一种锂离子电池的制作方法

本发明属于二次电池，具体涉及一种锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池因具有比能量高、快充快放能力好、自放电小等优点，被广泛应用于消费类电子产品以及动力电池中。电子产品以及动力电池使用工况越来越复杂，对锂离子电池的要求也越来越高，特别是对电池容量和寿命的要求。目前主要是通过选择高容量、高压实的正负极活性材料和提高正极活性材料充电截止电位。然而，后者会提高正极氧化活性，加剧电解液的氧化分解，降低电池的综合性能。

2、目前锂离子电池使用最多的电解质锂盐为lipf6，它的优势在于具有很好的电导率，较宽的电化学窗口，较好的高低温性能，然而lipf6的缺点是对水敏感和热不稳定性，在微量水存在下或较高温度时易分解产生hf，而hf的存在会破坏sei膜和电极材料，最终造成电池容量的降低和电池性能的破坏。

3、因此，有必要提供一种在高电压下循环性能良好的锂离子电池。

技术实现思路

1、针对现有锂离子电池在高电压下存在循环性能变差的问题，本发明提供了一种锂离子电池。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、本发明提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片和电解液，所述正极片包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料和补锂添加剂lixmyoz，其中1≤x≤6，1≤y≤6，2≤z≤12，m包括ni、co、fe、cu、al、mn、ti、p、si、c中的一种或多种；

4、所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂a，所述添加剂a如式i所示，

5、

6、式i

7、其中，x1、x2和x3各自独立地选自1-5个碳原子的烷烃基、烯烃基、炔烃基、氟原子、氰基、异氰酸酯基中的任意一种；r1、r2、r3和r4各自独立地选自氢原子、氟原子、氰基中的任意一种；

8、所述有机溶剂包括硅代有机溶剂，所述硅代有机溶剂如式ⅱ和/或式ⅲ所示，

9、

10、其中，在式ⅱ中，y1和y2各自独立地选自1-6个碳原子的烷基或1-5个碳原子的硅烷或硅氧烷，且y1和y2中至少有一个为1-5个碳原子的硅烷或硅氧烷；在式ⅲ中，y3和y4各自独立地选自1-6个碳原子的烷基或1-5个碳原子的硅烷或硅氧烷，且y3和y4中至少有一个为1-5个碳原子的硅烷或硅氧烷。

11、可选的，所述补锂添加剂在所述正极材料层中的质量占比为a％，0.01<a<10。

12、可选的，所述添加剂a在所述电解液中的质量占比为b％，0.01<b<10。

13、可选的，所述硅代有机溶剂在所述电解液中的质量占比为c％,2<c<30。

14、可选的，所述正极片的压实密度为d g/cm3，4≤d≤4.3。

15、可选的，所述锂离子电池的保液系数为f g/ah，1≤f≤2。

16、可选的，所述a、b、c、d与f符合以下关系式：0.3≤f/d≤0.4，1.25≤c/d≤3，1≤b/a≤2.5，0.25≤a/d≤1.25，0.5≤b/f≤5。

17、可选的，所述正极活性材料在所述正极材料层中的质量占比为80％～99％。

18、可选的，所述电解液中所述锂盐的浓度为0.5m～2m。

19、可选的，所述有机溶剂还包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯和四氢呋喃中的一种或多种。

20、本发明提供的锂离子电池，正极片中添加补锂添加剂lixmyoz后可以在首次充电时提供锂源，补偿sei膜所消耗的锂，提升首次库伦效率，尤其适用于硅碳、硅氧等首次库伦效率低下的负极材料。随着正极补锂添加剂lixmyoz添加量的增加，电池的首次效率增加，但li2nio2等正极补锂添加剂脱锂后结构不稳定，易在高电位下与电解液发生副反应造成电极界面阻抗增大恶化电池倍率性能。但是本发明中添加剂a中的硅基结构能在电极表面形成结构更加稳定的界面保护膜，可有效提升电极结构的稳定性，可以改善补锂添加剂脱锂后结构不稳定的缺陷，缓解高电压下正极补锂添加剂与电解液的副反应，降低电极界面阻抗提升电池的倍率循环性能。同时添加剂a中的吡啶基团具有路易斯碱的功能，可与电解液中微量的水以及电池正负极表面的活泼氢作用，减少由活泼氢导致的lipf6分解，从而避免lipf6分解的氟化氢致使sei膜分解破碎。添加剂a中的硅基结构和吡啶基团共同作用，在负极表面既可以形成结构稳定的sei膜，又能避免电解液酸性副产物对sei膜的侵蚀，有效保障了负极sei膜的连续性和稳定性，可以有效提升以硅碳、硅氧等为负极材料的电池的循环性能和高电压性能。另外，硅代有机溶剂能够降低原有有机溶剂的黏度，提高锂离子在有机溶剂中的穿梭能力，有效提升了电池的低温倍率性能。

21、本发明提供的锂离子电池中正极补锂添加剂、添加剂a和硅代有机溶剂同时使用，可以有效提升电池首效，提升电池的循环性能和高电压性能，以及低温倍率性能。

技术特征：

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片和电解液，所述正极片包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料和补锂添加剂lixmyoz，其中1≤x≤6，1≤y≤6，2≤z≤12，m包括ni、co、fe、cu、al、mn、ti、p、si、c中的一种或多种；

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述补锂添加剂在所述正极材料层中的质量占比为a％，0.01<a<10。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述添加剂a在所述电解液中的质量占比为b％，0.01<b<10。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述硅代有机溶剂在所述电解液中的质量占比为c％，2<c<30。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极片的压实密度为d g/cm3，4≤d≤4.3。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的保液系数为f g/ah，1≤f≤2。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述a、b、c、d与f符合以下关系式：0.3≤f/d≤0.4，1.25≤c/d≤3，1≤b/a≤2.5，0.25≤a/d≤1.25，0.5≤b/f≤5。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料在所述正极材料层中的质量占比为80％～99％。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液中所述锂盐的浓度为0.5m～2m。

10.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述有机溶剂还包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯和四氢呋喃中的一种或多种。

技术总结
为克服现有锂离子电池在高电压下存在循环性能变差的问题，本发明提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片和电解液，所述正极片包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料和补锂添加剂LixMyOz，其中1≤x≤6，1≤y≤6，2≤z≤12，M包括Ni、Co、Fe、Cu、Al、Mn、Ti、P、Si、C中的一种或多种；所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂A，所述有机溶剂包括硅代有机溶剂。本发明中的补锂添加剂、硅代有机溶剂和添加剂A三者联用时，能够显著改善电池的循环性能，可以有效提升锂离子电池的综合性能。

技术研发人员：段凯嘉,李枫,张昌明,邓卫龙,胡大林
受保护的技术使用者：惠州市豪鹏科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15