一种安全高能量密度锂二次电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种安全高能量密度锂二次电池，该电池是由正极材料、负极材料以卷绕方式构成，所用的电解质为非水电解质溶液，电解质溶液中有添加剂，添加剂为Li2SX或Li2SX与其他成分的耦合，所述的其他成分为硝酸锂、高氯酸锂、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯和双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种混合，其中，X为1?8的自然数。该锂二次电池充放电性能好，能量密度高，安全环保。
【专利说明】
一种安全高能量密度锂二次电池
技术领域
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[0001]本发明涉及锂电池技术领域，具体的涉及一种安全高能量密度锂二次电池。
【背景技术】
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[0002]随着科学技术的飞速发展，电池在高科技产业中起到越来越重要的作用。电池的研制、开发和投入使用正在不断地满足对体积小、重量轻、容量高、价格低、使用寿命长、安全性可靠性好和无污染电池的日益要求，锂离子电池的研制和开发正是在这种实际需求下展开的。自1990年日本研制成功锂离子电池以来，因其独特性能在国内外形成一股锂离子电池研究热潮。它是继氢镍电池之后当今可充电池中发展十分迅速，应用前景十分广阔的一种高能二次电池。
[0003]锂离子电池已经广泛用于数码摄像机，笔记本等便携工具。混合动力汽车、纯电动汽车领域的发展，对电池的高功率、高容量有了更高的要求。电池充放电时，在正负极间的电解液中往返扩散，电解液又具有一定粘度，扩散自然会产生热量。充放电功率越大，意味着与电解质“摩擦”更剧烈，产生更多的热量。当散热量小于产热量，电池体系的温度将上升。常规电解液由锂盐和碳酸乙稀酷、碳酸丙稀酯、碳酸甲乙酷、碳酸二甲酷等易燃的碳酸酯类溶剂组成，温度升高极易导致电池燃烧甚至爆炸。过充电是最易引发电池的安全问题的方式。此外，可逆沉积锂容易形成锂枝晶，个别锂枝晶刺穿隔膜，造成电池内部短路，形成安全隐患。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的是提供一种安全高能量密度的锂二次电池，该电池充放电性能好，能量密度大，避免了充放电过程中锂枝晶的生长，安全性能好。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]—种安全高能量密度锂二次电池，该电池是由正极材料、负极材料以卷绕方式构成，所用的电解质为非水电解质溶液，电解质溶液中有添加剂，添加剂为Li2Sx或Li2Sx与其他成分的耦合，所述的其他成分为硝酸锂、高氯酸锂、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯和双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种混合，其中，X为1-8的自然数。
[0007]作为上述技术方案的优选，所述正极材料为LiNixCo1-x02(0<X<l)、TiS2、V6013、Mn02、W03 中的一种。
[0008]作为上述技术方案的优选，所述负极材料是金属锂。
[0009]作为上述技术方案的优选，所述非水电解质溶液的溶质为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲烷磺酸锂中的一种，溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、乙基甲基碳酸酯中的一种或多种混合。
[0010]作为上述技术方案的优选，所述电解质溶液添加剂中Li2Sx的浓度为0.0005-5.0mol/Lo
[0011]作为上述技术方案的优选，所述电解质溶液添加剂的工作电流为0.05μΑ.cm-2-500mA.cm—2。
[0012]本发明具有以下有益效果:
[0013]本发明在电解质溶液中添加Li2Sx或Li2Sx与硝酸锂、高氯酸锂、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯和双氟磺酰亚胺锂的耦合，使得锂金属负极表面会形成一层钝化膜，可以抑制锂金属负极表面锂枝晶的生长，从而提高电池的安全性;此外，该钝化膜还可以保护金属锂不受电解质溶液的损害，大大提高了电池的循环稳定性；
[0014]本发明制得的锂二次电池充放电性能优异，能量密度高，安全性能好。
【具体实施方式】
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[0015]为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
[0016]实施例1
[0017]一种安全高能量密度锂二次电池，其特征在于，该电池是由LiNixCo1-x02(0彡X彡I)作为正极材料、金属锂作为负极材料以卷绕方式构成，所用的电解质为非水电解质溶液，电解质溶液中有添加剂，添加剂为0.0005mol/L的Li2SxU为1-8的自然数)，
[0018]所述非水电解质溶液的溶质为四氟硼酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯。
[0019]实施例2
[0020]一种安全高能量密度锂二次电池，其特征在于，该电池是由LiNixCo1-x02(0彡X彡I)作为正极材料、金属锂作为负极材料以卷绕方式构成，所用的电解质为非水电解质溶液，电解质溶液中有添加剂，添加剂为5.0mol/L的Li2SxU为1-8的自然数)与2wt.%硝酸锂的耦入
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[0021]所述非水电解质溶液的溶质为六氟磷酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯的混合物。
[0022]实施例3
[0023]一种安全高能量密度锂二次电池，其特征在于，该电池是由TiS2作为正极材料、金属锂作为负极材料以卷绕方式构成，所用的电解质为非水电解质溶液，电解质溶液中有添加剂，添加剂为lmol/L的Li2SxU为1-8的自然数)和5wt.%高氯酸锂的耦合，
[0024]所述非水电解质溶液的溶质为三氟甲烷磺酸锂，溶剂为碳酸二甲酯。
[0025]实施例4
[0026]一种安全高能量密度锂二次电池，其特征在于，该电池是由V6O13作为正极材料、金属锂作为负极材料以卷绕方式构成，所用的电解质为非水电解质溶液，电解质溶液中有添加剂，添加剂为2mol/L的Li2SxU为1-8的自然数)与8wt.%氟代碳酸乙烯酯的耦合，
[0027]所述非水电解质溶液的溶质为六氟磷酸锂，溶剂为乙基甲基碳酸酯。
[0028]实施例5
[0029]一种安全高能量密度锂二次电池，其特征在于，该电池是由MnO2作为正极材料、金属锂作为负极材料以卷绕方式构成，所用的电解质为非水电解质溶液，电解质溶液中有添加剂，添加剂为3.0mol/L的Li2SxU为1-8的自然数)与13wt.%亚硫酸丙烯酯的耦合，
[0030]所述非水电解质溶液的溶质为三氟甲烷磺酸锂，溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、乙基甲基碳酸酯中的混合。[0031 ] 实施例6
[0032]一种安全高能量密度锂二次电池，其特征在于，该电池是由WO3作为正极材料、金属锂作为负极材料以卷绕方式构成，所用的电解质为非水电解质溶液，电解质溶液中有添加剂，添加剂为4.0mol/L的Li2SxU为1-8的自然数)与17wt.%双氟磺酰亚胺锂的耦合。
[0033]所述非水电解质溶液的溶质为三氟甲烷磺酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、乙基甲基碳酸酯中的混合。
【主权项】
1.一种安全高能量密度锂二次电池，其特征在于，该电池是由正极材料、负极材料以卷绕方式构成，所用的电解质为非水电解质溶液，电解质溶液中有添加剂，添加剂为Li2Sx或Li2Sx与其他成分的耦合，所述的其他成分为硝酸锂、高氯酸锂、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯和双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种混合，其中，X为1-8的自然数。2.如权利要求1所述的一种安全高能量密度锂二次电池，其特征在于，所述正极材料为1^祖1(:01—102(0彡父彡1)、1152、￥6013、]?1102、胃03中的一种。3.如权利要求1所述的一种安全高能量密度锂二次电池，其特征在于，所述负极材料是金属锂。4.如权利要求1所述的一种安全高能量密度锂二次电池，其特征在于，所述非水电解质溶液的溶质为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲烷磺酸锂中的一种，溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、乙基甲基碳酸酯中的一种或多种混合。5.如权利要求1所述的一种安全高能量密度锂二次电池，其特征在于，所述电解质溶液添加剂中Li2Sx的浓度为0.0005-5.0mo I/L ο6.如权利要求1所述的一种安全高能量密度锂二次电池，其特征在于，所述电解质溶液添加剂的工作电流为0.05μΑ.cm—2-500mA.cm—2。
【文档编号】H01M10/42GK105895956SQ201610421036
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】王文庆
【申请人】东莞市联洲知识产权运营管理有限公司