一种电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种电池，特别是一种耐高温高压的电池。

背景技术：

1、随着人们对不可再生能源枯竭、环境污染问题的重视，可再生清洁能源迅速发展。其中，锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、低自放电率、环境友好等特点，大规模应用于消费类电子产品、新能源动力汽车以及其他动力电池产品。但与汽油车相比，新能源电动汽车存在的续航能力差和安全性问题，限制了用户的范围和数量。

技术实现思路

1、为了解决高温高压下正极材料容量和寿命衰减迅速的问题，本发明提出一种电池，所述电池的电解液中的添加剂能够与含有过渡金属镍的富锂材料中的过渡金属镍有强烈的相互作用，从而选择性的修饰其表面，稳定正极材料，解决了正极材料在高温高压下不够稳定而造成容量衰减的问题，并进一步改善电池在高温高压下的循环性能和存储性能。

2、本发明中，术语“高温”是指60℃以上的高温环境。

3、本发明中，术语“高压”是指4.35v以上的工作电压。

4、本发明目的是通过如下技术方案实现的：

5、一种电池，所述电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述正极片中的活性材料为含有过渡金属镍的富锂材料，所述电解液包括电解质盐、有机溶剂和添加剂；所述添加剂包括第一添加剂；所述第一添加剂选自具有式1所示化合物中的至少一种；

6、

7、其中，r为取代或未取代的c1-c5烷基、取代或未取代的苯环、取代或未取代的c2-c5烯基、取代或未取代的c3-c6环烷基，若有取代，取代基为c1-c5烷基、c2-c5烯基、c2-c5炔基、c3-c6环烷基或卤素。

8、根据本发明的实施方式，r为取代或未取代的c1-c5烷基、取代或未取代的苯环、取代或未取代的c2-c3烯基、取代或未取代的c4-c6环烷基，若有取代，取代基为c1-c3烷基、c2-c3烯基、c2-c3炔基、c4-c6环烷基或卤素。

9、根据本发明的实施方式，r为取代或未取代的甲基、取代或未取代的苯环、取代或未取代的乙烯基、取代或未取代的环己烷基，若有取代，取代基为甲基、乙烯基、c4-c6环烷基或f。

10、根据本发明的实施方式，所述式1所示化合物具体选自下列式i～式vi所示化合物中的至少一种：

11、

12、

13、根据本发明的实施方式，所述式1所示化合物可以是本领域已知的方法制备得到的，也可以是通过商业途径购买后获得的。

14、根据本发明的实施方式，所述第一添加剂的质量占电解液总质量的0.1～10.0wt％，例如为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.8wt％、3wt％、3.3wt％、3.5wt％、3.8wt％、4wt％、4.2wt％、4.5wt％、4.8wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。

15、根据本发明的实施方式，所述电解质盐选自电解质锂盐、电解质钠盐、电解质铝盐、电解质镁盐中的至少一种。

16、根据本发明的实施方式，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。

17、根据本发明的实施方式，所述电解质盐的质量占电解液总质量的12wt％～18wt％，例如为12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％或18wt％。

18、根据本发明的实施方式，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、氟代碳酸乙烯酯、γ-丁内酯、环丁砜、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯中的至少两种。

19、根据本发明的实施方式，所述有机溶剂的质量占电解液总质量的10wt％～80wt％，例如为10wt％、20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％或80wt％。

20、根据本发明的实施方式，所述添加剂还包括第二添加剂，所述第二添加剂选自碳酸亚乙烯酯(vc)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸乙烯亚乙酯(vec)、硫酸亚乙酯(dtd)、1,3-丙烷磺酸内酯(ps)、亚硫酸乙烯酯(es)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(tmsb)、三(三甲基硅烷)磷酸酯(tmsp)中的至少一种。

21、根据本发明的实施方式，所述第二添加剂的质量占电解液总质量的0.5wt％～4wt％，例如为0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.8wt％、3wt％、3.3wt％、3.5wt％、3.8wt％或4wt％。

22、根据本发明的实施方式，所述含有过渡金属镍的富锂材料为镍钴锰酸锂三元材料、镍锰酸锂、镍钴铝酸锂三元材料、镍钴锰铝四元材料中的至少一种。

23、根据本发明的实施方式，所述含有过渡金属镍的富锂材料中镍元素的摩尔百分含量为10mol％～90mol％，例如为10mol％、15mol％、20mol％、25mol％、30mol％、35mol％、40mol％、45mol％、50mol％、55mol％、60mol％、65mol％、70mol％、75mol％、80mol％、85mol％或90mol％。

24、根据本发明的实施方式，所述含有过渡金属镍的富锂材料中镍元素和钴元素的摩尔百分含量为10mol％～90mol％，例如为10mol％、15mol％、20mol％、25mol％、30mol％、35mol％、40mol％、45mol％、50mol％、55mol％、60mol％、65mol％、70mol％、75mol％、80mol％、85mol％或90mol％。

25、根据本发明的实施方式，所述负极片中的活性材料为石墨、硬炭、软炭、中间相碳微球、硅基负极材料和含锂金属复合氧化物材料中的至少一种。

26、根据本发明的实施方式，所述电池同时满足以下条件：

27、0.004≤a/b≤0.4

28、其中，a为所述第一添加剂的质量占电解液总质量的百分含量，b为所述正极片中活性材料中镍元素和钴元素的摩尔百分含量。

29、根据本发明的实施方式，0.1wt％≤a≤10wt％，10mol％≤b≤90mol％。

30、根据本发明的实施方式，a/b为0.004、0.01、0.02、0.05、0.08、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4。

31、本发明的有益效果：

32、本发明提供了一种电池，所述电池的电解液中包括式1所示的化合物，其作为添加剂时与含有过渡金属镍的富锂材料具有强配位作用，能够定向到正极表面，提高了正极与电解液界面的稳定性，从而改善了电池在高温和高压下的电学性能。研究发现，常规的正极保护添加剂的作用机理是直接在正极材料表面参与形成sei膜，成膜稳定性较差，特别是在高温和高压条件下极易被破坏，本发明的式1所示化合物与过渡金属镍之间具有强烈的相互作用和化学反应，而且相比于其它过渡金属元素(比如钴)发生化学反应所需的结合键能更小，这使得反应更容易进行，只需少量的过渡金属镍就可发生。此外，这种化学反应不仅可以保护正极，还能更好的修饰正极表面，改变正极表面状态，更有利于后续加入的第二添加剂在正极表面进行成膜，更好的保护正极。相比于其它过渡金属元素(比如钴)，过渡金属镍和式1所示化合物之间的相互作用更稳定。