[發明專利]鋰離子電池

在審

• 申請號: 202111138519.2
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113903980A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 李若楠;劉永興;黃鵬;孫化雨;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 遠景動力技術（江蘇）有限公司;遠景睿泰動力技術（上海）有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/42;H01M4/13;H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M4/66
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王艷齋

本發明提供了一種鋰離子電池，所述負極極片包括涂碳鋁箔、預鋰化硅氧材料層和未預鋰化硅氧材料層，所述預鋰化硅氧材料層位于所述涂碳鋁箔和所述未預鋰化硅氧材料層之間，所述正極極片包含補鋰添加劑，所述鋰離子電池的正極含有補鋰添加劑，負極為三層結構設計，底端為涂碳銅箔，將預鋰化高首效的硅氧材料置于中間層，未預鋰化常規首效的硅氧材料置于頂層。使用涂碳銅箔可提升極片動力學以及降低極片界面阻抗，且通過此三層結構設計既可滿足的高能量密度需求，又可使得預鋰變得可控又均勻。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及一種鋰離子電池。

背景技術

氧化亞硅復合石墨材料(C-SiO_x)因其具有較高的理論比容量(＞400mAh/g)，以及較低的反應電位(＜0.4V)，而被應用于高能量密度的動力電池體系。然而，由于SiO_x的鋰化產物Li₄SiO₄及Li₂O的Li-O鍵能較強，電化學可逆性較差，目前廣泛研究的SiOx的首次庫倫效率僅75％左右，即使通過預鋰化或石墨復合，其首次庫倫效率也僅有80-85％左右。均低于正極三元層狀材料(LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂)的首次效率88％和正極磷酸鐵鋰(Li₅FeO₄)的首次效率98％。因此，當使用SiO_x負極匹配上述正極材料時，會存在較多活性Li的消耗，降低電池整體能量密度。

不僅是硅負極，大部分負極材料都存在一個重要現象：在首次充放電過程中，有機電解液會在負極材料表面與正極遷移過來的鋰離子和電子結合，發生還原分解形成電子絕緣、鋰離子可導的鈍化膜(SEI膜)。在全電池體系中，鋰離子全部由正極材料提供，SEI膜的形成消耗了電池中活性鋰離子，導致正極材料的浪費和電池容量的降低。

開發一種補鋰效果好且首效及能量密度高的的鋰離子電池是十分必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池的正極含有補鋰添加劑，負極為三層結構設計，底端為涂碳銅箔，將預鋰化高首效的硅氧材料置于中間層，未預鋰化常規首效的硅氧材料置于頂層。使用涂碳銅箔可提升極片動力學以及降低極片界面阻抗，且通過此三層結構設計既可滿足的高能量密度需求，又可使得預鋰變得可控又均勻。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供了一種鋰離子電池，所述正極極片和負極極片，所述負極極片包括涂碳鋁箔、預鋰化硅氧材料層和未預鋰化硅氧材料層，所述預鋰化硅氧材料層位于所述涂碳鋁箔和所述未預鋰化硅氧材料層之間，所述正極極片包含補鋰添加劑。

本發明所述鋰離子電池在正極中添加補鋰劑，可以提高正極脫鋰能量密度，起到負極補鋰的作用，且脫出的鋰有助于維持負極結構的穩定性，提升全電池的放電能量，提升電芯能量密度。負極極片為三層結構設計，底端為涂碳銅箔，將預鋰化高首效的硅氧材料置于中間層，未預鋰化常規首效的硅氧材料置于頂層。使用涂碳銅箔可提升極片動力學以及降低極片界面阻抗，且通過此三層結構設計既可滿足的高能量密度需求，又可使得預鋰變得可控又均勻。

優選地，所述涂碳鋁箔的厚度為8～12μm，例如：8μm、9μm、10μm、11μm或12μm等。

優選地，所述預鋰化硅氧材料層的厚度為70～90μm，例如：70μm、75μm、80μm、85μm或90μm等。

優選地，所述未預鋰化硅氧材料層的厚度為30～50μm，例如：30μm、35μm、40μm、45μm或50μm等。

優選地，所述補鋰添加劑包括Li_xNiO₂和/或LiFeO₂，其中，x為1～2，例如：1、2等，