一種高壓鋰離子二次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓鋰離子二次電池，充電截止電壓大于4.2V而小于等于4.5V，包括：活性物質(zhì)為鋰過渡金屬氧化物的陰極；活性物質(zhì)為含有石墨的陽極；置于陰極與陽極之間的隔板；以及非水電解液，所述非水電解液包括：非水有機溶劑、鋰鹽和結(jié)構(gòu)式（1）所示的4-氟甲苯，所述4-氟甲苯的含量按電解液的總重量計為0.01%～1%重量百分比。4-氟甲苯能有效的改善電解液的循環(huán)性能，能明顯的提高電池循環(huán)后的容量保持率，降低其循環(huán)后的內(nèi)阻增長和厚度膨脹率；同時能改善電池的高溫存儲特性。在氟代碳酸乙二酯基礎(chǔ)上添加4-氟甲苯，電池的循環(huán)性能和高溫存儲性能也得到有效提高，進(jìn)一步使電池得以實用化。
【專利說明】一種高壓鋰離子二次電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種電壓在4.35V?4.5V之間的高壓鋰離子二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著3G數(shù)碼電子產(chǎn)品的不斷普及，其在尺寸大小上越來越要求小型化，在使用上也要求待機時間越來越長。因此，作為目前數(shù)碼電子產(chǎn)品電源的高壓鋰離子二次電池要求向小型化發(fā)展。目前，小型化的鋰離子電池已經(jīng)普遍應(yīng)用在平板電腦，移動電源，便攜式攝像機，移動電話中。
[0003]小型化的鋰離子電池要滿足目前數(shù)碼電子產(chǎn)品的使用要求，發(fā)展高能量密度的鋰離子電池是行之有效的一個途徑。要發(fā)展高能量密度鋰離子電池，主要是通過發(fā)展高容量正極和高容量負(fù)極來實現(xiàn)。
[0004]發(fā)展高容量負(fù)極，目前的途徑主要是提高石墨負(fù)極的壓實密度和采用合金負(fù)極。合金負(fù)極在充放電過程中普遍存在體積膨脹過大的問題，目前的工藝技術(shù)還很難從根本上解決這個問題，所以合金負(fù)極在目前較難進(jìn)行商業(yè)化。提高石墨負(fù)極的壓實密可以提高負(fù)極的容量，目前高容量的石墨負(fù)極壓實密度大多在1.6?1.7g/cm3，如果進(jìn)一步提高負(fù)極的壓實密度(1.8g/cm3),目前的工藝技術(shù)也很難解決更高壓實負(fù)極所帶來的循環(huán)和高溫差的問題?？梢哉f，負(fù)極的壓實密度已經(jīng)越來越解決其極限，對容量的提高也越來越有限。
[0005]發(fā)展高容量正極，是提高鋰電池能量密度的有效途徑，其主要是通過提高正極活性材料的充電電壓來實現(xiàn)。目前商業(yè)化的高電壓正極材料主要是4.35V鈷酸鋰，其克容量達(dá)160mAh/g左右，相對于常規(guī)4.2V的鈷酸鋰材料，其容量提高近15%。
[0006]在4.35V的高電壓電池中，正極材料充電電壓提高的同時，電解液的氧化分解現(xiàn)象會加劇，導(dǎo)致電池性能的劣化。另外，對于高電壓電池，在使用過程中，普遍存在正極金屬離子溶出的現(xiàn)象，特別是電池在經(jīng)過長時間的高溫存儲后，正極金屬離子的溶出進(jìn)一步加劇，導(dǎo)致電池的保持容量偏低。
[0007]目前常規(guī)的鋰離子電池電解液中均添加VC作為成膜添加劑來提高電池的循環(huán)性能，但VC的氧化分解電壓較低，在高電壓電池中，容易發(fā)生聚合產(chǎn)氣，特別是在高電壓高溫的條件下這種情況尤為嚴(yán)重，導(dǎo)致性能劣化。所以目前的高電壓鋰離子電池電解液中一般較少添加VC或不添加。
[0008]在專利號為200580017212.X的專利中，指出采用2_氟甲苯和3_氟甲苯作為添加劑應(yīng)用在4.35V或更高電壓的鋰離子中，可以提高電池的安全和循環(huán)特性，而4-氟甲苯卻會降低電池的循環(huán)特性。但在該專利中，其2-氟甲苯和3-氟甲苯的含量較高，在1%以上，其在對比4-氟甲苯的性能時，不排除4-氟甲苯的含量也在1%以上。需要指出的是，4-氟甲苯含量較高確實會劣化性能，但含量低于1%時，其卻會提高電池的循環(huán)性能。
[0009]氟代碳酸乙二酯(FEC)由于其具有較高的分解電壓和抗氧化性，同時具有較好的成膜特性，目前普遍用于高電壓鋰離子電池電解液中以保證高電壓電池的循環(huán)性能。但FEC作為高電壓電池的電解液的添加劑，也存在較多問題。
[0010]其高溫特性較差，在高溫下容易分解產(chǎn)生游離酸(HF)，容易導(dǎo)致電池在高溫循環(huán)后厚度膨脹和內(nèi)阻增長較大；同時由于其在高溫下分解產(chǎn)生游離酸，會進(jìn)一步加劇高電壓正極的金屬離子溶出，會進(jìn)一步劣化高電壓鋰離子電池長時間高溫存儲性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的發(fā)明目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種具有良好高溫循環(huán)特性和高溫存儲特性的高壓鋰離子二次電池，充電截止電壓大于4.2V而小于等于4.5V。
[0012]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0013]一種高壓鋰離子二次電池，充電截止電壓大于4.2V而小于等于4.5V，包括:
[0014]活性物質(zhì)為鋰過渡金屬氧化物的陰極；
[0015]活性物質(zhì)為含有石墨的陽極；
[0016]置于陰極與陽極之間的隔板；
[0017]以及非水電解液，所述非水電解液包括:非水有機溶劑、鋰鹽和結(jié)構(gòu)式(I)所示的4-氟甲苯，
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種高壓鋰離子二次電池，充電截止電壓大于4.2V而小于等于4.5V，其特征在于，包括: 活性物質(zhì)為鋰過渡金屬氧化物的陰極； 活性物質(zhì)為含有石墨的陽極； 置于陰極與陽極之間的隔板； 以及非水電解液，所述非水電解液包括:非水有機溶劑、鋰鹽和結(jié)構(gòu)式(I)所示的4-氟甲苯，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓鋰離子二次電池，其特征在于，所述陰極為下式結(jié)構(gòu)(2)所示:
LiNixCoyMnz L(1_x_y_z)02 結(jié)構(gòu)式(2) 其中 L 為 Al，Sr, Mg，Ti，Ca，Zr, Zn，Si 和 Fe 中的一種，O ≤x，y，z ≤I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓鋰離子二次電池，其特征在于，還包括結(jié)構(gòu)式(3)所示的鹵代碳酸乙烯酯，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓鋰離子二次電池，其特征在于，所述陰極為鈷酸鋰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓鋰離子二次電池，其特征在于，所述鋰鹽為溶度1.0mol/L的六氟磷酸鋰。
【文檔編號】H01M10/0525GK103730682SQ201310726134
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】石橋, 林木崇 申請人:深圳新宙邦科技股份有限公司