[发明专利]锂电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池，特别是锂电池的电解质溶液。

背景技术

由于一次电池不符合环保要求，因此近年来可充电的二次电池系统逐渐受到重视。现在便携式电子产品如数码相机、手机、笔记本电脑均需要轻量化的电池，且随着便携式电子产品的快速发展和普及，这种可重复充电放电的锂电池由于兼具重量轻、高电压值与高能量密度等特点，而使得其市场需求量与日俱增。与传统的铅蓄电池、镍氢电池、镍锌电池、镍镉电池相比，锂电池具有工作电压高、能量密度大、重量轻、寿命长及环保性佳等优点，也是未来应用于可挠式电池的最佳选择。因此，现在对锂电池的性能例如轻质耐用、高电压、高能量密度与高安全性等的要求也越来越高，锂电池尤其在轻型电动车、电动车、大型储电产业上的应用及发展潜力极高。

然而，在目前公知的技术中，锂电池的制造工艺必须在高干燥度低水含量的环境下进行，其主要原因在于水会在电池电化学反应中电解成为氧气与氢气，从而容易造成电池膨胀与性能衰退。另外，电池中高含量的水也会与锂盐进行副反应而形成氢氟酸，该产物将造成电极材料的过渡金属离子溶出与集流体的腐蚀等问题，从而非常容易使电池发生危险。由于锂电池必须在高干燥度低水含量的环境(如相对湿度＜5％)下制造，绝大部分厂商均需建造干燥室与干燥厂房来进行生产及组装以应对工艺要求，因此造成锂电池制造商在电力付出方面的高昂成本。另一方面，利用气室(air chamber)方式进行二次封装加工程序来改善电池中高水含量也存在问题。上述二次封装是指使电池中的高含量水在第一次电化学反应中电解生成气体，且电池先预留空间使气体可流至气室，然后再将气室移除并进行二次封装，因此工艺步骤繁多复杂且耗费时间较长。然而，不管是进行上述何种方式的制造工艺，均极不便利并且会额外增加制造成本。

发明内容

因此，本发明提供具有改善的电池性能的锂电池。

本发明还提供锂电池制造方法，其能够在低干燥度或一般干燥度的大气环境下进行。

本发明提出锂电池，其包括阳极、阴极、隔膜以及电解质溶液。阴极与阳极相对。隔膜位于阳极与阴极之间，其中阳极、阴极与隔膜共同限定容置区域。电解质溶液位于容置区域中，其中电解质溶液包括有机溶剂、锂盐以及添加剂。添加剂包括基于马来酰亚胺的化合物以及含羟基物质，其中含羟基物质的分子量小于1000，且含羟基物质在电解质溶液中的含量为0.05重量％至5重量％。

根据本发明实施方式的锂电池，所述含羟基物质为芳族物质。

根据本发明实施方式的锂电池，所述含羟基物质为选自下式(2-1)至式(2-4)的至少一种化合物：

根据本发明实施方式的锂电池，所述含羟基物质为非芳族物质。

根据本发明实施方式的锂电池，所述含羟基物质为选自下式(3-1)至式(3-4)的至少一种化合物：

其中，式(3-2)及式(3-3)中的n分别为0～30。

根据本发明实施方式的锂电池，所述基于马来酰亚胺的化合物可例如为马来酰亚胺、双马来酰亚胺、聚马来酰亚胺、聚双马来酰亚胺、双马来酰亚胺与马来酰亚胺的共聚物、或上述物质的混合物。

根据本发明实施方式的锂电池，所述添加剂进一步包括碳酸亚乙烯酯。

根据本发明实施方式的锂电池，进一步包括用于包装阳极、阴极、隔膜以及电解质溶液的封装结构。

本发明还提出锂电池制造方法，其包括下列步骤。在露点介于-5℃至15℃的环境下，用隔膜将阳极与阴极隔开并制作电池芯极卷，其中阳极、阴极与隔膜共同限定容置区域。在容置区域中加入电解质溶液，其中电解质溶液包括有机溶剂、锂盐以及添加剂，且添加剂中包括基于马来酰亚胺的化合物。

根据本发明实施方式的锂电池制造方法，所述在容置区域中加入电解质溶液的步骤是直接在制作电池芯极卷之后进行的。

根据本发明实施方式的锂电池制造方法，所述添加剂进一步包括分子量小于1000的含羟基物质。

根据本发明实施方式的锂电池制造方法，所述添加剂进一步包括碳酸亚乙烯酯。

根据本发明实施方式的锂电池制造方法，其进一步包括用封装结构包装阳极、阴极、隔膜以及电解质溶液。

根据本发明实施方式的锂电池制造方法，所述电解质溶液中的最终水含量为50ppm至500ppm。