[发明专利]高镍锂电池和汽车

说明书

本发明公开了高镍锂电池和汽车。该高镍锂电池中，正极片、负极片、电解质层和/或电解液及隔膜中的至少之一具有可捕捉自由基和/或氧气的化合物和/或聚合物，所述电解质包括固态电解质、准固态电解质和液态电解质中的至少之一，所述自由基包括氧自由基，其中，以所述锂电池的电芯为基准，所述化合物和/或聚合物的总添加量为0.01～10wt％。该高镍锂电池具有较好的循环性能、高温性能以及安全性能。

技术领域

本发明属于电池领域，具体而言，涉及高镍锂电池和汽车。

背景技术

随着新能源行业在全世界的快速发展，锂电池已为消费电子领域带来了革命性的进步，并在电动交通和大规模储能领域得到了广泛应用。高能量密度锂电池受到人们越来越多的关注，其中高镍正极材料由于其较高的能量密度成为了目前锂电池最有前景的一类正极活性材料。然而，高镍正极材料在循环过程中会因结构失稳易脱出氧自由基或氧气，进而能很迅速的将有机电解液分解并将负极活性材料氧化，从而导致电池容量保持率低，循环性能急剧降低；同时，在有机电解液分解和负极活性材料氧化的过程中放出大量的热会导致电池内部热失控，从而引发安全事故。而目前并未报导有有效的方法来抑制这种反应，因此，电池的循环性能、高温性能及安全性能仍有待进一步提高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出高镍锂电池和汽车。该高镍锂电池具有较好的循环性能、高温性能以及安全性能。

根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种高镍锂电池。根据本发明的实施例，该锂电池中，正极片、负极片、电解质层和/或电解液及隔膜中的至少之一具有可捕捉自由基和/或氧气的化合物和/或聚合物，所述电解质包括固态电解质、准固态电解质和液态电解质中的至少之一，所述自由基包括氧自由基，其中，以所述锂电池的电芯为基准，所述化合物和/或聚合物的总添加量为0.01～10wt％。

根据本发明上述实施例的高镍锂电池，可捕捉自由基和/或氧气的化合物和/或聚合物在化成过程中会在负极上发生还原反应，反应产物参与形成致密而稳定的钝化膜，即固体电解质界面(SEI)膜，该层膜具有优异的电化学稳定性和离子导电性能，可以减少的电解液与电极的副反应；同时，可捕捉自由基和/或氧气的化合物和/或聚合物在正极表面上也可以发生氧化反应，在高镍正极活性材料表面形成一层稳定的正极电解质界面(CEI)膜，起到抑制正极过渡金属对电解液的催化氧化分解作用。更重要的是，在锂电池化成后，电解液中剩余的可捕捉自由基和/或氧气的化合物和/或聚合物可以进一步捕捉高镍正极产生的氧自由基，阻止电解液溶剂的氧化分解。基于上述作用，带高镍锂电池内添加可捕捉自由基和/或氧气的化合物和/或聚合物可以显著改善高镍锂电池的循环性能、高温性能及安全性能。此外，通过控制化合物和/或聚合物的总添加量为电芯的0.01～10wt％还可以避免对电池放电性能等产生的不利影响。综上，与现有技术相比，该高镍锂电池具有更好的循环性能、高温性能以及安全性能。

另外，根据本发明上述实施例的高镍锂电池还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述化合物为选自叔丁基邻苯二酚、对苯酚单丁醚、对羟基苯甲醚、取代对苯醌、对苯二酚、硝基苯、二苯胺、四甲基哌啶氮氧化物、2,2-二苯基-1-三硝基苯肼、2-甲基-2-亚硝基甲烷和苯基-N-叔丁基硝酮中的至少一种；所述聚合物由选自叔丁基邻苯二酚、对苯酚单丁醚、对羟基苯甲醚、取代对苯醌、对苯二酚、硝基苯、二苯胺、四甲基哌啶氮氧化物、2,2-二苯基-1-三硝基苯肼、2-甲基-2-亚硝基甲烷和苯基-N-叔丁基硝酮中的至少一种均聚或共聚得到。

在本发明的一些实施例中，所述正极片包括正极活性材料，所述正极活性材料为选自三元镍钴锰正极材料、三元镍钴铝正极材料、二元镍锰正极材料、二元镍钴正极材料和镍酸锂中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述正极活性材料中，以金属元素的总质量为基准，镍元素的含量不低于30wt％，优选不低于60wt％。