[发明专利]一种高镍高容量动力锂电池

说明书

本发明公开了一种高镍高容量动力锂电池，包括正极、负极、隔膜以及电解液，正极材料选自锂离子导体包覆改性的富镍三元材料，负极材料选自掺氮碳包覆硅复合材料，所述电解液包括锂盐LiPF6、碳酸酯类溶剂以及添加剂，所述添加剂包括SEI成膜添加剂、过充添加剂、阻燃添加剂以及高低温性能改善添加剂，所述隔膜选自陶瓷涂层改性隔膜。本发明制备的锂电池具有高安全性、长寿命以及快充性能。

技术领域

本发明涉及一种高镍高容量动力锂电池，属于EV锂电池技术领域。

背景技术

电池能量密度的提高有赖于新型正、负极材料的开发。在锂离子电池中，正极材料占据着重要的地位，其性能直接决定了最终电池产品的性能指标。钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等材料已经难以满足下一代新能源汽车对锂电池的要求。三元材料尤其是以高镍三元材料为主的正极材料，是目前以及今后五年内研发和产业化的主要趋势。高容量负极材料，特别是硅碳材料是目前最具备产业化的高容负极材料，国内国外已经开始批量使用。本项目产品秉承高镍材料及高容量硅碳材料作为电池开发的技术路线，逐步达成高能比、长续航的电池性能，这也是未来提升能量的必然趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供具有高安全性、长寿命、快充性能的动力锂电池。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高镍高容量动力锂电池，包括正极、负极、隔膜以及电解液，正极材料选自锂离子导体包覆改性的富镍三元材料，负极材料选自掺氮碳包覆硅复合材料，所述电解液包括锂盐LiPF6、碳酸酯类溶剂以及添加剂，所述添加剂包括SEI成膜添加剂、过充添加剂、阻燃添加剂以及高低温性能改善添加剂，所述隔膜选自陶瓷涂层改性隔膜。

所述锂离子导体包覆改性的富镍三元材料中富镍三元材料为Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2；锂离子导体的化学组成为Li2MO3，其中M为Ti、Si或Zr的一种；Li2MO3占包覆后正极材料的质量分数为1％～5％。

所述掺氮碳包覆硅复合材料包括位于复合材料内部的硅基材料以及有机热解掺氮碳包覆层，所述掺氮碳包覆层的前驱体为离子液体。

所述SEI成膜添加剂包括双草酸硼酸锂、氟代碳酸乙烯酯或碳酸亚乙烯酯中的一种或多种。

所述SEI成膜添加剂在电解液中的重量百分含量为1％～5％。

所述高温性能改善添加剂选自二氟草酸硼酸锂。

所述锂盐电解质含量为0.5mol/L～2.0mol/L。

本发明所达到的有益效果：

采用掺氮碳包覆硅复合材料作为锂离子电池负极材料，该复合材料具有较好的循环稳定性和良好的大电流充放电特性；

采用的通过Li2MO3包覆改性Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2作为正极材料，可以显著改善高温循环稳定性与高倍率性能；

电解液以LiPF6为主盐、碳酸酯为主溶剂，改善正极表面状态，对活性材料起到保护作用，选用SEI成膜添加剂，提高了硅碳负极表面SEI摸的柔韧性和粘附力，特别是氟代碳酸乙烯酯可用于用于改善电池的循环性能；添加过充添加剂和阻燃添加剂提高了电芯安全性，添加LIDOFB添加剂改善电芯的高低温性能；

本发明制备的电池可以达到以下技术指标：高安全：单体通过GBT31485安全要求：长寿命：+0.5C/-1C@25℃循环1500次以上，容量保持率80％；高比能量：单只电池能量密度达到300Wh/Kg以上；快充性能：满足30min充电量80％；优良的低温性能：+0.5C/-1C@-20℃放电容量保持率92％以上；

本发明制造的电解液体系对锂离子电池正、负极材料具有优良的兼容性，有望在高安全性的长寿命锂离子电池中得到应用。

附图说明