[發明專利]一種鋰離子電池

有效

• 申請號: 202211043846.4
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115117452B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 劉中波;黃雄;嚴思文;鄭仲天
• 申請（專利權）人: 深圳新宙邦科技股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標代理事務所(普通合伙) 44325
• 代理人: 姚章國

為克服現有高電壓鈷酸鋰電池存在無法兼顧循環性能和存儲性能的問題，本發明提供了一種鋰離子電池，包括正極、負極和非水電解液，所述正極包括正極材料層，所述正極材料層包括正極活性材料，所述正極活性材料包括摻雜或包覆有鋁元素的鈷酸鋰，所述非水電解液包括非水有機溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括第一添加劑和第二添加劑，所述第一添加劑包括環狀磺酸酯，所述第二添加劑包括結構式1所示的化合物：結構式1；所述鋰離子電池滿足以下條件：0.1≤a/c≤5；0.3≤b/c≤20，且0.2≤a≤1，0.1≤b≤5，0.1≤c≤5。本發明提供的鋰離子電池具有較好的高溫存儲性能和高溫循環性能，利于延長電池使用壽命。

技術領域

本發明屬于儲能裝置技術領域，具體涉及一種鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池是繼鎳氫等傳統蓄電池之后的新一代可充電電池，由日本索尼公司于1990年最先研發成功。鋰離子電池工作原理簡單，具有較好的安全性和較長的充放電壽命，工作電壓高，能量密度高，加上體積小、循環使用壽命長、工作溫度范圍寬等優點收到廣泛應用。

隨著新能源汽車對續航里程的不斷提高和3C數碼產品輕薄化的不斷發展，電池行業越來越要求鋰離子電池高能量密度化。設計高能量密度的鋰離子電池可以從以下幾個方面著手：1）提高正極材料克容量；2）提高電池放電平臺；3）提電池中活性材料的比例；等等。提升鋰離子電池的充電的截止電壓是增大電池能量密度的重要途徑之一，因為隨著充電截止電壓的提高，正極材料可以實現更高的克容量發揮，且放電平臺有明顯提高，兩方面的作用對能量密度的提升具有立竿見影的效果。

鈷酸鋰由于具有較高的工作電位，正成為應用較為廣泛的高電壓電池正極材料，但隨著電池電壓的逐漸提高，正極材料進入更高的脫鋰態，材料結構穩定性會變差，且表面的氧化性也明顯提高。隨著高克容量正極材料的發展，材料結構的不穩定性及其高氧化性在極片/電解液界面表現地尤其明顯，具體表現為：電池發生產氣，內阻快速增長，容量急劇下降。更重要的是快速產氣會導致軟包電池產生極大形變，最終氣體脹破鋁塑膜電池發生爆炸、燃燒等危險情況，因此需要匹配安全性能更好的電解液。

為了改善這些問題，對電池材料進行保護是重要的手段之一，目前從電解液角度改善電池安全有兩種，一種是選擇鈷酸鋰電池體系常用的腈類添加劑加強在保護抑制正極LCO中的金屬離子溶出，從而緩解Co離子催化電解液分解的情況，改善高溫產氣。另一種是選擇較為常用的磺酸酯類化合物，抑制高溫產氣。但這兩種方法都對全電池的循環性能產生大幅度劣化，無法有效兼顧循環性能與存儲性能，例如，目前公知的含腈類添加劑的電解液，在電池中應用存在一定的不足，對電池阻抗增長影響較大，對倍率及功率性能及低溫性能犧牲較大，對快充要求很高的數碼電池而言更難以滿足要求。對于磺酸酯類添加劑的電解液，確實可以抑制存儲產氣，但對于電池阻抗劣化較大，同時添加劑在后期因為消耗會導致循環跳水問題。在目前的材料發展趨勢下，隨著鈷酸鋰高電壓趨勢日益發展，仍無法兼顧高電壓鈷酸鋰的循環、存儲、快充倍率等各方面性能。

發明內容

針對現有高電壓鈷酸鋰電池存在無法兼顧循環性能和存儲性能的問題，本發明提供了一種鋰離子電池。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

本發明提供了一種鋰離子電池，包括正極、負極和非水電解液，所述正極包括正極材料層，所述正極材料層包括正極活性材料，所述正極活性材料包括摻雜或包覆有鋁元素的鈷酸鋰，所述非水電解液包括非水有機溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括第一添加劑和第二添加劑，所述第一添加劑包括1,3-丙烷磺酸內酯、1,4-丁烷磺酸內酯、1,3-丙烯磺酸內酯中的至少一種環狀磺酸酯，所述第二添加劑包括結構式1所示的化合物：

結構式1