[发明专利]一种锂离子电池

说明书

为克服现有锂离子电池存在的快充性能不足，高温存储性能不足和高温循环阻抗增长的问题，本发明提供了一种锂离子电池，包括含正极材料层的正极、含负极材料层的负极以及非水电解液，所述正极材料层包括含镁的锂过渡金属氧化物作为正极活性物质，所述负极材料层包括负极活性物质和含镁化合物，所述非水电解液包括羧酸酯溶剂、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；所述锂离子电池满足以下条件：0.002≤m/x≤0.25且0.001≤m/z≤0.1。本发明在保持电池具有优异的高温性能的前提下，保证电池具有较低的阻抗增长率，提高电池长期循环的可靠性。

技术领域

本发明属于储能电池器件技术领域，具体涉及一种锂离子电池。

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，同时出于用户端考虑，快充已成为电池的基本要求。因此亟需提升锂离子电池的能量密度并提高快充性能。

目前提高电池能量密度的方法主要有：1.提高正极充电截止电压。2.通过对电极的活性物质层进行加压来进行高密度化，从而使电池内部的活性物质以外所占的体积尽可能减少的方法。但是，提高正极充电截止电压，正极的活性进一步提高，正极和电解液之间的副反应加剧，正极过渡金属离子溶出，造成电池高温存储容量损失过度，性能劣化。另外，使用高压实的电极，由于高压实电极孔隙率低，电池的保液量也会降低，电解液在低孔隙率极片界面渗透难，使得电解液与电极之间的接触内阻增大，在长循环过程中，充放电极化变大，存在因出现析锂而造成突然跳水的情况。因此，在改善高压实，高电压锂离子电池的高温性能的同时抑制循环过程的阻抗增长是一项难题。

电解液方面目前常用的方法有两种，一种是使用腈类或其他高电压添加剂，加强对高电压下正极的保护，但腈类添加剂在循环过程中会劣化电池阻抗，造成电池快充性能差，且循环后期极化增大，造成电池长循环性能差；另一种是添加促进循环、降低阻抗的添加剂，如FEC等，这些添加剂会降低电池阻抗，有利于电池的循环寿命的提高，但会降低电池高温稳定性，导致电解液的高温性能变差，高温存储容易气胀等，此外，还可使用羧酸酯溶剂，羧酸酯溶剂具有宽液程、低粘度、高电导的优点，可大幅提升电池的快充性能，但是羧酸酯稳定性差于线性碳酸酯，其在循环过程中易与正极发生副反应，从而副反应产物迁移到负极，并在负极还原，造成循环阻抗增长快，而且羧酸酯在高温存储过程中会带来产气问题。因此，如何保证电池长期快充循环性能，又兼顾电池的高温存储性能，是高电压高压实锂离子电池研究的一大课题。

发明内容

针对现有锂离子电池存在的快充循环性能不足、高温循环阻抗增长及高温存储性能不佳的问题，本发明提供了一种锂离子电池。

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离子电池，包括含正极材料层的正极、含负极材料层的负极以及非水电解液，所述正极材料层包括含镁的锂过渡金属氧化物作为正极活性物质，所述负极材料层包括负极活性物质和含镁化合物，所述非水电解液包括羧酸酯溶剂、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为1或2；

所述锂离子电池满足以下条件：

0.002≤m/x≤0.25且0.001≤m/z≤0.1；

其中，x为非水电解液中羧酸酯的质量百分含量，单位为％；

m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％；

z为Mg元素相对负极材料层的质量含量，单位为ppm。