[发明专利]锂离子电池及其制备方法

说明书

本申请涉及一种锂离子电池及其制备方法，其中锂离子电池包括负极片和电解液，所述负极片包括含有负极活性材料的负极活性物质层，所述负极活性材料为碳材料，所述负极活性物质层的表面含有SEI膜，所述电解液包括溶剂，所述溶剂为砜化合物，砜化合物包括链状砜和环状砜。在制备锂离子电池时，选用预成膜工艺：将电芯放入包装壳后，注入所述预注液，静置后，进行化成；以及二次注液工艺：在经过步骤(1)所述的化成之后，注入所述以砜化合物为溶剂的电解液，再在真空条件下静置，然后进行后续处理。本申请使得以砜化合物为溶剂的电解液能够应用在含碳材料的负极上，提供了一种含有以砜化合物为溶剂的电解液的高电压下安全性优异的锂离子电池。

技术领域

本申请涉及锂离子电池领域，特别的，涉及一种锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池在消费电子领域的应用已取得巨大成功，然而，面对日益增长的能源、环境威胁，发展可用于新能源汽车的动力电池已成为世界共识。对于动力电池，为解决续航的问题，势必需要进一步提高电芯能量密度；另外，动力电芯中电解液的安全性和稳定性也成为重大挑战。

为解决能量密度的问题，人们希望开发出4.40V以上的锂离子电池。但目前使用的电解液溶剂体系大都包含碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(DEC)等有机碳酸酯。碳酸酯类的有机溶剂虽然具有廉价、良好的电化学稳定性以及高的介电常数等优点，但与此同时极高的可燃性也给锂离子电池的安全带来威胁。

砜化合物较碳酸酯类溶剂更难燃烧，着火点和闪点均较高，属于安全性溶剂，且比碳酸酯类溶剂具有更宽的电化学窗口，对于发展高能量密度安全性电解液，砜电解液具有巨大潜力。目前，砜电解液的研究均局限于负极材料Li₄Ti₅O₁₂中，但Li₄Ti₅O₁₂的充放电平台电压大约在1.5V左右，包含Li₄Ti₅O₁₂负极的全电池在提升电压上并无优势。因此若将砜化合物应用在具有低充放电平台电压的碳材料上，就能够得到高电压安全性电池。但砜化合物作为电解液溶剂与碳材料电极兼容性不好，即砜电解液无法在碳材料电极表面生成稳定的固体电解质界面膜(SEI)膜。

发明内容

为了解决上述问题，本申请人进行了锐意研究，结果发现通过先在负极活性物质层上形成固体电解质界面(SEI)膜，再注入以砜化合物为溶剂的电解液，使得以砜化合物为溶剂的电解液能够在含有碳材料的负极上进行循环，从而得到含有以砜化合物为溶剂的电解液、含有碳材料的负极以及位于负极活性物质层上的SEI膜的锂离子电池。

一种锂离子电池，包括负极片和电解液，所述负极片包括含有负极活性材料的负极活性物质层，所述负极活性材料为碳材料，所述负极活性物质层的表面含有固体电解质界面膜，所述电解液包括溶剂，所述溶剂为砜化合物，所述砜化合物包含链状砜和环状砜，

所述链状砜选自式Ⅰ所示的化合物中的至少一种，

在所述式Ⅰ所示的砜化合物中，R₁、R₂各自独立地为碳原子数为2～20的烷醚基或碳原子数为2～20的烷硫醚基，或R₁和R₂均选自相同的烷基或者相同的芳基，所述烷基选自碳原子数为1～20的烷基，所述芳基选自碳原子数为6～26的芳基。

需要说明的是，以砜化合物为溶剂的含义为：砜化合物的质量为电解液总质量的65％～95％。

本申请的另一目的在于提供一种由本申请提供的锂离子电池的制备方法，包括注入所述电解液，其中注入电解液包括以下步骤：

步骤(1)、预成膜工艺：将电芯放入包装壳后，注入所述预注液，静置后，进行化成，所述预注液在负极活性物质层的表面形成膜；