[發明專利]鋰離子電池

有效

• 申請號: 202010163683.8
• 申請日: 2015-10-16
• 公開（公告）號: CN111416145B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 龍兵;陳培培;唐超;付成華
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0567;H01M10/0569;H01M4/131;H01M4/133;H01M4/134;H01M4/136
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨

本發明提供一種鋰離子電池。所述鋰離子電池包括：正極片，包括正極膜片；負極片，包括負極膜片；以及電解液，包括有機溶劑以及添加劑。所述正極膜片雙面涂布重量為28～56mg/cm²，壓實密度不小于3.5g/cm³；所述負極膜片雙面涂布重量為14～28mg/cm²，壓實密度不小于1.4g/cm³；所述有機溶劑包括式Ⅰ結構的線狀羧酸酯；在式Ⅰ中，R₁、R₂各自獨立地選自2～4個碳原子的烷基；所述式Ⅰ結構的線狀羧酸酯在所述有機溶劑中的質量分數為5％～60％；所述添加劑包括1,3?丙烷磺內酯和氟代碳酸乙烯酯；所述1,3?丙烷磺內酯在所述電解液中的質量分數為0.1％～5％；所述氟代碳酸乙烯酯在所述電解液中的質量分數為0.1％～7％。本發明的鋰離子電池同時具有高能量密度、高首次庫倫效率、優良的快速充電性能和低溫充電性能。

本申請是原發明專利申請(申請日為2015年10月16日、申請號為201510673313.8，發明名稱為“鋰離子電池”)的分案申請。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、工作電壓高、自放電率低、循環壽命長、無污染等獨特的優勢，現已作為電源廣泛應用于手機、筆記本電腦等移動電子產品。然而隨著電子產品市場需求的擴大及網絡技術的發展，用戶對鋰離子電池提出更高的要求，高能量密度和優良的快速充電性能直接影響了用戶的體驗。

目前，提高鋰離子電池的能量密度有以下幾種方式。(1)開發高電壓體系的正極活性材料，但是，目前應用于4.4V以上的正極活性材料還不完善，而且部分電解液成分在此高電壓下也不穩定；(2)采用高容量的新材料，比如，負極摻雜硅材料，但是摻雜有硅材料的負極極片膨脹嚴重，首次庫倫效率較低；(3)采用高涂布重量、高壓實密度的正負極片，提高鋰離子電池的能量密度，但是，當正負極采用高涂布重量、高壓實密度時，鋰離子在電極微孔中的擴散變困難，電解液的浸潤性也會變差，在低溫下以及大倍率充電時，會存在析鋰風險。從電解液的角度考慮，可以開發浸潤性好、低粘度以及較寬溫度窗口的溶劑，提升高涂布重量、高壓實密度的正負極的動力學性能，降低充電過程中的濃差極化，促進鋰離子電池在電極微孔中的擴散，抑制鋰離子電池低溫析鋰風險，從而可以通過提高正負極的涂布重量、壓實密度來實現鋰離子電池的高能量密度和快速充電的要求。

2013年1月9日授權公告的中國專利文獻CN101803101B公開一種電解液中需要添加總含量為0.05-10wt％的抑制負極與線性羧酸酯之間反應的抑制劑，大幅改善鋰離子電池的高溫放電性能。但上述專利中的抑制劑在截止電壓不小于4.35V的電池體系中會在正極上發生電化學反應，對電池在高電壓條件下，特別是高溫高電壓狀態下的使用非常不利。2007年12月19日公開的中國專利文獻CN01090165A中公開了加入了氟代碳酸乙烯酯(FEC)做溶劑來抑制線性羧酸酯與負極反應，抑制機理就是利用FEC容易在負極形成較厚的界面膜。少量的FEC可以明顯改善鋰離子電池的常溫循環性能，但是高含量的FEC有兩個缺點：第一，對于正負極高涂布重量、高壓實密度時，這種較厚的界面膜就會導致電池出現嚴重的析鋰現象；第二，高含量FEC會分解出大量HF，特別是在高溫下產氣非常顯著，影響電池存儲和高溫循環性能(反應式Ⅰ)。

1,3-丙烷磺內酯(PS)也可作為電解液的添加劑參與電池電化學過程，PS的缺點在于其還原電位(0.7V VS Li/Li⁺)比較接近環狀碳酸酯的還原電位(0.5V VS Li/Li⁺)(K.Xu,Chemical Reviews 2014)，因此不適合單獨作為負極成膜添加劑使用。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池同時具有高能量密度、高首次庫倫效率、優良的快速充電性能和低溫充電性能。