[发明专利]一种锂离子电池

说明书

为克服现有镍锰酸锂电池存在锰离子溶出和电解液分解导致的循环性能下降的问题，本发明提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和非水电解液，所述正极包括正极材料层，所述正极材料层包括式I所示的镍锰酸锂材料和式II所示的化合物；LiNi_xMn_2‑xO₄式I其中，0＜x＜2；所述非水电解液包括非水有机溶剂、电解质盐和第一添加剂，所述第一添加剂包括含硼锂盐；所述锂离子电池满足以下条件：0.1≤(a+b)*m≤5；且0.005≤a≤1，0.01≤b≤3，1≤m≤3。本发明提供的锂离子电池在具有较高能量密度下，能够保持高电压镍锰酸锂结构稳定性和耐氧化性，显著地抑制电解液的分解反应，从而改善电池的循环性能。

技术领域

本发明储能电子件技术领域，具体涉及一种锂离子电池。

背景技术

锂离子电池(LIBs)因其具有工作电压高、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、环境友好且安全性能好等优点，在便携式电子设备和电动汽车市场占据主导地位，为满足长期发展的需求，需朝更高能量密度的方向发展。能量密度很大程度上取决于正极的比容量和工作电压的乘积，因此，高电压材料的开发与应用势在必行。

高电压尖晶石镍锰酸锂LiNi_0.5Mn_1.5O₄(LNMO)正极具有工作电压高，成本低廉，环境友好等优点正在被越来越多的关注。虽然尖晶石结构的LiNi_0.5Mn_1.5O₄工作电压高达4.7V以上(vs.Li/Li+)，但是，由于晶格高电压循环时的Jahn-Teller效应会造成晶格中锰离子的溶出，导致电池放电比容量的快速衰减，同时高电压工作条件下会导致电解液的氧化分解，分解产物与电极材料的反应产物在颗粒表面堆积阻碍了Li+的正常脱嵌，成为制约其商品化应用的瓶颈。常规有机碳酸酯和LiPF₆组合的氧化分解电位(相对于Li+/Li)约为4.5V，在高电压下易被氧化分解，生成的副产物将进一步影响有效SEI界面膜的形成，从而导致循环稳定性较差。

针对LNMO上述问题，目前常采用在电解液中引入成膜添加剂来钝化正极材料的表面，减少副反应的同时提高循环性能，引入防过充、阻燃等功能添加剂来提高安全性能。但通过电解液中引入成膜添加剂和防过充、阻燃等功能添加剂难以使锂离子电池兼顾阻抗、循环和安全等综合性能。

发明内容

针对现有镍锰酸锂电池存在锰离子溶出和电解液分解导致的循环性能下降的问题，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，包括正极、负极和非水电解液，所述正极包括正极材料层，所述正极材料层包括式I所示的镍锰酸锂材料和式II所示的化合物；

LiNi_xMn_2-xO₄式I

其中，0＜x＜2；

其中，R₁、R₂、R₃各自独立地选自1-5个碳原子的烷基、1-5个碳原子的氟代烷基、1-5个碳原子的醚基、1-5个碳原子的氟代醚基、2-5个碳原子的不饱和烃基，且R₁、R₂、R₃中的至少一个为2-5个碳原子的不饱和烃基；

所述非水电解液包括非水有机溶剂、电解质盐和第一添加剂，所述第一添加剂包括含硼锂盐；

所述锂离子电池满足以下条件：

0.1≤(a+b)*m≤5；

且0.005≤a≤1，0.01≤b≤3，1≤m≤3；