專利名稱:鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域,尤其涉及鋰離子二次電池領(lǐng)域。
背景技術(shù):
近年來,便攜式電子產(chǎn)品,例如照相機,數(shù)碼攝像機,移動電話,筆記本電腦等在人們的日常生活中得到廣泛的應(yīng)用,并且有強烈要求朝減小尺寸,重量更輕,更長壽命的趨勢發(fā)展。因此,要求開發(fā)與便攜式電子產(chǎn)品相配套的移動電源,尤其是能夠提供高能量密度的輕量化二次電池。與鉛酸電池,鎳鎘電池,鎳氫電池相比,鋰離子電池因其能量密度大、工作電壓高、壽命長、綠色環(huán)保等特點,廣泛應(yīng)用于上述便攜式電池產(chǎn)品中。鋰離子電池主要由正、負極、電解液及隔膜組成。正極主要是鋰的金屬氧化物,負極主要是炭材料。由于鋰離子電池的平均放電電壓約為3. 6-3. 7V,需要在0-4. 2V的充電/ 放電電壓內(nèi)穩(wěn)定的電解液組分。為此,鋰離子電池所用電解液必須是非水電解液,例如通常使用包含環(huán)狀碳酸酯溶劑(如碳酸亞乙酯)和線性碳酸酯溶劑(如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯)的混合物作為電解液。鋰離子電池在首次充電過程中,鋰離子從陰極活性物質(zhì)的鋰金屬氧化物中脫嵌出來,在電壓的驅(qū)動下向陽極碳電極遷移,然后潛入到碳材料中。在該過程中,電解液與碳陽極表面發(fā)生反應(yīng),生產(chǎn)Li2CO3, Li2O, LiOH等物質(zhì),從而在碳陽極表面形成一層鈍化膜,該鈍化膜稱之為固體電解液界面(SEI)膜。由于不管是充電還是放電,鋰離子必須通過這層SEI 膜,所以SEI膜的性能決定了電池的許多性能(如循環(huán)性能,高溫性能,倍率性能)。SEI膜在首次充放電過程中形成后,能夠進一步阻止電解液溶劑分子的分解,并在隨后的充放電循環(huán)中形成離子通道。然而,隨著充放電的進行,電極重復(fù)的膨脹和收縮,在這種情況下,SEI膜可能發(fā)生破裂或逐漸溶解,隨之暴露的陽極繼續(xù)與電解液發(fā)生反應(yīng),同時產(chǎn)生氣體,從而增加電池的內(nèi)壓并大大降低電池的循環(huán)壽命特性。根據(jù)電解液使用的碳酸酯的種類和陽極活性物質(zhì)的類型,產(chǎn)生的氣體主要包括CO,CO2, CH4, C2H6等。由于電極表面膜影響到鋰離子電池的首次充放電效率、循環(huán)壽命和安全性,因此控制電極表面膜的形成對于實現(xiàn)高性能鋰離子電池的是必要的。通過往電解液中添加某些添加劑可以實現(xiàn)對電極表面膜的調(diào)控,由于這些添加劑分子能夠優(yōu)先于電解液溶劑分子在陽極表面被還原形成鈍化膜,該鈍化膜既能阻止電解液溶劑分子進一步在陽極表面繼續(xù)分解及溶劑分子的共嵌入,同時在隨后的循環(huán)中能夠穩(wěn)定存在。在首次充電過程中,F(xiàn)EC能夠優(yōu)先于溶劑在負極表面發(fā)生還原反應(yīng),抑制溶劑的進一步分解,同時提高了 SEI膜的穩(wěn)定性,從而改善了電池的循環(huán)性能。然而,F(xiàn)EC雖然能夠提高電池的循環(huán)性能,但卻降低了電池的高溫性能,電池在高溫儲存或高溫循環(huán)時,電池產(chǎn)生氣脹,嚴重影響了電池的安全性能。尤其當陰極材料為含鎳的復(fù)合氧化物時,高溫性能更差。這是因為含鎳復(fù)合氧化物陰極材料在充電后期表面活性更高,且隨鎳含量越大,其表面活性也更高,溶劑分子在其表面發(fā)生分解反應(yīng),從而使電池產(chǎn)生鼓脹。
因此鋰離子電池領(lǐng)域技術(shù)人員積極尋找合適的添加劑用于改善鋰電池的性能,例如公開號為CN 101978548A,名稱為“用于鋰二次電池的非水電解質(zhì)溶液和包含其的鋰二次電池”的中國專利申請中公開了在電解液中添加如含氟磺酸酯化合物的技術(shù)方案,以達到抑制電池內(nèi)部產(chǎn)生氣體現(xiàn)象的發(fā)生,進而達到改善電池性能的目的。但是,單純添加磺酸酯類化合物,還不能達到令人滿意的技術(shù)效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池,所述鋰離子電池具有優(yōu)良的循環(huán)壽命特性和高溫儲存性能。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池,其包括包含陰極活性物質(zhì)的陰極;包含陽極活性物質(zhì)的陽極;置于陰極與陽極之間的隔板;以及電解液,其含有鋰鹽、有機溶劑、鹵代環(huán)狀碳酸酯、環(huán)狀二磺酸酯化合物;所述環(huán)狀二磺酸酯化合物化學(xué)結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)式I所示
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池,其特征在于,其包括包含陰極活性物質(zhì)的陰極;包含陽極活性物質(zhì)的陽極;置于陰極與陽極之間的隔板;以及電解液,其含有鋰鹽、有機溶劑、齒代環(huán)狀碳酸酯、環(huán)狀二磺酸酯化合物; 所述環(huán)狀二磺酸酯化合物化學(xué)結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)式I所示
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池,其特征在于,所述環(huán)狀二磺酸酯化合物選自下列分子式1_分子式5所不化合物中一種或多種
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池,其特征在于,所述環(huán)狀二磺酸酯化合物在電解液中的含量按電解液的總重量計為O. 1% -5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池,其特征在于,所述環(huán)狀二磺酸酯化合物在電解液中的含量按電解液的總重量計為1% _2%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池,其特征在于,所述鹵代環(huán)狀碳酸酯選自下列分子式6-分子式10所示化合物中一種或多種
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池,其特征在于,所述鹵代環(huán)狀碳酸酯在電解液中的含量按電解液的總重量計為O. 1-10重量%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池,其特征在于,所述鹵代環(huán)狀碳酸酯在電解液中的含量按電解液的總重量計為2-5重量%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項權(quán)利要求所述的鋰離子電池,其特征在于,所述環(huán)狀二磺酸酯化合物在電解液中的含量所述鹵代環(huán)狀碳酸酯在電解液中的含量為I : 1-1 5。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋰離子電池,所述鋰離子電池具有優(yōu)良的循環(huán)壽命特性和高溫儲存性能。其包括包含陰極活性物質(zhì)的陰極;包含陽極活性物質(zhì)的陽極;置于陰極與陽極之間的隔板;以及電解液,其含有鋰鹽、有機溶劑、鹵代環(huán)狀碳酸酯、環(huán)狀二磺酸酯化合物;所述陰極活性物質(zhì)為里LiNixCoyM1-X-YO2,其中M選自Mn、Al、Ti、Zn中的一種或多種,0.5≤x≤1,0≤y≤0.5,同時1-x-y≥0。
文檔編號H01M10/0525GK102593508SQ20121004103
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者胡時光 申請人:深圳新宙邦科技股份有限公司