【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于儲(chǔ)能元器件，具體涉及一種鋰離子電池。
技術(shù)介紹
1、鋰離子電池因具有工作電壓高、工作溫度范圍廣、能量密度高、輸出功率大、無(wú)記憶效應(yīng)和循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，不僅在手機(jī)、筆記本電腦等3c數(shù)碼產(chǎn)品領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在新能源汽車和大型儲(chǔ)能領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。伴隨著新能源的快速發(fā)展，非水電解液鋰離子電池的應(yīng)用也得到飛躍式增長(zhǎng)。但隨著終端用戶對(duì)于提升新能源汽車?yán)m(xù)航里程的迫切要求，需要進(jìn)一步提高動(dòng)力電池的能量密度。
2、相比目前市面常用的電池體系(磷酸鐵鋰體系、三元體系)，尖晶石結(jié)構(gòu)的鎳錳酸鋰(lini0.5mn1.5o4)和富鋰材料具有更高的能量密度與功率密度，同時(shí)由于不含鈷，具有低成本的優(yōu)勢(shì)，適用于動(dòng)力電池和大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用，是未來(lái)鋰離子電池發(fā)展中最具前途與吸引力的兩種正極材料。其中，尖晶石結(jié)構(gòu)的鎳錳酸鋰(lini0.5mn1.5o4)具有三維擴(kuò)散通道，其理論放電比容量可達(dá)147?mah?g-1，電壓平臺(tái)高達(dá)4.7v；而富鋰材料具有更高的比容量(≥250mah/g)，其應(yīng)用電壓也高于4.5v。
3、在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在高壓體系下，材料本征穩(wěn)定性降低，晶格破壞及離子溶出引發(fā)性能衰減；同時(shí)電解液在高電位下易發(fā)生分解，產(chǎn)氣及界面膜損耗進(jìn)一步加劇性能劣化。通過(guò)正極包覆、耐氧化性電解液設(shè)計(jì)可在一定程度上抑制高壓下電解液性能劣化，但在高溫條件的加持下，產(chǎn)氣和容量損失是難易解決的“硬傷”。為滿足電動(dòng)汽車對(duì)電池的性能需要，有必要針對(duì)性提供一種具有良好高溫性能的電解液及高電壓鋰離子電池。
1、針對(duì)現(xiàn)有高電壓鋰離子電池存在正極穩(wěn)定性不足和電解液分解產(chǎn)氣的問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種鋰離子電池。
2、本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：
3、本專利技術(shù)提供了一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極和非水電解液，所述正極包括含有正極活性材料的正極材料層，所述正極活性材料的表面具有磷酸鋰包覆層，所述非水電解液包括非水有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，所述非水有機(jī)溶劑包括包含氟代碳酸乙烯酯的環(huán)狀碳酸酯，所述添加劑包括結(jié)構(gòu)式1所示的化合物和結(jié)構(gòu)式2所示的化合物；
4、
5、結(jié)構(gòu)式1
6、其中，r1、r2、r3各自獨(dú)立的選自c1-c5的烷基或鹵代烷基、c2-c5的不飽和烴基或不飽和鹵代烴基，且r1、r2、r3中至少有一個(gè)為所述不飽和烴基或不飽和鹵代烴基；
7、
8、結(jié)構(gòu)式2
9、其中，r4、r5、r6、r7、r8、r9各自獨(dú)立地選自氫原子、鹵素原子或c1-c5基團(tuán)中的一種；
10、所述鋰離子電池滿足以下條件：
11、0.2≤p×(a+b)/(100-c)≤2.25，且30≤p≤150，10≤c≤20，0.05≤a≤0.5，0.3≤b≤1；
12、其中，p為磷酸鋰包覆層的厚度，單位為nm；
13、c為非水電解液中環(huán)狀碳酸酯的質(zhì)量百分含量，單位為%；
14、a為非水電解液中結(jié)構(gòu)式1所示化合物的質(zhì)量百分含量，單位為%；
15、b為非水電解液中結(jié)構(gòu)式2所示化合物的質(zhì)量百分含量，單位為%。
16、可選的，所述鋰離子電池滿足以下條件：
17、0.32≤p×(a+b)/(100-c)≤1.2，和/或
18、所述磷酸鋰包覆層的厚度p為50~100nm，和/或
19、所述非水電解液中環(huán)狀碳酸酯的質(zhì)量百分含量c為12%~17%，和/或
20、所述非水電解液中結(jié)構(gòu)式1所示化合物的質(zhì)量百分含量a為0.05%~0.3%，和/或
21、所述非水電解液中結(jié)構(gòu)式2所示化合物的質(zhì)量百分含量b為0.5%~0.8%。
22、可選的，所述環(huán)狀碳酸酯還包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的至少一種。
23、可選的，結(jié)構(gòu)式1中，c1-c5的烷基選自甲基、乙基、丙基、異丙基或丁基；所述c1-c5的鹵代烷基選自一氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、2-氟乙基、2,2-二氟乙基、2,2,2-三氟乙基、3,3-二氟丙基、3,3,3-三氟丙基或六氟異丙基；所述c2-c5的不飽和烴基選自乙烯基、烯丙基、3-丁烯基、異丁烯基、4-戊烯基、乙炔基、炔丙基、3-丁炔基或1-甲基-2-丙炔基；
24、優(yōu)選的，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物包括磷酸三炔丙酯、二炔丙基甲基磷酸酯、二炔丙基乙基磷酸酯、二炔丙基丙基磷酸酯、二炔丙基三氟甲基磷酸酯、二炔丙基-2,2,2-三氟乙基磷酸酯、二炔丙基-3,3,3-三氟丙基磷酸酯、二炔丙基六氟異丙基磷酸酯、磷酸三烯丙酯、二烯丙基甲基磷酸酯、二烯丙基乙基磷酸酯、二烯丙基丙基磷酸酯、二烯丙基三氟甲基磷酸酯、二烯丙基-2,2,2-三氟乙基磷酸酯、二烯丙基-3,3,3-三氟丙基磷酸酯、二烯丙基六氟異丙基磷酸酯中的一種或多種。
25、可選的，結(jié)構(gòu)式2中，r4、r5、r6、r7、r8、r9各自獨(dú)立地選自氫原子、氟原子或c1-c5基團(tuán)中的一種，且所述c1-c5基團(tuán)包括三氟甲基、c1-c5的烴基、含氧烴基、含硅烴基和氰基取代的烴基中的一種或多種。
26、可選的，所述結(jié)構(gòu)式2所示的化合物包括以下化合物中的一種或多種：
27、
28、可選的，所述非水電解液中氟代碳酸乙烯酯的質(zhì)量百分含量f%滿足：0.3≤f≤4。
29、可選的，所述非水電解液滿足以下條件：0.05≤(f+b)/c≤0.5。
30、可選的，所述添加劑還包括環(huán)狀硫酸酯類化合物、磺酸內(nèi)酯類化合物、不飽和環(huán)狀碳酸酯類化合物、硅烷磷酸酯類化合物和腈類化合物中的至少一種；
31、所述環(huán)狀硫酸酯類化合物包括硫酸丙烯酯、甲基硫酸乙烯酯中的至少一種；和/或
32、所述磺酸內(nèi)酯類化合物包括1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、1,4-丁烷磺酸內(nèi)酯、1,3-丙烯磺酸內(nèi)酯中的至少一種；和/或
33、所述不飽和環(huán)狀碳酸酯類化合物包括碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、亞甲基碳酸乙烯酯中的至少一種：和/或
34、所述硅烷磷酸酯類化合物包括三(三甲基硅烷)磷酸酯、三（三乙基硅烷）磷酸酯中的至少一種：和/或
35、所述腈類化合物包括丁二腈、戊二腈、己烷三腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈中的至少一種。
36、可選的，所述非水有機(jī)溶劑還包括鏈狀碳酸酯、羧酸酯類溶劑和醚類溶劑中的一種或多種。
37、可選的，所述正極活性材料包括包括式（a）或式（b）所示的化合物中的至少一種：
38、linixm2-xayorbp式（a）
39、nli2mno3·(1-n)limo2式（b）
40、式（a）中，0≤x≤1，0≤2-x≤2，0≤y≤0.05，1≤r≤4，?0≤p≤4，?r+p≤4，m選自mn或al中的至少一種，a選自mg、cu、zn、sn、b、ga、cr、sr、v、nb、ce、zr、w、ti中的至少一種，b選本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鋰離子電池，其特征在于，包括正極、負(fù)極和非水電解液，所述正極包括含有正極活性材料的正極材料層，所述正極活性材料的表面具有磷酸鋰包覆層，所述非水電解液包括非水有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，所述非水有機(jī)溶劑包括包含氟代碳酸乙烯酯的環(huán)狀碳酸酯，所述添加劑包括結(jié)構(gòu)式1所示的化合物和結(jié)構(gòu)式2所示的化合物；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池滿足以下條件：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述環(huán)狀碳酸酯還包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，結(jié)構(gòu)式1中，C1-C5的烷基選自甲基、乙基、丙基、異丙基或丁基；所述C1-C5的鹵代烷基選自一氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、2-氟乙基、2,2-二氟乙基、2,2,2-三氟乙基、3,3-二氟丙基、3,3,3-三氟丙基或六氟異丙基；所述C2-C5的不飽和烴基選自乙烯基、烯丙基、3-丁烯基、異丁烯基、4-戊烯基、乙炔基、炔丙基、3-丁炔基或1-甲基-2-丙炔基；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)式2所示的化合物包括以下化合物中的一種或多種：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述非水電解液中氟代碳酸乙烯酯的質(zhì)量百分含量F%滿足：0.3≤F≤4；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述添加劑還包括環(huán)狀硫酸酯類化合物、磺酸內(nèi)酯類化合物、不飽和環(huán)狀碳酸酯類化合物、硅烷磷酸酯類化合物和腈類化合物中的至少一種；
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述非水有機(jī)溶劑還包括鏈狀碳酸酯、羧酸酯類溶劑和醚類溶劑中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極活性材料包括包括式（A）或式（B）所示的化合物中的至少一種：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋰離子電池，其特征在于，包括正極、負(fù)極和非水電解液，所述正極包括含有正極活性材料的正極材料層，所述正極活性材料的表面具有磷酸鋰包覆層，所述非水電解液包括非水有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，所述非水有機(jī)溶劑包括包含氟代碳酸乙烯酯的環(huán)狀碳酸酯，所述添加劑包括結(jié)構(gòu)式1所示的化合物和結(jié)構(gòu)式2所示的化合物；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池滿足以下條件：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述環(huán)狀碳酸酯還包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，結(jié)構(gòu)式1中，c1-c5的烷基選自甲基、乙基、丙基、異丙基或丁基；所述c1-c5的鹵代烷基選自一氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、2-氟乙基、2,2-二氟乙基、2,2,2-三氟乙基、3,3-二氟丙基、3,3,3-三氟丙基或六氟異丙基；所述c2-c5的不飽和烴基選自乙烯基、烯丙基、3-丁烯基、異丁烯基、4-戊烯基、乙炔基、炔丙基、3-丁炔基或1-甲基-2-丙炔基；
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：皮琛琦，林雄貴，向曉霞，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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