一种锂离子电池及其应用的制作方法

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池及其应用。

背景技术：

1、目前，锂离子电池在电动汽车和规模储能领域迅速发展，占领了大量的市场份额。随着锂离子电池的发展，锂离子电池的能量密度有了更高的需求。提升锂离子电池能量密度最直接的方式就是提高电极的面密度和降低孔隙率。能够在同等大小的电池中能够含有更多的活性材料，其具备的容量也大幅提升，能量密度得到提高。这种方式能够快速提升电池的能量密度，减少研发新材料的成本，是一种经济且高效的方法。

2、然而，随着电极片面密度的提高和孔隙率的降低，会在循环过程中，导致电池的极化大幅增加，低温放电率减少且能量利用率降低。不仅如此，极化的增大还增加了析锂的风险，因此锂离子电池的循环性能也会变差，限制锂离子电池的发展。

技术实现思路

1、本发明提出了一种锂离子电池及其应用，能够保证电解液均匀的浸润电极极片，并降低电池的极化，避免析锂的风险，降低锂离子电池的阻抗，改善循环性能和低温性能。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过如下的技术方案实现的。

3、本发明提出一种锂离子电池，至少包括以下组分：

4、正极极片；

5、负极极片，所述负极极片的孔隙率小于35％，且所述负极极片上负极材料的双面面密度大于18mg/cm2；

6、隔膜，所述隔膜位于所述正极极片和所述负极极片之间；以及

7、电解液，填充在所述正极极片、所述负极极片和所述隔膜之间，所述电解液包括第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂为单腈化合物，且所述第一添加剂在所述电解液中的质量含量为1％～20％。

8、在本发明一实施例中，所述第二添加剂选自硝酸锂、2-三氟甲基吡啶、3-三氟甲基吡啶、双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯或碳酸亚乙烯酯中的一种或几种组合。

9、在本发明一实施例中，所述第二添加剂在所述电解液中的质量含量为0.1％-10％。

10、在本发明一实施例中，所述单腈化合物的化学式为r-c≡n；其中，r为碳原子数为1～8、不饱和度为0～6的烷基取代基。

11、在本发明一实施例中，所述电解液包括非水溶剂，所述非水溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚丙酯或碳酸二乙酯中任意一种或至少两种的组合。

12、在本发明一实施例中，所述非水溶剂在所述电解液中质量含量为60％-85％。

13、在本发明一实施例中，所述电解液包括锂盐，所述锂盐包括lipf6、libf4、lifsi、litfsi、libob、liodfp、liodfb、lipo2f2或cf3so3li中任意一种或至少两种的组合。

14、在本发明一实施例中，所述锂盐在所述电解液中的浓度为0.1mol/l-2mol/l。

15、在本发明一实施例中，所述正极极片包括正极材料，所述正极材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物或锂镍钴铝氧化物中的任意一种或至少两种的组合。

16、在本发明一实施例中，所述负极极片包括负极材料，所述负极材料包括软碳、硬碳、人造石墨、天然石墨、硅、硅氧化合物、硅碳化合物或钛酸锂中的任意一种或至少两种的组合。

17、本发明还一种电化学装置，包括上述所述的锂离子电池。

18、综上所述，本发明提出一种锂离子电池及其应用，能够保证均匀的浸润并降低电池的极化，使锂离子能够在电池内能够均匀的传输，避免析锂的风险，并且单腈化合物具有极低的熔点和高的介电常数，因此电解液低温下的动力学也能够得到极大改善。能够在循环过程中生成致密的sei膜，保证材料内部孔隙表面也同样能够被sei膜保护，避免活性材料颗粒与电解液直接接触导致的电解液分解，这两种添加剂联用能够大幅提升锂离子电池的循环性能。能够在获得高电压的锂离子电池的同时，降低锂离子电池的阻抗，改善循环性能和低温性能。

技术特征：

1.一种锂离子电池，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述第二添加剂选自硝酸锂、2-三氟甲基吡啶、3-三氟甲基吡啶、双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯或碳酸亚乙烯酯中的一种或几种组合。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述第二添加剂在所述电解液中的质量含量为0.1％-10％。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述单腈化合物的化学式为r-c≡n；其中，r为碳原子数为1～8、不饱和度为0～6的烷基取代基。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液包括非水溶剂，所述非水溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚丙酯或碳酸二乙酯中任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述非水溶剂在所述电解液中质量含量为60％-85％。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液包括锂盐，所述锂盐包括lipf6、libf4、lifsi、litfsi、libob、liodfp、liodfb、lipo2f2或cf3so3li中任意一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂盐在所述电解液中的浓度为0.1mol/l-2mol/l。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极极片包括正极材料，所述正极材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物或锂镍钴铝氧化物中的任意一种或至少两种的组合。

10.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极极片包括负极材料，所述负极材料包括软碳、硬碳、人造石墨、天然石墨、硅、硅氧化合物、硅碳化合物或钛酸锂中的任意一种或至少两种的组合。

11.一种电化学装置，其特征在于，包括权利要求1-10任意一项所述的锂离子电池。

技术总结
本发明提出了一种锂离子电池及其应用，所述锂离子电池至少包括：正极极片；负极极片，所述负极极片的孔隙率小于35％，且所述负极极片上负极材料的双面面密度大于18mg/cm<supgt;2</supgt;；隔膜，所述隔膜位于所述正极极片和所述负极极片之间；以及电解液，填充在所述正极极片、所述负极极片和所述隔膜之间，所述电解液包括第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂为单腈化合物，且所述第一添加剂在所述电解液中的质量含量为1％～20％。通过本发明提出的一种锂离子电池及其应用，能够降低锂离子电池的阻抗，改善锂离子电池的循环性能和低温性能。

技术研发人员：余乐,刘兴伟,吕文彬
受保护的技术使用者：远景动力技术（江苏）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14