本發(fā)明涉及二次電池領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池因其高工作電壓，長循環(huán)壽命，高能量密度，環(huán)境綠色友好，廣泛應(yīng)用電子數(shù)碼，電動汽車，儲能應(yīng)用及航空航天領(lǐng)域。電解液作為鋰離子電池的“血脈”，是鋰離子電池重要組成原料之一，在正負(fù)極之間負(fù)責(zé)傳輸能力，對鋰電池性能起到至關(guān)重要的作用，溶劑、鋰鹽、添加劑對鋰離子電池低溫、循環(huán)、存儲及安全性能都有重要作用。

2、但在低溫條件下，線性碳酸酯和羧酸酯由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，往往介電常數(shù)低，且低溫下鋰鹽溶解度低，導(dǎo)致鋰離子遷移速率下降，造成低溫性能差。熱箱測試是目前鋰離子電池重要測試項(xiàng)之一，極限溫度下(≥130℃)，由于電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)不斷加劇，熱量無法釋放，導(dǎo)致鋰電池起火甚至爆炸，帶來嚴(yán)重的安全隱患，目前解決措施主要為添加穩(wěn)定的成膜添加劑提升正極材料穩(wěn)定性，減少副反應(yīng)，然而，穩(wěn)定的成膜添加劑會導(dǎo)致電池體系阻抗增大，影響動力學(xué)性能。

3、因此，迫切需要開發(fā)一種可以改善高低溫性能、循環(huán)性能及熱箱性能且電化學(xué)性能良好的鋰離子電池。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋰離子電池，能改善高低溫性能、循環(huán)性能及熱箱性能并同時(shí)兼顧良好的電化學(xué)性能。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種鋰離子電池，包括正極片、隔膜、負(fù)極片以及電解液，所述電解液包括添加劑，所述添加劑包括具有如下式ⅰ結(jié)構(gòu)的添加劑a和具有如下式ⅱ結(jié)構(gòu)的添加劑b；

4、

5、其中，r1各自獨(dú)立地選自烷基、鹵代烷基、雜原子基團(tuán)或鹵代雜原子基團(tuán)取代的烷基、烯基、鹵代烯基、雜原子基團(tuán)或鹵代雜原子基團(tuán)取代的烯基、炔基、鹵代炔基、雜原子基團(tuán)或鹵代雜原子基團(tuán)取代的炔基中的任意一種；所述雜原子包括o、s、p、n、si和b中的至少一種；；所述正極片和/或所述負(fù)極片沿厚度方向設(shè)置有孔道。

6、優(yōu)選的，所述電解液中添加劑a質(zhì)量占比(wt％)為a，所述電解液中添加劑b質(zhì)量占比(wt％)為b。

7、優(yōu)選的，所述孔道的寬度c為10-300μm。

8、優(yōu)選的，所述孔道的間距d為0.1-3mm。

9、優(yōu)選的，所述孔道的深度占極片厚度百分比e為5％-70％。

10、當(dāng)孔道間距過大、寬度過小、深度過低時(shí)，負(fù)極端電解液傳輸路徑未縮短，但負(fù)極顆粒有破碎損失，性能降低；當(dāng)孔道間距過小、寬度過大、深度過高時(shí)，負(fù)極破損嚴(yán)重，電性能惡化嚴(yán)重。

11、優(yōu)選的，所述a、b、c、d和e滿足以下關(guān)系式：0.003≤(a+b)/c≤0.105，0.25≤(a+b)/d≤5.5，1≤(a+b)/e≤55。

12、其中，將關(guān)系式的取值控制在范圍內(nèi)，能使電池改善高溫循環(huán)、存儲等性能的同時(shí)兼顧動力學(xué)性能。

13、當(dāng)(a+b)/c的數(shù)值過小時(shí)，會導(dǎo)致電芯負(fù)極容量損失嚴(yán)重；當(dāng)(a+b)/c的數(shù)值過大時(shí)，會導(dǎo)致電解液粘度與孔道不匹配，電芯動力學(xué)不足。

14、當(dāng)(a+b)/d的數(shù)值過小時(shí)，會導(dǎo)致電解液粘度與孔道不匹配，電芯動力學(xué)不足；當(dāng)(a+b)/d的數(shù)值過大時(shí)，會導(dǎo)致電芯負(fù)極容量損失嚴(yán)重。

15、當(dāng)(a+b)/e的數(shù)值過小時(shí)，會導(dǎo)致電芯負(fù)極容量損失嚴(yán)重；當(dāng)(a+b)/e的數(shù)值過大時(shí)，會導(dǎo)致電解液粘度與孔道不匹配，電芯動力學(xué)不足。

16、優(yōu)選的，所述添加劑b包括選自以下結(jié)構(gòu)式的化合物的至少一種：

17、

18、優(yōu)選的，所述添加劑a的含量占電解液總質(zhì)量的0.1-10.0wt％；所述添加劑b的含量占電解液總質(zhì)量的0.1-10.0wt％。

19、優(yōu)選的，所述電解液還包括鋰鹽、非水性有機(jī)溶劑和成膜添加劑。

20、優(yōu)選的，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、二氟磷酸鋰、二氟雙草酸磷酸鋰、四氟草酸磷酸鋰、草酸磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰鹽和雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種，所述鋰鹽含量占所述電解液總質(zhì)量的0.1-15.0wt％。

21、優(yōu)選的，所述非水性有機(jī)溶劑選自乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、碳酸二乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸乙酯、正丁酸乙酯和γ-丁內(nèi)酯中的一種或多種，所述非水性有機(jī)溶劑含量占所述電解液總質(zhì)量的20.0-70.0wt％。

22、優(yōu)選的，所述成膜添加劑選自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亞甲酯、丙烯磺酸內(nèi)酯、檸康酸酐、丁二腈、已二腈、乙二醇雙醚以及已烷三腈中的一種或多種，所述成膜添加劑含量占所述電解液總質(zhì)量的0.1-20.0wt％。

23、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

24、(1)本發(fā)明提供一種鋰離子電解液包括添加劑a和添加劑b，添加劑a改變了電解液中的鋰離子溶劑化結(jié)構(gòu)，降低鋰離子脫溶劑化能，添加劑b相較于傳統(tǒng)低腈類其氰基更多，對正極過渡金屬離子絡(luò)合能力更強(qiáng)，因此能夠提升正極穩(wěn)定性。添加劑a具有更低的脫溶劑化能，與添加劑b聯(lián)用可降低負(fù)極阻抗增長，降低極化，同時(shí)添加劑a可提升添加劑b的溶解度。

25、(2)添加劑a與添加劑b粘度較大，浸潤性較差，因此需要配合極片上設(shè)置的孔道可使電解液浸潤更深，縮短鋰離子傳輸路徑，從而提升電池的電化學(xué)性能。

26、(3)將a、b、c、d和e的數(shù)值滿足關(guān)系式：0.003≤(a+b)/c≤0.105，0.25≤(a+b)/d≤5.5，1≤(a+b)/e≤55，電池可在改善高溫循環(huán)、存儲等性能的同時(shí)兼顧動力學(xué)性能，進(jìn)而保證快充性能。

技術(shù)特征：

1.一種鋰離子電池，包括正極片、隔膜、負(fù)極片以及電解液，其特征在于，所述電解液包括添加劑，所述添加劑包括具有如下式ⅰ結(jié)構(gòu)的添加劑a和具有如下式ⅱ結(jié)構(gòu)的添加劑b；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述電解液中添加劑a質(zhì)量占比(wt％)為a，所述電解液中添加劑b質(zhì)量占比(wt％)為b。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述孔道的寬度c為10-300μm，孔道的間距d為0.1-3mm，孔道的深度占極片厚度百分比e為5％-70％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述a、b、c、d和e滿足以下關(guān)系式：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述添加劑b包括選自以下結(jié)構(gòu)式的化合物中的至少一種：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述添加劑a的含量占電解液總質(zhì)量的0.1-10.0wt％；所述添加劑b的含量占電解液總質(zhì)量的0.1-10.0wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述電解液還包括鋰鹽、非水性有機(jī)溶劑和成膜添加劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、二氟磷酸鋰、二氟雙草酸磷酸鋰、四氟草酸磷酸鋰、草酸磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰鹽和雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種，所述鋰鹽含量占所述電解液總質(zhì)量的0.1-15.0wt％。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述非水性有機(jī)溶劑選自乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、碳酸二乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸乙酯、正丁酸乙酯和γ-丁內(nèi)酯中的一種或多種，所述非水性有機(jī)溶劑含量占所述電解液總質(zhì)量的20.0-70.0wt％。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述成膜添加劑選自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亞甲酯、丙烯磺酸內(nèi)酯、檸康酸酐、丁二腈、已二腈、乙二醇雙醚以及已烷三腈中的一種或多種，所述成膜添加劑含量占所述電解液總質(zhì)量的0.1-20.0wt％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池，包括正極片、隔膜、負(fù)極片以及電解液，所述電解液包括添加劑，所述添加劑包括具有如下式Ⅰ結(jié)構(gòu)的添加劑A和具有如下式Ⅱ結(jié)構(gòu)的添加劑B；所述正極片和/或所述負(fù)極片沿厚度方向設(shè)置有孔道。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的添加劑A與添加劑B能改善高低溫性能、循環(huán)性能和熱箱性能，但是添加劑A與添加劑B粘度大，浸潤性較差，因此配合極片上設(shè)置的孔道可彌補(bǔ)添加劑A及添加劑B浸潤性差的問題，有效提高電解液浸潤性，縮短鋰離子傳輸路徑，從而提升電池的電化學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：楊新哲,熊偉,朱燕華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江鋰威能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2