[发明专利]锂离子电池及其阴极极片

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其是一种具有良好的高电压循环及高温存储性能的锂离子电池及其阴极片。

背景技术

锂离子二次电池由于具有电压高，比能量大，充放电寿命长，安全，环保等特点，广泛应用于便携式电子设备，电动汽车及储能系统。随着锂离子电池市场化不断深入，人们对锂离子电池性能的期望越来越高，应用的条件越来越苛刻。

这一方面体现在人们对锂离子电池的能量密度要求越来越高，已经达到500Wh/L。在锂离子电池体系中，阴极为强氧化性的过渡金属氧化物材料(LiMO₂，M＝Ni，Co，Mn)，阳极为强还原性的嵌锂碳，当锂电池的电压达到4V以上，特别是4.3V以上时，电极活性材料，隔离膜，尤其是电解液体系将会发生氧化，产生化学物沉积在电极表面，形成绝缘层，并产生气体，从而导致电池容量不可逆损失。

此外，目前单一的锂离子电池已经很难满足电子设备的应用需求，需要若干电池组装在一起使用。在电池组中，不同电池之间由于容量不同，容量低的电池先达到满充状态，而其它电池没有达到满充状态，外部电路将继续对电池组充电，从而导致容量低的电池过充。过充时，锂离子电池各组分之间发生电化学反应，产生气体，电池温度升高，容易起火。因此，确实有必要对单电池从化学体系上进行过充保护。

另一方面，锂离子电池在实际使用过程中，经常会出现满充状态下存储较长时间之后再使用的情况，工作环境温度较高，需要较好的循环性能及安全性能。

为了提高电池高电压条件下的循环寿命及改善高温性能，需要减弱电解液的氧化性。目前主要通过向电解液中添加有机或无机的添加剂来实现。但是这些液体电解质添加剂对高电压或高温存储性能方面的提升，常常伴随着循环寿命等方面性能的损失，且部分有机电解液添加剂存在一定的毒性，需要在制备和使用过程中采用更多的安全防护措施。

另外，已有文献和专利报道采用一些具有电化学反应活性的聚合物，如聚乙炔，聚噻吩，聚吡咯，聚苯胺等作为氧化还原穿梭剂，添加于隔离膜中，在低于氧化电位时是绝缘材料，但当电池过充，电位超过聚合物的氧化电位时，聚合物发生氧化，导致电池内部发生电子短路。

因此，有必要开发一种新型的添加剂，直接应用于阴极材料中，然而目前的阴极极片通常包括阴极集流体和涂布于阴极集流体上的阴极膜片，阴极膜片包括活性材料、粘接剂和导电剂。所述活性物质包括钴酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂，所述的粘接剂有PVDF(聚偏氟乙烯)、所述的导电剂有Super-P(导电碳黑)，一般不含有添加剂。无法提高阴极在高电位条件下的抗氧化性能，和减少电解液与阴极材料接触界面。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术中的不足，提供一种具有较高抗氧化性能的阴极极片。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池阴极极片，其包括阴极集流体和涂布于阴极集流体上的阴极膜片，所述阴极膜片中含有高分子聚合物添加剂，所述高分子聚合物添加剂的氧化电位大于等于4.2V。

作为本发明锂离子电池阴极极片的一种改进，所述高分子聚合物添加剂为聚酯，聚醚，聚酰胺，聚氨酯，导电聚合物中的任意一种。所述导电聚合物如聚乙炔，聚噻吩，聚吡咯或者聚苯胺中的任意一种。可以应用于相应的高电压体系中，通过自身的氧化，保护阴极活性材料。因其本身具有一定的热稳定性，及较好的成膜性可以有效的改善阴极活性材料颗粒与电解液之间的界面。

作为本发明锂离子电池阴极极片的一种改进，所述阴极极片一种聚酯类高分子聚合物添加剂的单体结构式为：

CH₂＝CH₂-COOR

其中，R为CH₃、C₂H₅、C₃H₇、C₄H₉。

作为本发明锂离子电池阴极极片的一种改进，所述阴极极片添加剂在阴极材料中的固含量为0.1％-1.0％。尤其优选固含量为0.1％-0.6％，所添加的阴极极片添加剂用量过少，在锂离子电池中，对阴极极片的保护作用较少；如果用量过多，则会影响阴极活性材料的电荷传递能力。

本发明的另一个目的是提供了一种锂离子电池，其包括相互卷绕或叠加的阴极片、阳极片、间隔于阴极片与阳极片之间的隔离膜、电芯包装外壳和充入电池包装外壳内的电解液，所述阴极片为上述段落所述的阴极片。