)一步跟進(jìn)。從上世紀(jì)九十年代起，鋰離子電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用于3C體系，非常成熟。在新能源汽車領(lǐng)域，最近十年也是異軍突起，蓬勃發(fā)展。

在非水系鋰離子電池中，非水電解液是影響電池高低溫以及安全性能性能的關(guān)鍵因素之一，添加劑在其中扮演重要角色，其能夠在充電過程中在負(fù)極的電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)形成的有機(jī)聚合物以及無機(jī)物例如碳酸鋰等在負(fù)極形成一層膜及SEI膜，這是決定電池具有可逆循環(huán)性能的關(guān)鍵。所以，優(yōu)良的添加劑組合是鋰離子電池能夠達(dá)到優(yōu)良性能的條件之一。

為了提高鋰離子電池的各項(xiàng)性能，許多科研者通過往電解液中添加不同的負(fù)極成膜添加劑(如碳酸亞乙烯酯，氟代碳酸乙烯酯，碳酸乙烯亞乙酯)來改善SEI膜的質(zhì)量，從而改善電池的各項(xiàng)性能。例如，在日本特開2000-123867號公報中提出了通過在電解液中添加碳酸亞乙烯酯來提高電池特性。碳酸亞乙烯酯能夠優(yōu)先于溶劑分子在負(fù)極表面發(fā)生還原分解反應(yīng)，能在負(fù)極表面形成鈍化膜，阻止電解液在電極表面進(jìn)一步分解，從而提高電池的循環(huán)性能。但添加碳酸亞乙烯酯后，電池在高溫儲存中過程中容易產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致電池發(fā)生鼓脹。此外，碳酸亞乙烯酯形成的鈍化膜阻抗較大，尤其在低溫條件下，容易發(fā)生低溫充電析鋰，影響電池安全性。氟代碳酸乙烯酯也能在負(fù)極表面形成鈍化膜，改善電池的循環(huán)性能，且形成的鈍化膜阻抗比較低，能夠改善電池的低溫放電性能。但氟代碳酸乙烯酯在高溫儲存產(chǎn)生更多的氣體，明顯降低電池高溫儲存性能。

以硫酸乙烯酯為代表的一類添加劑是優(yōu)良的負(fù)極成膜添加劑以及正極保護(hù)添加劑，電池具有優(yōu)良的循環(huán)以及存儲性能。但是其在三元鎳鈷錳以及鎳鈷鋁等含鎳的電池正極材料體系中，電池化成過程中，電池產(chǎn)氣鼓脹嚴(yán)重，影響性能的同時，更是具有較大的安全風(fēng)險。

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)有的三元鎳鈷錳以及鎳鈷鋁等含鎳的電池正極材料體系電池化成過程中產(chǎn)氣多的問題，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，包括電池正極、電池負(fù)極和非水電解液；

所述電池正極包括含鎳正極活性物質(zhì)，所述含鎳正極活性物質(zhì)中含有鋁元素，所述含鎳正極活性物質(zhì)中鎳的質(zhì)量為x，所述鋁的質(zhì)量為y，x＞0，0≤y/x ＜5％；

所述非水電解液中包括結(jié)構(gòu)式1和結(jié)構(gòu)式2所示的化合物，

其中，R₁、R₂相互獨(dú)立地選自氫原子、鹵素原子或者碳原子數(shù)為1～5的烷基，n為0～5，R₃、R₄、R₅各自獨(dú)立的選自C_aH_2a-bX_b，其中，a為1～4，b為0～2a， X為鹵素原子。