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、锂离子电池作为目前性能最优异的商业化二次电池，具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长和无记忆效应等显著优势，已经广泛应用于便携式电子设备、汽车船舶动力和大规模储能装置等领域。近年来，在新能源汽车备受重视，发展极其迅速的背景下，汽车厂商和消费者对于动力型锂离子电池的容量、循环寿命、存储寿命和快充性能等方面都提出了更高的要求。

2、如今锂离子电池面临两个重要的技术难点：(1)由于锂离子在低温下迁移速率受限，导致电池在低温下运行的内阻很大，放电容量明显衰减；(2)由于在大倍率充放电时电池内部极化严重，不仅使得容量严重衰减，还加剧电池材料老化，缩短电池使用寿命。石墨作为商业化锂离子电池常用的一类负极材料，其物理化学性质对于锂离子电池性能有重要影响。在锂离子电池首次充放电过程中，石墨负极表面会生成起钝化作用的sei膜(固态电解质界面)阻止电解液与负极发生副反应，sei膜对于锂离子在电极界面的传输动力学也有关键影响。但是，石墨负极仍然存在低温性能和大倍率充放电时的不足。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于提供一种锂离子电池，其能有效改善锂离子电池在大倍率充放电情况下的容量保持率和低温性能。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

3、一种锂离子电池，包括正极、负极和非水电解液；所述负极包含负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极材料层，所述负极材料层包括包含第一石墨和第二石墨的负极活性材料，所述第一石墨的比表面积为0.5m2/g～1.6m2/g，石墨化度为88％～96％；所述第二石墨的比表面积为1.8m2/g～4m2/g，石墨化度为75％～85％；所述非水电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括含硼锂盐，所述含硼锂盐包括libob、liodfb中的至少一种；

4、所述锂离子电池满足以下条件：

5、0.1≤b/c*a≤12；92≤b+c≤97；且0.05≤a≤2，55≤b≤85，10≤c≤40；

6、其中，a为添加剂在非水电解液中的质量分数，单位为％；

7、b为第一石墨在负极材料层中的质量分数，单位为％；

8、c为第二石墨在负极材料层中的质量分数，单位为％。

9、在一些实施例中，所述锂离子电池满足以下条件：

10、0.3≤b/c*a≤7；94≤b+c≤96。

11、在一些实施例中，所述第一石墨的比表面积为0.7m2/g～1.5m2/g，石墨化度为90％～95％。

12、在一些实施例中，所述第二石墨的比表面积为2m2/g～3.2m2/g，石墨化度为80％～85％。

13、在一些实施例中，所述含硼锂盐在非水电解液中的质量分数a为0.1％～1％。

14、在一些实施例中，所述第一石墨在负极材料层中的质量分数b为70％～80％。

15、在一些实施例中，所述第二石墨在负极材料层中的质量分数c为12％～25％。

16、在一些实施例中，所述正极包含正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、层状三元锂镍钴锰氧化物中的至少一种；

17、优选的，所述正极活性材料为层状三元锂镍钴锰氧化物中的至少一种。

18、在一些实施例中，所述添加剂还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂包括环状碳酸酯类化合物、环状硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物和腈类类化合物中的至少一种。

19、在一些实施例中，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述辅助添加剂的含量为0.01％～30％。

20、在一些优选的实施例中，所述环状碳酸酯类化合物包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚甲基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯和下式结构

21、式1所示的化合物中的至少一种：

22、

23、所述结构式1中，r21、r22、r23、r24、r25、r26各自独立地选自氢原子、卤素原子、c1-c5基团中的一种。

24、在一些优选的实施例中，所述环状硫酸酯类化合物包括硫酸乙烯酯、4-甲基硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯中的至少一种或多种。

25、在一些优选的实施例中，所述磺酸内酯类化合物包括1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯中的至少一种。

26、在一些优选的实施例中，所述磷酸酯类化合物包括三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三乙基硅烷)磷酸酯和下式结构式2所示的化合物中的至少一种：

27、

28、所述结构式2中，r31、r32、r33各自独立的选自c1-c5的饱和烃基、不饱和烃基、卤代烃基、-si(cmh2m+1)3，m为1～3的自然数，且r31、r32、r33中至少有一个为不饱和烃基。

29、在一些优选的实施例中，所述硼酸酯类化合物包括三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三乙基硅烷)硼酸酯中的至少一种。

30、在一些优选的实施例中，所述腈类化合物包括丁二腈、戊二腈、乙二醇双(丙腈)醚、己烷三腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈中的至少一种。

31、在一些实施例中，所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯溶剂、链状碳酸酯溶剂、羧酸酯溶剂和醚类溶剂中的至少一种。

32、在一些优选的实施例中，所述环状碳酸酯溶剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸丁烯酯中的至少一种。

33、在一些优选的实施例中，所述链状碳酸酯溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的至少一种。

34、在一些优选的实施例中，所述羧酸酯溶剂包括醋酸甲酯、醋酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯和三甲基乙酸乙酯中的至少一种。

35、在一些优选的实施例中，所述醚类溶剂包括乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚中的至少一种。

36、在一些实施例中，所述锂盐包括lipf6、lidfop、lipo2f2、libf4、lisbf6、liasf6、lin(so2c2f5)2、lic(so2cf3)3、liclo4、lialcl4、licf3so3、liso3f、li2b10cl10、氟代磺酰亚胺锂、氯硼烷锂、四氟草酸磷酸锂、三草酸磷酸锂、具有4个以下的碳原子的低级脂族羧酸锂、四苯基硼酸锂中的至少一种。

37、在一些实施例中，所述锂盐在所述非水电解液中的浓度为0.5mol/l～2.5mol/l。

38、本发明提供了一种锂离子电池，通过对负极活性材料和非水电解液中的添加剂进行优化，有效解决了锂离子电池在大倍率充放电情况下的容量保持率、循环寿命和低温性能劣化问题。所述锂离子电池以具有合适比表面积和石墨化度的第一石墨以及第二石墨共同作为负极活性材料，复配合适的非水电解液含硼锂盐添加剂(libob和/或liodfb)，可以有效提高负极材料与非水电解液的相容性。尤其是，当所述含硼锂盐添加剂在非水电解液中的质量分数a、所述第一石墨在负极材料层中的质量分数b和所述第二石墨在负极材料层中的质量分数c满足：0.1≤b/c*a≤12；92≤b+c≤97；且0.05≤a≤2，55≤b≤85，10≤c≤40时，可以获得离子传导能力更强和稳定性更好的sei膜，使锂离子电池的相关性能进一步优化，有效改善锂离子电池的倍率性能、容量保持率、循环寿命和低温性能。