[发明专利]一种锂离子电池

说明书

技术领域

本申请涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种可在高电压下工作的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池的高能量密度、长循环寿命、宽工作温度范围及绿色环保已使得其成为目前移动电子设备的主要能源。但是，近几年来移动电子设备特别是智能手机(更轻、更薄)的飞速发展，也对锂离子电池的能量密度提出了更高的需求。

为了提高锂离子电池的能量密度，常用的措施是使用高电压正极材料或者使用高容量负极材料。然而为了追求更高的能量密度，单纯采用上述两种措施的任意一种已无法满足消费类电子设备对能量密度的要求，将高电压正极材料与高容量负极材料搭配起来使用已经成为一种发展趋势。

目前，可能具有实用意义的高容量负极材料主要为Si基材料。但是这类材料在循环过程中存在巨大的体积效应，使得阳极SEI在电池循环过程中发生破裂，导致电解液发生还原分解，生成大量的副产物，恶化循环性能。

有鉴于此，确有必要提供一种负极活性材料为Si基/Sn基材料的锂离子电池，能够在高压下同时兼顾高温循环性能和常温循环性能。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种锂离子电池，该电池可在高压工作下，并通过抑制电解液分解，减缓电池循环过程中正负极界面副反应的发生，提高锂离子电池的高温循环性能和常温循环性能。

所述锂离子电池，包括：

正极片，包括正极集流体和正极膜片；所述正极膜片由含有正极活性物质、粘结剂和导电剂的正极浆料涂布在正极集流体表面形成；

负极片，包括负极集流体和负极膜片；所述负极膜片由含有负极活性物质、粘结剂和导电剂的负极浆料涂布在负极集流体表面形成；所述负极活性物质中含有单质硅和/或硅的氧化物；

电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂；所述添加剂包括含有氟元素的环状碳酸酯、环状羧酸内酯和含有异腈酸酯基的化合物；

隔离膜；

所述锂离子电池的工作电压不低于4.2V。

优选地，所述锂离子电池的充电截止电压不小于4.4V。

优选地，所述锂离子电池的正极活性材料选自锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物和锂镍钴铝氧化物中的至少一种。

优选地，所述硅的氧化物为SiOx，其中0＜x＜2。

优选地，所述负极活性物质为硅、硅的氧化物中的至少一种与人造石墨的混合物。进一步优选地，所述负极活性物质含有硅的氧化物与人造石墨。更进一步优选地，所述负极活性物质为硅的氧化物与人造石墨的混合物。

优选地，所述单质硅和/或硅的氧化物在负极活性物质中的质量百分含量不低于15％。进一步优选地，所述负极活性物质中，硅的氧化物的质量百分含量为15％～40％。更进一步优选地，所述负极活性物质中，硅的氧化物的质量百分含量上限选自40％、35％、30％，下限选自15％、20％。

优选地，含有氟元素的环状碳酸酯选自具有式I所示化学结构式的化合物中的至少一种：

式I

式I中，R₁₁，R₁₂分别独立地选自氢、氟或碳原子数为1～10的氟代烷基；R₁₁和R₁₂不同时为氢。

优选地，R₁₁，R₁₂分别独立地选自氢、氟或碳原子数为1～3的氟代烷基；R₁₁和R₁₂不同时为氢。进一步优选地，R₁₁，R₁₂分别独立地选自氢或氟，且R₁₁和R₁₂不同时为氢。

优选地，所述含有氟元素的环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯。

优选地，所述含有氟元素的环状碳酸酯在电解液中的质量百分含量为15％～25％。当含有氟元素的环状碳酸酯在电解液中的含量在此范围时，不仅锂离子电池在循环过程中，有利于及时修复破裂的固体电解质界面(可简写为SEI，英文原文solid electrolyte interface)，避免循环跳水，而且含有氟元素的环状碳酸酯的加入量与其产生的效果相关性明显，经济上更加合适。进一步优选地，所述含有氟元素的环状碳酸酯在电解液中的质量百分含量为15％～20％。

优选地，所述环状羧酸内酯选自具有式II所示化学结构式的化合物、具有式III所示化学结构式的化合物、具有式IV所示化学结构式的化合物中的至少一种：

式II

式III

式IV