[發(fā)明專利]具有高性能電解質(zhì)和氧化硅活性材料的鋰離子電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010044645.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN112151788A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董英男;薩伯拉曼尼安·文卡塔查拉姆;赫爾曼·A·洛佩茲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珍拉布斯能源有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/48
• 分類號(hào): H01M4/48;H01M10/0569;H01M10/058;H01M10/0525
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 李新紅

1.一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括：

負(fù)極，所述負(fù)極包含約75重量％至約92重量％的活性材料、約1重量％至約7重量％的納米尺度導(dǎo)電碳和約6重量％至約20重量％的聚合物粘結(jié)劑，其中所述活性材料包含約35重量％至約95重量％的氧化硅系材料和約5重量％至約65重量％的石墨；

正極，所述正極包含鋰鎳鈷錳氧化物、導(dǎo)電碳和聚合物粘結(jié)劑，所述鋰鎳鈷錳氧化物近似地由式LiNi_xMn_yCo_zO₂表示，其中x+y+z≈1，0.3≤x，0.025≤y≤0.35，0.025≤z≤0.35；

在所述負(fù)極和所述正極之間的隔體；

電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包含約1M至約2M鋰鹽和非水溶劑，其中所述非水溶劑包含至少約5體積％的氟代碳酸乙烯酯和至少約25體積％總量的碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯；以及

包封其它電池組件的容器。

2.權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其中所述鋰離子電池可以在其容量降低不超過相對(duì)于第3循環(huán)容量20％的情況下以1C的充電倍率和1C的放電倍率循環(huán)至少約700個(gè)循環(huán)。

3.權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池，其中負(fù)極活性材料包含約40重量％至約90重量％的氧化硅系材料和約10重量％至約60重量％的石墨，其中所述石墨的BET表面積為約2m²/g至約100m²/g。

4.權(quán)利要求3所述的鋰離子電池，其中所述氧化硅系材料包括硅-氧化硅碳復(fù)合材料。

5.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其中所述負(fù)極的聚合物粘結(jié)劑包括聚酰亞胺和第二粘結(jié)劑聚合物的共混物，所述第二粘結(jié)劑聚合物選自由以下各項(xiàng)組成的組：聚偏二氟乙烯、羧甲基纖維素、苯乙烯-丁二烯橡膠、鋰化聚丙烯酸、它們的共聚物以及它們的混合物。

6.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其中所述電解質(zhì)包含約1.25M至約1.8M鋰鹽，并且其中所述非水溶劑包含約8體積％至約25體積％的氟代碳酸乙烯酯和至少約50體積％總量的碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯。

7.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其中所述電解質(zhì)還包含約2重量％至約12重量％的碳酸亞丙酯和約2重量％至約12重量％的氟苯。

8.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其中所述鋰鎳錳鈷氧化物近似地由式LiNi_xMn_yCo_zO₂表示，其中x+y+z≈1，0.50≤x，0.03≤y≤0.325，0.03≤z≤0.325。

9.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，所述鋰離子電池還包含占負(fù)極首次循環(huán)不可逆容量損失的約80％至約180％的量的補(bǔ)充鋰，所述鋰離子電池在C/3的放電倍率下的第四循環(huán)時(shí)負(fù)極容量除以正極容量的比率為約1.10至約1.95。

10.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其中所述正極還包含約20重量％至約80重量％的由式Li_1+bNi_αMn_βCo_γA_δO_2-zF_z表示的富含(鋰+錳)的鋰金屬氧化物，其中b+α+β+γ+δ≈1，b在約0.04至約0.3的范圍內(nèi)，α在0至約0.4的范圍內(nèi)，β在約0.2至約0.65的范圍內(nèi)，γ在0至約0.46的范圍內(nèi)，δ在約0至約0.15的范圍內(nèi)，并且z在0至0.2的范圍內(nèi)，條件是α和γ不同時(shí)為0，并且其中A是與鋰、錳、鎳和鈷不同的金屬。