[發明專利]一種鋰離子電池

在審

• 申請號: 202110632599.0
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113410510A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 母英迪;張祖來;王海;李素麗
• 申請（專利權）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M50/457;H01M50/451;H01M50/434;H01M50/46;H01M10/0567;H01M10/0569;H01M10/42
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 聶稻波;謝怡婷

本發明提供一種鋰離子電池，本發明通過隔膜與電解液的協同作用在正負極材料組合下聯用后制備得到的鋰離子電池能夠有效提高電芯安全性能的同時兼顧電芯低溫性能。所述鋰離子電池包括非水電解液；所述非水電解液包括非水有機溶劑、添加劑和鋰鹽，電解液配方中添加劑與溶劑的協同作用使電芯兼顧高低溫性能，其中三(2?氰乙基)硼酸酯和式1所示的三甲基硅基取代甲基磺酰胺類化合物能夠在正極表面聯合形成較厚且穩定的CEI保護膜，提高正極材料在高溫高電壓下的穩定性，阻止電解液在正極表面被氧化，降低副反應放熱。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種具有高安全性能的高電壓鋰離子電池。

背景技術

近年來，鋰離子電池在智能手機、平板電腦、智能穿戴、電動工具和電動汽車等領域得到了廣泛的應用。隨著鋰離子電池的廣泛應用，消費者對鋰離子電池的使用環境、需求不斷提高，這就要求鋰離子電池能夠兼顧高低溫性能的同時具有高安全性。

目前，鋰離子電池在使用過程中存在安全隱患，例如當電池處于持續高溫等一些極端的使用情況下容易發生嚴重的安全事故，起火甚至爆炸。造成這些問題的主要原因一方面是正極材料在高溫高電壓下結構不穩定，金屬離子極易從正極中溶出并在負極表面還原沉積，從而破壞負極SEI膜的結構，導致負極阻抗和電池厚度不斷增大，導致電芯溫度持續上升，熱量不斷積蓄無法釋放引起安全事故；另一方面是電解液在高溫高電壓下易分解，電解液容易在正極表面發生氧化分解產生大量的氣體，從而導致電池鼓脹和電極界面破壞，電池安全性能明顯變差。

基于此現狀，急需開發具有高安全性的高電壓鋰離子電池，例如通過向電解液中添加阻燃劑(如磷酸三甲酯等)能夠改善安全性能，但這些添加劑的使用往往會導致電池性能嚴重劣化。因此能夠開發在不影響電池電化學性能的前提下，同時具有高安全性的高電壓鋰離子電池是目前的首要任務。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的鋰離子電池在使用過程中存在安全隱患、電芯安全性能與電化學性能未能兼顧等問題，提供一種具有高安全性能的高電壓鋰離子電池。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種鋰離子電池，其包括正極片、負極片、置于正極片和負極片之間的隔膜，以及非水電解液；

所述隔膜包括基材、陶瓷層、第一涂膠層和第二涂膠層，所述陶瓷層涂覆在基材的第一表面，所述第一涂膠層涂覆在基材的與第一表面相對的第二表面，所述第二涂膠層涂覆在陶瓷層表面；

所述非水電解液包括非水有機溶劑、添加劑和鋰鹽，其中所述非水有機溶劑包括丙酸乙酯；所述添加劑包括4-甲基-1,2-氧硫雜環戊烷-2,2-二氧化物、三(2-氰乙基)硼酸酯和至少一種式1所示的三甲基硅基取代甲基磺酰胺類化合物；

式1中，R選自芳基或n為1～6之間的整數，*為連接點。

根據本發明，R選自C_6-12芳基(如苯基)或n為1～3之間的整數(如)，*為連接點。

根據本發明，所述4-甲基-1,2-氧硫雜環戊烷-2,2-二氧化物的CAS號為15606-89-0；所述三(2-氰乙基)硼酸酯的CAS號為126755-67-7。

根據本發明，所述添加劑均可以采用本領域已知的方法制備得到，也可以采用商業途徑購買后獲得。

根據本發明，所述式1所示的三甲基硅基取代甲基磺酰胺類化合物選自如下式1-1和式1-2中的至少一種：

根據本發明，所述4-甲基-1,2-氧硫雜環戊烷-2,2-二氧化物的添加量為非水電解液總質量的1～3wt.％，例如為1wt.％、1.2wt.％、1.4wt.％、1.5wt.％、1.8wt.％、2wt.％、2.2wt.％、2.5wt.％、2.8wt.％或3wt.％。