[发明专利]锂二次电池

说明书

为克服现有高压电池高温循环性能差，本发明提供了一种锂二次电池，包括正极、负极以及非水电解液，其中正极活性材料表面掺杂或包覆有含第一金属元素和第二金属元素的化合物，非水电解液包括溶剂、电解质盐和结构式1所示的化合物：其中，R₁选自碳原子数为3‑6的不饱和烃基，R₂选自碳原子数为2‑5的亚烃基，n＝1或2；所述锂二次电池满足以下条件：0.05≤a×(b+c)≤3；本发明提供的锂二次电池，电解液中结构式1所示的化合物可以有效抑制钴离子溶出并修复已溶出的钴离子对负极SEI膜的破坏，又能减缓掺杂金属元素带来的电池充放电循环过程中锂离子的传输问题，降低电池阻抗、电池极化，减缓电池析锂，从而使得电池能够有较好的高温循环性能。

技术领域

本发明属于储能电池器件技术领域，具体涉及一种锂二次电池。

背景技术

锂离子电池因具有工作电压高、工作温度范围广、能量密度和功率密度大、无记忆效应和循环寿命长等优点，在手机、笔记本电脑等3C数码产品领域以及新能源汽车领域都得到了广泛的应用。近年来，随着3C数码产品轻薄化的不断发展，电池行业对锂离子电池高能量密度化的要求也越来越高。因此亟需提升锂离子电池的能量密度。

目前提高电池能量密度的方法主要有两种，一是提高正极充电截止电压，二是对电极的活性物质层进行加压来实现高密度化。但是，提高正极充电截止电压以后，正极的活性会进一步提高，正极和电解液之间的副反应也会随之加剧，会导致正极过渡金属离子溶出，从而造成电池高温性能劣化。另外，采用高压实的电极时，由于高压实电极的孔隙率低，电池的保液量也会降低，使电解液在低孔隙率极片界面渗透困难，进而使电解液与电极之间的接触内阻增大，在长期循环过程中，充放电极化变大，造成因出现析锂而突然跳水的情况。因此，如何改善高电压、高压实锂离子电池的长期循环性能是一项行业难题，需要从电极材料、电解液等各个层面进行改进。

正极材料方面，表面包覆改性是改善锂离子电池正极材料性能的重要手段。表面包覆材料可以有效减少电解液对正极的腐蚀，降低金属离子的溶出。与此同时，表面包覆材料也可以从物理空间上隔绝电解液与正极表面活性材料的接触。然而在使用正极表面包覆材料例如氧化铝等的情况中，存在的问题在于，包覆的不具备电化学活性的金属氧化物抑制了锂离子在正极界面的传输，导致阻抗增大，不利于锂离子电池的长期循环。

电解液方面目前尚无良好的解决办法。所以，对于高电压高压实的高能量密度电池，从电解液角度保证电池长期循环性能，并且保证循环后期不析锂是高电压高压实锂离子电池的一大难题。

发明内容

针对现有技术中高电压高压实锂离子电池高温循环性能差、阻抗增长的问题，本发明提供一种锂二次电池。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

本发明提供了一种锂二次电池，包括正极、负极以及非水电解液，所述正极包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括LiCoO₂以及掺杂或包覆的含第一金属元素和第二金属元素的化合物；

所述第一金属元素包括Mg、Al和W中的至少一种；

所述第二金属元素包括Ti、Cr、Zr、Mo、La、Ce及稀土元素中的至少一种；

所述非水电解液包括锂盐、有机溶剂和结构式1所示的化合物：

其中，R₁选自碳原子数为3-6的不饱和烃基，R₂选自碳原子数为2-5的亚烃基，n＝1或2；

所述锂二次电池满足以下条件：

0.05≤a×(b+c)≤3；

其中，a为非水电解液中结构式1所示的化合物的质量百分含量，单位为wt％；