[发明专利]一种高电压锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高电压锂离子电池。

背景技术

为满足电动汽车大型化和动力化的需求，开发高能量密度的锂离子电池已成为必然趋势。提高工作电压是提高锂离子电池能量密度的有效途径，而高的工作电压对电池材料体系尤其对电解液的电化学稳定性要求更高，发展高安全、高电压功能电解液是高比能电池研发的重要方向。

目前使用的电解液体系主要由锂盐和碳酸酯类有机溶剂组成，在高电压下碳酸酯类溶剂会发生氧化分解反应并在正极材料表面形成一层阻抗较高的钝化膜，同时，正极材料中过渡金属原子的催化作用和表面效应加剧了分解反应的发生，在增大不可逆容量损失、降低库伦效率的同时，电池的循环寿命也迅速缩短。因此，克服电解液在正极表面的氧化分解，以改善锂离子电池在高电压条件下的循环性能，是提高锂电池能量密度和实现其动力化必须面对的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高电压锂离子电池，可提高电池的能量密度，延长循环寿命。

为实现上述目的，本发明的一种高电压锂离子电池包括正极极片、负极极片、设置在正极极片与负极极片之间的隔膜，以及电解液；

所述正极极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体表面的正极浆料，所述正极浆料包括正极活性物质、导电剂A和粘结剂A，正极活性物质、导电剂A和粘结剂A的质量比为95.5：3：1.5；

所述负极极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体表面的负极浆料，所述负极浆料包括负极活性物质、导电剂B、分散剂和粘结剂B，负极活性物质、导电剂B、分散剂和粘结剂B的质量比为95：1.5：1.5：2；

所述电解液包括电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂为二氟磷酸锂(LiDFP)。

优选的，所述二氟磷酸锂在电解液中的质量百分比为0.1～1％。更优选的，所述二氟磷酸锂在电解液中的质量百分比为0.5～0.8％。再优选的，所述二氟磷酸锂在电解液中的质量百分比为0.5％。

优选的，所述正极活性物质为LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂，所述导电剂A由Super-P和KS-6按质量比1:1组成，所述粘结剂A为聚偏氟乙烯(PVDF)。

优选的，所述负极活性物质为复合石墨，所述导电剂B为Super-P，所述分散剂为羧甲基纤维素钠(CMC)，所述粘结剂为丁苯橡胶(SBR)。

优选的，所述电解质锂盐选自LiPF₆、LiClO₄、LiBOB、LiBF₄、LiAsF₆、LiODFB、LiCl中的任意一种，所述锂盐的浓度为0.8～1.5mol/L。

优选的，所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的任意两种或两种以上。

进一步，所述高电压锂离子电池的充电截止电压为4.5V。

本发明采用LiDFP作为电解液添加剂的一种，此物质HOMO能级比电解液溶剂分子高，在循环过程中可以优先在正极表面发生氧化反应，形成稳定的界面膜(SEI)覆盖到正极表面，减少电解液与正极表面活性位的接触，这层保护性膜具有良好的离子导电性，能抑制电解液在随后的循环中发生氧化分解以及正极材料结构的破坏，减少不可逆容量的损失。当容量保持率达到80％时，电池可循环900次以上，显著提高了锂离子电池在高电压条件下的常温循环性能，有利于实现锂离子电池的高压化。

附图说明

图1为本发明实施例3和对比例1～2所制得的高电压锂离子电池的循环性能图；

图2为本发明实施例3和实施例5所制得的高电压锂离子电池的电化学阻抗谱图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

全电池的组装过程如下：