[实用新型]一种高压锂离子电池

说明书

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及到一种高压锂离子电池。其正极集流体到负极集流体之间包括依次设置的正极材料层、固态电解质层、锂离子缓冲层和负极材料层。所述正极材料层中的活性材料为富锂锰基材料和/或镍锰酸锂材料，所述的负极材料层为单质锂材料、锂碳复合材料或锂硅碳复合材料。本实用新型的电池具有4.9V稳定循环的充电截止电压，大于350wh/kg的质量能量密度，是未来高性能锂离子电池发展的趋势。

(一)技术领域：

本实用新型涉及一电池技术领域，尤其是一种高压锂离子电池。

(二)背景技术：

目前商业化的锂离子电池主要以磷酸铁锂电池、三元锂离子电池、钛酸锂电池、锰酸锂电池和钴酸锂电池为主，该类电池正极材料的充放电电压在4.5V 以下，4.8V以上的高压锂离子电池体系一直存在着市场空白。

处于商业化和前沿的锂离子电池使用电压普遍低于4.5V，大于4.8V的充放电电压锂离子电池市场率几乎为“零”，这是亟待解决的问题。如果开发采用耐高压添加剂的电解液，但是处于液态的电解液与采用单质锂作为负极层的电池循环不安全，易出现锂枝晶，与石墨或硅材料作为负极层的电池循环过程中会不断出现SEI膜的“形成”和“分解”，电化学性能极差。

富锂锰基材料和镍锰酸锂材料具有4.9V的充电电压，材料体系内不含或含有极少量的钴元素，充放电过程中的电压平台高，材料的克比容量较高，是性价比较好的正极材料，但是受商业电解液体系氧化还原电位低的影响，锂离子电池充电电压在4.6V以上时，正极材料层与电解液界面不稳定，电解液分解严重，使高电压电池体系的循环寿命急速下降，最终导致电池失效。

(三)实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种高压锂离子电池。

本实用新型的技术方案：

一种高压锂离子电池，其正极集流体到负极集流体之间包括依次设置的正极材料层、固态电解质层、锂离子缓冲层和负极材料层，所述正极材料层中的活性材料为富锂锰基材料或镍锰酸锂材料，所述负极材料层中的活性材料为单质锂材料、锂碳复合材料或锂硅碳复合材料。

优选的，上述高压锂离子电池，所述富锂锰基材料为Li_1.2Ni_0.135Co_0.135Mn_0.54O₂、Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂或Li_1.2Ti_0.4Mn_0.4O₂。

优选的，上述高压锂离子电池，所述固态电解质层为氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、凝胶固态电解质、聚合物固态电解质中的一种或多种。

优先的，上述高压锂离子电池，所述氧化物固态电解质为Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)、锂磷氧氮(LiPON)、Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃(LATP)或Li_0.34La_0.567TiO₃(LLTO)；所述硫化物固态电解质为Li₇P₃S₁₁(LPS)、Li₁₀GeP₂S₁₂(LGPS)、Li₁₀SiP₂S₁₂(LSPS)或 Li₆PS₅Cl；所述凝胶固态电解质为PVDF-HFP基、PVA-CN基、或TEGDME G4基；所述聚合物固态电解质为PEO基、PVDF基、PMMA基或PAN基。