[发明专利]具有高性能电解质和氧化硅活性材料的锂离子电池

权利要求书

1.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：

负极，所述负极包含约75重量％至约92重量％的活性材料、约1重量％至约7重量％的纳米尺度导电碳和约6重量％至约20重量％的聚合物粘结剂，其中所述活性材料包含约35重量％至约95重量％的氧化硅系材料和约5重量％至约65重量％的石墨；

正极，所述正极包含锂镍钴锰氧化物、导电碳和聚合物粘结剂，所述锂镍钴锰氧化物近似地由式LiNi_xMn_yCo_zO₂表示，其中x+y+z≈1，0.3≤x，0.025≤y≤0.35，0.025≤z≤0.35；

在所述负极和所述正极之间的隔体；

电解质，所述电解质包含约1M至约2M锂盐和非水溶剂，其中所述非水溶剂包含至少约5体积％的氟代碳酸乙烯酯和至少约25体积％总量的碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯；以及

包封其它电池组件的容器。

2.权利要求1所述的锂离子电池，其中所述锂离子电池可以在其容量降低不超过相对于第3循环容量20％的情况下以1C的充电倍率和1C的放电倍率循环至少约700个循环。

3.权利要求1或2所述的锂离子电池，其中负极活性材料包含约40重量％至约90重量％的氧化硅系材料和约10重量％至约60重量％的石墨，其中所述石墨的BET表面积为约2m²/g至约100m²/g。

4.权利要求3所述的锂离子电池，其中所述氧化硅系材料包括硅-氧化硅碳复合材料。

5.权利要求1或权利要求2所述的锂离子电池，其中所述负极的聚合物粘结剂包括聚酰亚胺和第二粘结剂聚合物的共混物，所述第二粘结剂聚合物选自由以下各项组成的组：聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素、苯乙烯-丁二烯橡胶、锂化聚丙烯酸、它们的共聚物以及它们的混合物。

6.权利要求1或权利要求2所述的锂离子电池，其中所述电解质包含约1.25M至约1.8M锂盐，并且其中所述非水溶剂包含约8体积％至约25体积％的氟代碳酸乙烯酯和至少约50体积％总量的碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯。

7.权利要求1或权利要求2所述的锂离子电池，其中所述电解质还包含约2重量％至约12重量％的碳酸亚丙酯和约2重量％至约12重量％的氟苯。

8.权利要求1或权利要求2所述的锂离子电池，其中所述锂镍锰钴氧化物近似地由式LiNi_xMn_yCo_zO₂表示，其中x+y+z≈1，0.50≤x，0.03≤y≤0.325，0.03≤z≤0.325。

9.权利要求1或权利要求2所述的锂离子电池，所述锂离子电池还包含占负极首次循环不可逆容量损失的约80％至约180％的量的补充锂，所述锂离子电池在C/3的放电倍率下的第四循环时负极容量除以正极容量的比率为约1.10至约1.95。

10.权利要求1或权利要求2所述的锂离子电池，其中所述正极还包含约20重量％至约80重量％的由式Li_1+bNi_αMn_βCo_γA_δO_2-zF_z表示的富含(锂+锰)的锂金属氧化物，其中b+α+β+γ+δ≈1，b在约0.04至约0.3的范围内，α在0至约0.4的范围内，β在约0.2至约0.65的范围内，γ在0至约0.46的范围内，δ在约0至约0.15的范围内，并且z在0至0.2的范围内，条件是α和γ不同时为0，并且其中A是与锂、锰、镍和钴不同的金属。