一种电池的制作方法

本发明属于电池，具体涉及一种电池，特别是一种具有低保液系数的电池。

背景技术：

1、电池自从商业化以来，因它的轻便、比能量高、无记忆效应、循环性能好，被广泛用于数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域。随着电池的广泛应用，消费者对电池的能量密度、循环寿命、高温性能、安全性等性能提出了更高的要求。提高能量密度的手段一方面可以通过提高正极的充电电压，或者采用容量更好的硅负极，另一方面希望提高电池的设计，更高的压实更高的面密度，让单位体积集流体上获得更多的活性物质，再就是通过降低铜箔、铝箔、隔膜等的厚度，提高能量密度。

2、随着压实密度和面密度的提高及隔膜厚度的减薄，极片和隔膜对电池的吸液量都会有所降低，导致化成分选后的电池的保液系数偏低，对于低保液系数的电池，随着循环的进行，电解液中有机溶剂、添加剂或锂盐会存在一定的消耗，导致循环后期保液系数进一步降低，以使得电池出现容量保持率分叉(各电池之间的一致性不好)、跳水(例如容量保持率出现断崖式下降)或厚度膨胀偏大的问题。

技术实现思路

1、为了改善现有技术的不足，本发明提供一种电池，特别是一种具有低保液系数的电池。本发明通过优化所述电池在化成和分选后的保液系数及电解液的组成，解决了低保液系数的电池在循环后期分叉、跳水或厚度膨胀偏大的问题。

2、本发明通过如下技术方案实现的：

3、一种电池，所述电池包括石墨负极、正极、隔膜和电解液；所述电解液包括氟代碳酸乙烯酯；所述电池满足以下条件：

4、0≤a-b≤0.3

5、0.09≤c≤0.2

6、其中，a为常规电池的保液系数，单位为克/安时(g/ah)；b为所述电池的保液系数，单位为克/安时(g/ah)；c为氟代碳酸乙烯酯的含量。

7、根据本发明的实施方式，采用本发明的电解液获得的电池的保液系数相比于常规电解液获得的常规电池的保液系数更低，但是本发明的电池具有与常规电池相同的循环性能，因此，本发明的技术方案可以拓展电池生产中保液系数的下限，提高生产良率。

8、根据本发明的实施方式，所述常规电池的保液系数a为1.3以上，优选为1.4以上，例如为1.3、1.32、1.35或1.4。

9、根据本发明的实施方式，所述电池的保液系数b为1.4以下，优选为1.35以下，例如为1.0、1.05、1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35或1.4。

10、根据本发明的实施方式，a-b为0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25或0.3。

11、根据本发明的实施方式，所述常规电池的保液系数a和本发明所述电池的保液系数b均可以采用本领域已知的方法测试得到。

12、根据本发明的实施方式，所述氟代碳酸乙烯酯的含量c是指所述氟代碳酸乙烯酯的质量占电解液总质量的百分含量。

13、根据本发明的实施方式，所述氟代碳酸乙烯酯的含量c为0.1≤c≤0.15。示例性地，所述氟代碳酸乙烯酯的含量c为0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19或0.2。

14、根据本发明的实施方式，所述电解液中还包括有机溶剂，所述有机溶剂选自碳酸酯和/或羧酸酯中的一种或几种。

15、示例性地，所述碳酸酯选自氟代或未取代的下述溶剂中的一种或几种：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯。

16、示例性地，所述羧酸酯选自氟代或未取代的下述溶剂中的一种或几种：乙酸丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸正戊酯、乙酸异戊酯、丙酸乙酯、丙酸正丙酯、丁酸甲酯、正丁酸乙酯。

17、根据本发明的实施方式，所述电解液还包括以下添加剂中的一种或几种：碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、硫酸乙烯酯、丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、葵二腈、1,3,6-己烷三腈、3-甲氧基丙腈、甘油三腈、1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷、1,3-丙烷磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯。

18、根据本发明的实施方式，所述电解液还包括锂盐，所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、六氟锑酸锂、六氟砷酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂或二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的一种或几种。

19、根据本发明的实施方式，所述正极含有正极活性材料。

20、根据本发明的实施方式，所述正极活性材料选自层状锂复合氧化物、锰酸锂、钴酸锂混三元材料中的一种或几种；所述的层状锂复合氧化物的化学式为li(1+x)niycozm(1-y-z)o2，其中，-0.1≤x≤1；0≤y≤1，0≤z≤1，且0≤y+z≤1；其中，m为mg、zn、ga、ba、al、fe、cr、sn、v、mn、sc、ti、nb、mo、zr中的一种或几种。

21、根据本发明的实施方式，所述电池的工作截止电压为4.4v及以上电压。

22、本发明还提供一种氟代碳酸乙烯酯的用途，其用于提升具有低保液系数的电池的循环性能。

23、根据本发明的实施方式，所述氟代碳酸乙烯酯的含量c满足：0.09≤c≤0.2。

24、根据本发明的实施方式，所述具有低保液系数的电池满足：0≤a-b≤0.3，其中，a为常规电池的保液系数，单位为克/安时(g/ah)；b为所述电池的保液系数，单位为克/安时(g/ah)。

25、本发明的有益效果：

26、本发明提供了一种电池。本发明的电池的保液系数不高于常规电池的保液系数，通过在电解液中加入一定含量的氟代碳酸乙烯酯，并调控氟代碳酸乙烯酯的含量c，能够解决低保液系数下电池的循环后期容量保持率分叉、跳水或厚度膨胀偏大的问题。具体地，氟代碳酸乙烯酯在高电压正极表面耐氧化稳定性更高，同时在负极表面容易形成富含氟化锂的sei膜，界面相对更稳定。随着循环的进行，电解液中有机溶剂、添加剂或锂盐会被消耗，即电解液本身会随着循环的进行而发生消耗，但是仍有足够的残液量，因此，常规电池由于具有较高的保液系数，其随着循环的进行不会出现分叉或跳水的问题；然而，保液系数低的电池中电解液中的各组分含量偏低，外加在循环过程中消耗的量，这导致循环后期保液系数进一步降低，导致部分极片位置出现干涸，充不满电等问题，带来电池出现容量保持率分叉、跳水或厚度膨胀偏大的问题。本申请的发明人出乎意料地发现，在低保液系数的电池体系中引入氟代碳酸乙烯酯，一方面提高电解液在正极的稳定性，另一方面提高负极膜的稳定性，即可以更好的稳定正负极界面，减少电解液的氧化还原反应，减少电解液的消耗，减少了循环过程中的阻抗或极化，可以缓解循环过程中的析锂问题，改善循环的界面，从而解决了低保液系数下的循环后期容量保持率分叉、跳水或厚度膨胀偏大的问题。

技术特征：

1.一种电池，所述电池包括石墨负极、正极、隔膜和电解液，其特征在于，所述电解液包括氟代碳酸乙烯酯；所述电池满足以下条件：

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述常规电池的保液系数a为1.3以上。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池的保液系数b为1.4以下。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述电池的保液系数b为1.35以下。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述氟代碳酸乙烯酯的含量c为0.1≤c≤0.15。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电解液中还包括有机溶剂，所述有机溶剂选自碳酸酯和/或羧酸酯中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电解液还包括以下添加剂中的一种或几种：碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、硫酸乙烯酯、丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、葵二腈、1,3,6-己烷三腈、3-甲氧基丙腈、甘油三腈、1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷、1,3-丙烷磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯。

8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电解液还包括锂盐，所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、六氟锑酸锂、六氟砷酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂或二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的一种或几种。

9.一种氟代碳酸乙烯酯的用途，其用于提升具有低保液系数的电池的循环性能。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述氟代碳酸乙烯酯的含量c满足：0.09≤c≤0.2；

技术总结
本发明提供了一种电池。所述电池包括石墨负极和电解液；所述电解液包括氟代碳酸乙烯酯；所述电池满足以下条件：0≤a‑b≤0.3；0.09≤c≤0.2；其中，a为常规电池的保液系数，单位为克/安时(g/Ah)；b为所述电池的保液系数，单位为克/安时(g/Ah)；c为氟代碳酸乙烯酯的含量。本发明的电池的保液系数比常规电池的保液系数低，通过在电解液中加入一定含量的氟代碳酸乙烯酯，并调控氟代碳酸乙烯酯的含量c，能够解决低保液系数下电池的循环后期容量保持率分叉、跳水或厚度膨胀偏大的问题。

技术研发人员：曾长安,李素丽,李俊义
受保护的技术使用者：珠海冠宇电池股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24