本發(fā)明電池，尤其涉及一種鋰離子電池。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池是一種高能量密度、高效率、環(huán)保的電池，由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)代電子設(shè)備和小型動力系統(tǒng)的首選電源。鋰離子電池的基本組件包括正極、負(fù)極、電解液和隔膜。負(fù)極是電池在充電過程中，鋰離子和電子的載體，起著能量的儲存與釋放的作用。

2、鋰電池的正極材料，不但會影響電池性能，也是決定電池安全性的重要因素。現(xiàn)有鋰離子電池使用的正極材料有鈷酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等，三元材料含有鎳、鈷、錳、鋰元素。在高安全性的前提下，將鎳、鈷、錳三種過渡金屬以不同比例相互混合的鋰鎳鈷錳氧化物是具有較高安全性的正極材料，在鋰離子電池充放電過程中，正極材料中的ni會溶出，ni溶解到電解液中，高價ni元素還具有較高的催化活性和氧化性，導(dǎo)致電解液分解生成更多副產(chǎn)物，惡化電池高溫循環(huán)性能和高溫存儲性能；同時ni也會沉積到負(fù)極側(cè)參與還原，出現(xiàn)sei膜溶解重構(gòu)，會導(dǎo)致sei膜分解，沉積到負(fù)極側(cè)的ni元素甚至還原生成鎳單質(zhì)，造成負(fù)極金屬元素超標(biāo)，惡化電池性能。

3、因此，如何兼具高鎳鋰離子電池的安全性與電容量是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有的鋰離子電池鎳含量過高，正極材料中的ni元素溶出，引起電池的高溫循環(huán)性能和高溫存儲性能降低的問題，本申請?zhí)峁┮环N鋰離子電池。

2、一方面，本申請?zhí)峁┮环N鋰離子電池，包括正極、負(fù)極和電解液，所述正極包括正極活性物質(zhì)層，所述正極活性物質(zhì)層包括正極活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)包括含有鎳元素的化合物，所述電解液包括添加劑，所述添加劑包括環(huán)狀硫酸酯類添加劑和含硼類添加劑，

3、所述電池滿足關(guān)系式1：0.02≤100（x+y）/（w×a）≤40?式1

4、其中，x%為所述環(huán)狀硫酸酯類添加劑在所述電解液中的質(zhì)量百分含量；

5、y%為所述含硼類添加劑在所述電解液中的質(zhì)量百分含量；

6、wm2/g為所述正極活性物質(zhì)的表面積；

7、a%為所述鎳元素在所述正極活性物質(zhì)中的質(zhì)量百分含量。

8、優(yōu)選的，所述電池滿足關(guān)系式2：

9、1.7≤100（x+y）/（w×a）≤16.7?式2。

10、優(yōu)選的，x=0.5~4。

11、優(yōu)選的，y=0.1~2。

12、優(yōu)選的，所述電池還滿足關(guān)系式3：x-y≥-1?式3；且0.5≤x≤4，0.1≤y≤2。

13、優(yōu)選的，0.3≤w≤1.5。

14、優(yōu)選的，30≤a≤90。

15、優(yōu)選的，所述環(huán)狀硫酸酯類添加劑包括以下化合物中的至少一種：

16、

17、

18、

19、。

20、優(yōu)選的，所述含硼類添加劑包括三氟化硼-吡啶、三氟化硼-三苯基氧化膦、三氟化硼-磷酸三甲酯、三氟化硼-吡嗪、三氟化硼-三嗪、三(五氟苯基)硼烷、二草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、四氰基硼酸鋰、四(三氟甲基)硼酸鋰、(三氟甲基)三氟硼酸鋰、雙(三氟甲基)二氟硼酸鋰、五氟乙基三氟硼酸鋰、二氰基草酸硼酸鋰、雙丙二酸根合硼酸鋰、(2-氟代丙二酸根)合二氟硼酸鋰、四甲氧基硼酸鋰、四乙氧基硼酸鋰?、硫酸二(三氟硼酸)二鋰、二氟硼酸鋰、甲烷二磺酸根合二氟硼酸鋰、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三丁酯、硼酸三(2,2,2-三氟乙基)酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、硼酸三(三乙基硅)酯、硼酸三(五氟苯基）酯、硼酸三炔丙酯、三(2-氰乙基)硼酸酯中的一種或多種。

21、優(yōu)選的，所述正極還包括正極集流體，所述正極活性物質(zhì)層涂覆于所述正極集流體至少一側(cè)表面；

22、所述正極活性物質(zhì)的化學(xué)式為liniacobmn(1-a-b)mco2，其中，0.3≤a≤0.9，a+b<1，0≤c<0.08，m為al、mg、zr和ti中的一種或多種；

23、所述負(fù)極包括負(fù)極集流體和涂覆于所述負(fù)極集流體至少一側(cè)表面的負(fù)極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極活性材料層包括負(fù)極活性物質(zhì)，所述負(fù)極活性物質(zhì)包括天然石墨、人造石墨、中間相微碳球、硬碳、軟碳、硅、硅-碳復(fù)合物、li-sn合金、li-sn-o合金、sn、sno、sno2或尖晶石結(jié)構(gòu)的鋰化tio2-li4ti5o12、li-al合金中的一種或多種。

24、本申請?zhí)峁┑碾姵?，通過控制電解液中環(huán)狀硫酸酯類添加劑、含硼類添加劑的含量與正極活性物質(zhì)的比表面積、正極活性物質(zhì)中ni元素的含量的相對關(guān)系，滿足關(guān)系式0.02≤100（x+y）/（w×a）≤40，環(huán)狀硫酸酯類添加劑和含硼添加劑協(xié)同，含硼類添加劑與正極表面的氧形成強(qiáng)b—o鍵，從而使電極鈍化抑制正極活性物質(zhì)釋放氧引發(fā)的副反應(yīng)，同時b—o鍵可以有效絡(luò)合ni原子，抑制ni的溶出，從而改善電池的高電壓高溫循環(huán)性能；環(huán)狀硫酸酯類添加劑在正極界面氧化形成低阻抗、穩(wěn)定性好的cei膜，可有效改善電池的低溫循環(huán)性能及高溫存儲產(chǎn)氣，在負(fù)極還原生成穩(wěn)定性的sei膜，改善電池高溫循環(huán)性能和高溫儲存性能。本申請?zhí)峁┑碾姵?，在具有較高容量的同時，能夠兼顧電池的低溫循環(huán)性能、高溫循環(huán)性能，同時提高電池的高溫存儲性能。

技術(shù)特征：

1.?一種鋰離子電池，其特征在于，包括正極、負(fù)極和電解液，所述正極包括正極活性物質(zhì)層，所述正極活性物質(zhì)層包括正極活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)包括含有鎳元素的化合物，所述電解液包括添加劑，所述添加劑包括環(huán)狀硫酸酯類添加劑和含硼類添加劑，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述電池滿足關(guān)系式2：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池，其特征在于，?x=0.5~4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池，其特征在于，?y=0.1~2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述電池還滿足關(guān)系式3：

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池，其特征在于，0.3≤w≤1.5。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池，其特征在于，30≤a≤90。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述環(huán)狀硫酸酯類添加劑包括以下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，所述含硼類添加劑包括三氟化硼-吡啶、三氟化硼-三苯基氧化膦、三氟化硼-磷酸三甲酯、三氟化硼-吡嗪、三氟化硼-三嗪、三(五氟苯基)硼烷、二草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、四氰基硼酸鋰、四(三氟甲基)硼酸鋰、(三氟甲基)三氟硼酸鋰、雙(三氟甲基)二氟硼酸鋰、五氟乙基三氟硼酸鋰、二氰基草酸硼酸鋰、雙丙二酸根合硼酸鋰、(2-氟代丙二酸根)合二氟硼酸鋰、四甲氧基硼酸鋰、四乙氧基硼酸鋰?、硫酸二(三氟硼酸)二鋰、二氟硼酸鋰、甲烷二磺酸根合二氟硼酸鋰、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三丁酯、硼酸三(2,2,2-三氟乙基)酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、硼酸三(三乙基硅)酯、硼酸三(五氟苯基）酯、硼酸三炔丙酯、三(2-氰乙基)硼酸酯中的一種或多種。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極還包括正極集流體，所述正極活性物質(zhì)層涂覆于所述正極集流體至少一側(cè)表面；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極和電解液，所述正極包括正極活性物質(zhì)層，所述正極活性物質(zhì)層包括正極活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)包括含有鎳元素的化合物，所述電解液包括添加劑，所述添加劑包括環(huán)狀硫酸酯類添加劑和含硼類添加劑，所述電池滿足關(guān)系式1：0.02≤100（X+Y）/（W×A）≤40式1；其中，X%為所述環(huán)狀硫酸酯類添加劑在所述電解液中的質(zhì)量百分含量；Y%為所述含硼類添加劑在所述電解液中的質(zhì)量百分含量；Wm2/g為所述正極活性物質(zhì)的表面積；A%為所述鎳元素在所述正極活性物質(zhì)中的質(zhì)量百分含量。本申請?zhí)峁┑碾姵?，在具有較高容量的同時，能夠兼顧電池的低溫循環(huán)性能、高溫循環(huán)性能，同時提高電池的高溫存儲性能。

技術(shù)研發(fā)人員：段凱嘉,李楓,于立娟,胡大林,廖興群,楊強(qiáng)強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：惠州市豪鵬科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30