[发明专利]一种含添加剂的锂离子电池

说明书

本发明提供了一种含添加剂的锂离子电池，其特征在于它具有机添加剂，所述添加剂主要作用于锂离子阴极或阴极过程；所述有机添加剂是N,N‑羰基二咪唑（CDI）或N,N‑羰基二咪唑的衍生物，或者为N,N‑羰基二咪唑（CDI）和N,N‑羰基二咪唑的衍生物中的至少两种。添加量为电池所加注电解液或阴极物质的0.01%‑5%，其使用方法是将N,N‑羰基二咪唑或N,N‑羰基二咪唑的衍生物溶解在锂离子电池电解液溶剂中，再混溶于锂离子电池电解液中或和锂离子电池电解液分别添加，或将N,N‑羰基二咪唑或N,N‑羰基二咪唑的衍生物溶解在锂离子电池阴极过程的溶剂里，然后随阴极物质均匀分布在电池阴极中。本发明添加剂能显著提升锂离子电池电性能和安全性能。

技术领域

本发明涉及一种用于锂离子电池，尤其涉及含添加剂的锂离子电池。

背景技术

添加剂作为在化学电源中使用的少量非储能材料，可以显著地提升电池的某些性能。纵观化学电源的发展历程，任何电源系统技术走向成熟多多少少都要使用添加剂。电源添加剂具有针对性强、用量和副作用小等特点，能在不提高或基本不提高生产成本、不改变原有材料体系结构、不变动生产工艺的情况下，显著改善电池的某些宏观性能，包括电池容量、正负极匹配性能、倍率充放电性能、高低温性能、循环性能或安全性能等。随着锂离子电池技术的持续进步，特别是将锂离子电池作为电动汽车的主动力源即将其作为动力电池以后，锂离子电池的一些关键技术亟待解决，添加剂在锂离子电池中的应用已势在必行，并已经在不同方面取得了进展，相关研究也因而日益活跃。自从CO₂首次被用作锂离子电池电解液的添加剂开始，人们对添加剂的选择、使用和优化已经做了大量的探索和尝试，电解液添加剂的选择逐渐成为近年来锂离子电池研发中的一个热点，添加剂的种类和数量也因而得到了迅速的发展。

从添加剂的物质种类上看，锂离子电池电解液的添加剂包括有机添加剂和无机添加剂。有机添加剂具有与锂离子电池电解液互溶性好、优化效果佳和使用方便等优点，引起了人们足够的重视并得到了迅速的发展。相比之下，无机添加剂的选择面临着较大的局限性。从室温存在形式上看，添加剂分为气体添加剂、液体添加剂和固体添加剂。气体添加剂的使用使电池内压升高，对电池的安全性不利，一般较少使用，而与电解液有较好互溶性的液体或固体添加剂引起了人们更大的兴趣和更多的关注。从添加剂的作用机制上看，添加剂可以分为成膜添加剂、耐过充添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂或多功能添加剂。从添加剂的作用领域来讲，当前锂离子电池添加剂主要作用于电池阳极，以改善阳极和电解液的界面反应，促使固体电解质表面膜（SEI膜）的形成和稳定。

事实上，电池的综合性能除了和阳极的界面状况有关，还与阴极的界面状况及阴极物质的存在状况有关。研究也发现，锂离子电池阴极表面也可形成电解质表面膜（CEI膜），且CEI膜的致密程度对电池的性能亦有较大影响。

发明内容

本发明的目的在于提高一种含添加剂的锂离子电池，以改善电池阴极界面及阴极物质存在状况，从而提高锂离子电池电化学及安全等综合性能。为此，本发明采用以下技术方案：

一种含添加剂的锂离子电池，其特征在于它具有机添加剂，所述添加剂主要作用于锂离子阴极或阴极过程；所述有机添加剂是N,N-羰基二咪唑（CDI）或N,N-羰基二咪唑的衍生物，或者为N,N-羰基二咪唑（CDI）和N,N-羰基二咪唑的衍生物中的至少两种。

进一步地，所述主要作用于锂离子阴极或阴极过程是将所述添加剂溶解在锂离子电池电解液溶剂中，再混溶于锂离子电池电解液中，或和锂离子电池电解液分别添加到锂离子电池中。

进一步地，所述主要作用于锂离子阴极或阴极过程是将所述添加剂溶解在锂离子电池阴极制备过程中的溶剂里，然后随阴极物质均匀分布在电池阴极中。

进一步地，所述主要作用于锂离子阴极或阴极过程是将N,N-羰基二咪唑（CDI）或N,N-羰基二咪唑的衍生物含在锂离子电池的阴极中或电解液中。