锂离子电池和电子装置的制作方法

本申请涉及储能领域，具体涉及一种锂离子电池和电子装置。

背景技术：

1、随着移动设备的技术发展，人们对二次电池的需求显著增加，尤其是具有高能量密度、高电压、长循环存储和低自放电的锂离子电池。然而，随着反复充放电，锂离子电池存储性能下降，高温下更为严重，其原因在于电池中的水分或其他效应使得电解液分解或活性材料劣化，导致电池的内阻增加。

2、正极材料钴酸锂具有优异的存储特性和充放电效率，应用最广泛，但其在高电压下结构稳定性变差。三元材料由于比钴酸锂便宜，且可用于高电压和高容量，但高温或高电压下材料表面破坏，影响电池的倍率性能和存储特性。

3、为了解决上述问题，人们已经尝试对正极活性材料的表面进行包覆保护或除去表面杂质的各种方法，但是均没有令人满意地解决上述制约。因此，迫切需要开发解决上述问题的同时改善锂离子电池高温安全的性能的化学体系。

技术实现思路

1、本申请实施例通过调整在锂离子电池中应用的正极组成和电解液中的成分以在某种程度上解决存在于现有技术的问题。

2、本申请提供一种锂离子电池，其包括正极、负极和电解液，正极包括正极材料层，正极材料层包括三元材料和聚硅氧烷；三元材料包括：镍元素，钴元素和锰元素，镍元素的摩尔含量大于或等于50%，电解液包括三腈化合物，所述镍元素的摩尔含量为所述镍元素的摩尔量与所述三元材料中除锂元素以外的金属元素的摩尔量的比值。本申请改善了电池在高温下的倍率性能和存储特性，尤其提高了热安全性能。

3、根据本申请的一些实施例，所述聚硅氧烷包括环五聚二甲基硅氧烷、环三聚二甲基硅氧烷、双聚乙烯聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚甲基硅氧烷或聚酰亚胺硅氧烷中的至少一种。优选具有大环结构的环五聚二甲基硅氧烷，可以获得更优的效果，高温下钝化膜结构稳定。

4、根据本申请的一些实施例，其中基于正极活性层的质量，所述聚硅氧烷的质量含量为a%，0.05≤a≤3，优选0.1≤a≤2。当正极材料层中聚硅氧烷的质量含量在上述范围内时，有助于进一步改善高温下的倍率性能和安全性能。

5、根据本申请的一些实施例，其中三腈化合物包括：1,3,5-戊三甲腈、1,2,3-丙三甲腈、1,3,6-己烷三甲腈、1,2,6-己烷三甲腈、1,2,3-三(2-氰基乙氧基)丙烷、1,2,4-三(2-氰基乙氧基)丁烷、1,1,1-三(氰基乙氧基亚甲基)乙烷、1,1,1-三(氰基乙氧基亚甲基)丙烷、3-甲基-1,3,5-三(氰基乙氧基)戊烷、1,2,7-三(氰基乙氧基)庚烷、1,2,6-三(氰基乙氧基)己烷或1,2,5-三(氰基乙氧基)戊烷中的至少一种，优选所述三腈化合物包括：1,3,6-己烷三甲腈和1,2,3-三(2-氰基乙氧基)丙烷，从而可以提高锂离子电荷传输，改善倍率，还减少产气，提升安全性能。

6、根据本申请的一些实施例，其中基于所述电解液的质量，所述三腈化合物的质量含量为b%，0.05≤b≤8，优选0.1≤b≤5，有助于进一步改善倍率和安全性能。根据本申请的一些实施例，其中基于正极活性层的质量，所述聚硅氧烷的质量含量为a%，基于所述电解液的质量，所述三腈化合物的质量含量为b%，其中a和b满足关系式：0.03≤a/b≤1，从而可以改善高温下的倍率性能和安全性能。

7、根据本申请的一些实施例，其中所述三元材料中镍元素的摩尔含量大于或等于60%，优选所述三元材料中镍元素摩尔含量大于或等于80%。根据本申请的实施例，其中三元材料包括镍钴锰酸锂。从而有利于提高电池的容量。

8、根据本申请的一些实施例，其中所述电解液还包括p-o添加剂，所述p-o添加剂包括如下式1至式4化合物的至少一种，。

9、上述p-o添加剂进一步增强了钝化膜的稳定性，从而抑制氧化还原过程中伴随相变的发生，明显提升高温下的存储。

10、根据本申请的一些实施例，其中基于所述电解液的质量，所述p-o添加剂的质量含量为c%，0.1≤c≤5。优选0.1≤c≤3，当p-o添加剂的质量含量在上述范围内时，有助于进一步改善性能。

11、根据本申请的一些实施例，其中基于正极活性层的质量，所述聚硅氧烷的质量含量为a%，基于所述电解液的质量，所述p-o添加剂的质量含量为c%，其中a和c满足关系式：0.03≤a/c≤2，从而可以进一步改善高温下的倍率性能和安全性能。

12、在本申请的另一方面，本申请提供一种电子装置，其包括本申请提供的任一所述的锂离子电池。

13、本申请通过使用特定的正极材料层和电解液的组合，该设计改善高温下的倍率性能和存储特性，尤其提高了热安全性能。

14、本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。

技术特征：

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述聚硅氧烷包括：环五聚二甲基硅氧烷、环三聚二甲基硅氧烷、双聚乙烯聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚甲基硅氧烷或聚酰亚胺硅氧烷中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，0.1≤a≤2。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述三腈化合物包括：1,3,5-戊三甲腈、1,2,3-丙三甲腈、1,3,6-己烷三甲腈、1,2,6-己烷三甲腈、1,2,3-三(2-氰基乙氧基)丙烷、1,2,4-三(2-氰基乙氧基)丁烷、1,1,1-三(氰基乙氧基亚甲基)乙烷、1,1,1-三(氰基乙氧基亚甲基)丙烷、3-甲基-1,3,5-三(氰基乙氧基)戊烷、1,2,7-三(氰基乙氧基)庚烷、1,2,6-三(氰基乙氧基)己烷或1,2,5-三(氰基乙氧基)戊烷中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述三腈化合物包括：1,3,6-己烷三甲腈和1,2,3-三(2-氰基乙氧基)丙烷。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，基于所述电解液的质量，所述三腈化合物的质量含量为b%，0.05≤b≤8。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，基于所述电解液的质量，所述三腈化合物的质量含量为b%，0.1≤b≤5。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，基于所述正极材料层的质量，所述聚硅氧烷的质量含量为a%，基于所述电解液的质量，所述三腈化合物的质量含量为b%，其中，a和b满足关系式：0.03≤a/b≤1。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液还包括：p-o添加剂，所述p-o添加剂包括如下式1至式4化合物的至少一种，。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，满足如下的至少一项：

11.根据权利要求1至5中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述镍元素的摩尔含量大于或等于80%。

12.一种电子装置，其特征在于，包括：根据权利要求1至11中任一项所述的锂离子电池。

技术总结
本申请涉及一种锂离子电池和电子装置。具体而言，本申请提供一种锂离子电池，其包括：正极、负极和电解液，正极包括：正极集流体和位于正极集流体一侧或两侧的正极材料层，正极材料层包括：三元材料和聚硅氧烷，三元材料中包括：镍元素，钴元素和锰元素；镍元素的摩尔含量大于或等于50%，电解液包括三腈化合物；基于正极材料层的质量，所述聚硅氧烷的质量含量为a%，0.05≤a≤3。本申请改善了电池高温下的倍率性能和存储特性，尤其提高热安全性能。

技术研发人员：王可飞,戚本乐,师亮
受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11