本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式涉及可再充電鋰電池。

背景技術(shù)：

1、可再充電鋰電池可再充電，并且其與可比的鉛蓄電池(鉛酸電池)、可比的鎳鎘電池、可比的鎳氫電池、可比的鎳鋅電池等相比，每單位重量的能量密度高三倍或更多倍(即，至少三倍多)?？稍俪潆婁囯姵匾部稍诟弑堵氏鲁潆?例如，達(dá)到相對高的能量密度)，因此在商業(yè)上制造用于膝上型計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車等。對改進(jìn)可再充電鋰電池(例如，以提供附加能量密度)的研究在積極進(jìn)行。

2、此外，隨著信息技術(shù)(it)裝置變得越來越高性能，期望或要求高容量電池，例如，可通過擴(kuò)展電壓區(qū)以增加能量密度來實(shí)現(xiàn)高容量。然而，該方法可能造成與在高電壓區(qū)中電解質(zhì)溶液氧化相關(guān)的復(fù)雜情況，并且因此劣化正電極的性能。

3、最近的進(jìn)展表明無鈷的鋰鎳錳類氧化物可用作正電極活性物質(zhì)。該新的材料不包含鈷，而是包含鎳、錳等作為其組成中的主要成分。相應(yīng)地，包括無鈷的鋰鎳錳類氧化物的正電極可為經(jīng)濟(jì)的并且可實(shí)現(xiàn)高能量密度，并且因此作為下一代正電極活性物質(zhì)受到越來越多的關(guān)注。

4、然而，如果在高電壓環(huán)境中使用包括無鈷的鋰鎳錳類氧化物的正電極(例如，當(dāng)在高電壓環(huán)境中使用包括無鈷的鋰鎳錳類氧化物的正電極時(shí))，則過渡金屬可由于正電極的結(jié)構(gòu)坍塌而溶出。這反而可導(dǎo)致電池內(nèi)部氣體生成、容量減少等。過渡金屬溶出在高溫環(huán)境中容易加劇，其中溶出的過渡金屬沉淀在負(fù)電極的表面上，并且可造成副反應(yīng)。結(jié)果，可發(fā)生電池電阻的增加以及電池循環(huán)壽命和輸出特性的劣化。

5、所以，實(shí)現(xiàn)包括無鈷的鋰鎳錳類氧化物的正電極要求(或需要)在高電壓和高溫條件下適用的電解質(zhì)溶液。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、示例實(shí)施方式的方面涉及可再充電鋰電池，其將包括無鈷的鋰鎳錳類氧化物的正電極與能夠有效保護(hù)正電極(即，無鈷的鋰鎳錳類氧化物)的電解質(zhì)溶液相結(jié)合。可再充電鋰電池通過減少過渡金屬在高電壓和高溫條件下的溶出而表現(xiàn)出改善的高電壓特性和高溫特性，并因此可抑制或減少正電極的結(jié)構(gòu)坍塌。

2、一些示例實(shí)施方式提供了可再充電鋰電池，其包括包含非水有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑的電解質(zhì)溶液；包含正電極活性物質(zhì)的正電極；以及包含負(fù)電極活性物質(zhì)的負(fù)電極，

3、其中基于非水有機(jī)溶劑的總重，非水有機(jī)溶劑包括小于約5wt％的碳酸亞乙酯，正電極活性物質(zhì)包括鋰鎳錳類氧化物，并且

4、添加劑包括由化學(xué)式1表示的化合物。

5、化學(xué)式1

6、

7、在化學(xué)式1中，

8、環(huán)a可為取代的或未取代的包括至少一個(gè)氮原子的c3～c6雜芳基或者取代的或未取代的包括至少一個(gè)氮原子的c3～c6雜環(huán)基，

9、l1可為取代的或未取代的c1～c3亞烷基，并且

10、r1可為氫或取代的或未取代的c1～c10烷基。

11、非水有機(jī)溶劑可為鏈狀碳酸酯溶劑(例如，可僅由鏈狀碳酸酯組成)。

12、鏈狀碳酸酯溶劑可由化學(xué)式2表示。

13、化學(xué)式2

14、

15、在化學(xué)式2中，

16、r2和r3可各自獨(dú)立地為取代的或未取代的c1～c20烷基。

17、非水有機(jī)溶劑可為碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二丙酯(dpc)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸乙丙酯(epc)和碳酸乙甲酯(emc)中的至少兩種。

18、非水有機(jī)溶劑可以以約0:100～約50:50的體積比包括碳酸乙甲酯(emc)和碳酸二甲酯(dmc)。

19、化學(xué)式1的環(huán)a可為取代的或未取代的咪唑基、取代的或未取代的吡咯基、取代的或未取代的吡唑基、取代的或未取代的三唑基、取代的或未取代的吡咯烷基、取代的或未取代的吡啶基、取代的或未取代的嘧啶基、取代的或未取代的吡嗪基、取代的或未取代的三嗪基、取代的或未取代的哌啶基或者取代的或未取代的哌嗪基。

20、化學(xué)式1的環(huán)a可包括至少一個(gè)雙鍵。

21、化學(xué)式1可由化學(xué)式1a～化學(xué)式1o中的任何一個(gè)表示。

22、化學(xué)式1a

23、

24、化學(xué)式1b

25、

26、化學(xué)式1c

27、

28、化學(xué)式1d

29、

30、化學(xué)式1e

31、

32、化學(xué)式1f

33、

34、化學(xué)式1g

35、

36、化學(xué)式1h

37、

38、化學(xué)式1i

39、

40、化學(xué)式1j

41、

42、化學(xué)式1k

43、

44、化學(xué)式1l

45、

46、化學(xué)式1m

47、

48、化學(xué)式1n

49、

50、化學(xué)式1o

51、

52、在化學(xué)式1a～化學(xué)式1o中，

53、l1可為取代的或未取代的c1～c3亞烷基，

54、r1和r4～r8可各自獨(dú)立地為氫或者取代的或未取代的c1～c10烷基，

55、m1可為整數(shù)1～4中的一個(gè)，

56、m2可為整數(shù)1～3中的一個(gè)，

57、m3可為1或2的整數(shù)，并且

58、m4可為整數(shù)1～6中的一個(gè)。

59、由化學(xué)式1表示的化合物可選自組1中列舉的化合物。

60、組1

61、

62、基于100重量份的用于可再充電鋰電池的除添加劑之外的包括鋰鹽和非水有機(jī)溶劑的總電解質(zhì)溶液，可以以約0.05重量份～約5.0重量份的量包括由化學(xué)式1表示的化合物。

63、電解質(zhì)溶液可進(jìn)一步包括選自碳酸亞乙烯酯(vc)、碳酸氟代亞乙酯(fec)、碳酸二氟代亞乙酯、碳酸氯代亞乙酯、碳酸二氯代亞乙酯、碳酸溴代亞乙酯、碳酸二溴代亞乙酯、碳酸硝基亞乙酯、碳酸氰基亞乙酯、碳酸乙烯基亞乙酯(vec)、己二腈(an)、琥珀腈(sn)、1,3,6-己烷三腈(htcn)、丙烯磺內(nèi)酯(pst)、丙烷磺內(nèi)酯(ps)、四氟硼酸鋰(libf4)、二氟磷酸鋰(lipo2f2)和2-氟聯(lián)苯(2-fbp)中的至少一種其他添加劑。

64、鋰鎳錳類氧化物可包括由化學(xué)式4表示的無鈷的鋰復(fù)合氧化物。

65、化學(xué)式4

66、lianixmnym1zm2wo2±bxc

67、在化學(xué)式4中，

68、0.5≤a<1.8，0≤b≤0.1，0≤c≤0.1，0≤w<0.1，0.6≤x<1.0，0<y<0.4，0<z<0.1，w+x+y+z＝1，

69、m1和m2可各自獨(dú)立地為選自al、mg、ti、zr、cr、sr、v、b、w、mo、si、ba、ca、ce、fe和nb中的至少一種元素，并且x為選自s、f、p和cl中的至少一種元素。

70、化學(xué)式4可由化學(xué)式4-1表示。

71、化學(xué)式4-1

72、lianix1mny1alz1m2w1o2±bxc

73、在化學(xué)式4-1中，

74、0.5≤a<1.8，0≤b≤0.1，0≤c≤0.1，0≤w1<0.1，0.6≤x1<1.0，0<y1<0.4，0<z1<0.1，w1+x1+y1+z1＝1，

75、m2各自獨(dú)立地為選自mg、ti、zr、cr、sr、v、b、w、mo、si、ba、ca、ce、fe和nb中的至少一種元素，并且x為選自s、f、p和cl中的至少一種元素。

76、在化學(xué)式4-1中，0.6≤x1≤0.79，0.2≤y1≤0.39，并且0.01≤z1<0.1。

77、負(fù)電極活性物質(zhì)可包括石墨和si復(fù)合物中的至少一種。

78、可再充電鋰電池可具有大于或等于約4.35v的充電上限電壓。

79、一些示例實(shí)施方式包括(例如，可實(shí)現(xiàn))通過將包括無鈷的鋰鎳錳類氧化物的正電極與能夠有效保護(hù)正電極的電解質(zhì)溶液相結(jié)合而表現(xiàn)出改善的電池穩(wěn)定性和循環(huán)壽命特性的可再充電鋰電池。在一些實(shí)施方式中，該保護(hù)可確保正電極在高溫、高電壓環(huán)境下的相變安全性和/或抑制或減少電解質(zhì)溶液的分解和/或與電極的副反應(yīng)。在一些實(shí)施方式中，該保護(hù)可減少氣體生成并且同時(shí)(例如，同步)抑制或減少電池內(nèi)部電阻的增加。