[发明专利]一种高低温性能兼顾的高电压锂离子电池

说明书

一种高低温性能兼顾的高电压锂离子电池，该种锂离子电池在高电压下具有优异的循环、高温存储和低温性能。正极活性物质为经过Al、Mg、Ti、Zr中一种或多种元素掺杂包覆处理的钴酸锂；负极活性物质为石墨或含1‑10wt.％SiOx/C或Si/C的石墨复合材料；隔膜包括基体和涂覆在基体上的无机颗粒和聚合物的复合层；非水电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，添加剂为正极保护添加剂1,3,6‑己烷三腈、负极成膜添加剂氟代碳酸乙烯酯、低阻抗添加剂硫酸亚乙酯和/或二氟磷酸锂。本发明通过电解液添加剂协同作用以及正负极材料组合后制备得到的锂离子电池能够有效改善高电压锂离子电池的高温循环、储存性能和低温放电性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高低温性能兼顾的高电压锂离子电池。

背景技术

近年来，随着智能手机、平板电脑和智能穿戴等电子产品的快速发展，考虑到电子产品的使用时长和工作环境的不同，消费者对锂离子电池的能量密度的要求越来越高，而且同时要求其具有优异的高温循环、储存和低温充放电性能。

发明内容

目前，锂离子电池能量密度的提高主要通过采用高电压4.4V及以上的钴酸锂正极材料，和高容量高压实的石墨负极材料来实现。然而，随着锂离子电池电压的升高，高电压锂离子电池的循环性能变差、高温储存鼓气等一系列的安全问题随之产生。造成这些问题的主要因素有：(1)正极材料中金属离子的溶出。随着电压的提高，正极钴酸锂的结构稳定性变差，金属离子从正极中溶出在负极表面还原沉积，从而破坏负极SEI膜的结构，导致负极阻抗和电池厚度不断增大，电池容量损失和循环性能劣化；(2)高电压下电解液的分解。在高温高电压下，电解液容易在正极表面发生氧化分解产生大量的气体，从而导致电池鼓胀和电极界面破坏，电池储存和循环性能变差；同时，高电压下正极钴酸锂的氧化活性较高，进一步加剧正极与电解液之间的副反应，电解液的分解产物在正极表面不断沉积，导致电池内阻增大，降低循环容量保持率和低温放电容量。

有鉴于此，开发一种高低温性能兼顾的高电压锂离子电池，使得锂离子电池具有优异的高温循环、储存和低温放电性能来满足消费者的需求是势在必行的。

本发明的目的是为了解决现有的高电压锂离子电池存在的高温储存产气、循环性能衰减快和电池内阻增大等问题，以达到高低温性能难兼顾的需求，提供了一种高低温性能兼顾的高电压锂离子电池，该种锂离子电池在高电压下具有优异的循环、高温存储和低温性能。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种高低温性能兼顾的高电压锂离子电池，包括正极片、负极片、置于正极片和负极片之间的隔膜，以及所用非水电解液；所述正极片包括正极集流体和涂覆在其上的正极活性物质、导电剂和粘结剂的混合层；所述负极片包括正极集流体和涂覆在其上的负极活性物质、导电剂和粘结剂的混合层；

所述的正极活性物质为经过Al、Mg、Ti、Zr中一种或多种元素掺杂包覆处理的钴酸锂；

所述的负极活性物质为石墨或含1-10wt.％SiOx/C或Si/C的石墨复合材料；

所述隔膜包括基体和涂覆在所述基体上的无机颗粒和聚合物的复合层。

作为本发明高低温性能兼顾的高电压锂离子电池的一种改进，所述经过Al、Mg、Ti、Zr中一种或多种元素掺杂包覆处理的钴酸锂的中值粒径D₅₀为10-26μm，比表面积BET为0.15-0.4m²/g。

作为本发明高低温性能兼顾的高电压锂离子电池的一种改进，所述无机颗粒和聚合物的复合层的厚度在1-6μm。

作为本发明高低温性能兼顾的高电压锂离子电池的一种改进，所述无机颗粒为氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锆和钛酸钡中的一种或两种以上混合物。