[发明专利]一种锂离子电池

说明书

本申请涉及电池制造技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池。锂离子电池包括：隔膜、正极极片、负极极片以及电解液。其中，正极极片的涂层包括正极材料；正极材料包括正极活性材料、导电剂以及粘结剂，正极活性材料包括磷酸铁锂以及锰酸锂中的至少一种。正极极片的涂层还包括负极成膜添加剂；和/或，电解液包括负极成膜添加剂；负极成膜添加剂包括单质硫以及金属硫化物中的至少一种。电解液包括成膜溶剂。本申请提供的锂离子电池可以有效提高采用磷酸铁锂或锰酸锂作为正极活性材料的锂离子电池的循环性能。

技术领域

本申请涉及电池制造技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池。

背景技术

锂离子二次电池与其它的可充电的电池体系相比，具有工作电压高、重量轻、体积小、无记忆效应、自放电率低、循环寿命长以及能量密度高等优点，目前已广泛应用于手机、笔记本电脑或平板电脑等移动终端产品以及电动汽车等领域。

锂离子电池首周充电过程中，电解质在负极表面被还原生成负极SEI膜，SEI膜具有离子导通电子绝缘的特性，对锂离子电池的正常工作至关重要。锂离子电池负极表面SEI膜的成分、完整性、稳定性、致密度、厚度以及电导率等指标，直接影响着锂离子在电解液和负极界面处的传输，进而影响锂离子电池的循环性能。

磷酸铁锂或锰酸锂具有高容量、低成本和良好安全性的优势，是锂离子电池中正极活性材料的优选材料。但是，采用磷酸铁锂或锰酸锂作为正极活性材料的锂离子电池，普遍存在负极表面无法形成稳定结构的SEI膜的情况，导致采用磷酸铁锂或锰酸锂作为正极活性材料的锂离子电池的循环性能的提升存在瓶颈。

发明内容

本申请的目的在于提供一种锂离子电池，其旨在改善现有的采用磷酸铁锂或锰酸锂作为正极活性材料的锂离子电池的循环性能的提升存在瓶颈的技术问题。

本申请提供一种锂离子电池，包括：隔膜、正极极片、负极极片以及电解液。

其中，正极极片的涂层包括正极材料；正极材料包括正极活性材料、导电剂以及粘结剂，正极活性材料包括磷酸铁锂以及锰酸锂中的至少一种。

正极极片的涂层还包括负极成膜添加剂；和/或，电解液包括负极成膜添加剂；负极成膜添加剂包括单质硫以及金属硫化物中的至少一种。

电解液包括成膜溶剂，成膜溶剂的结构式如下：

R₁、R₂、R₃以及R₄各自独立地为氢原子、卤素原子、烷基或烃基。

或，成膜溶剂的结构式如下：

R₅以及R₆各自独立地为氢原子、卤素原子、烷基或烃基。

当采用磷酸铁锂和/或锰酸锂作为正极活性材料制备锂离子电池时，本申请通过在正极极片的涂层和/或电解液中加入包括单质硫以及金属硫化物中的至少一种的负极成膜添加剂，可以在锂离子电池首周充电过程中(即锂离子电池内部的电化学反应过程中)迁移到负极表面，并参与负极表面SEI膜的形成，有利于使得负极表面SEI膜中同时含有+4价和/或+6价的高价态硫成分和-2价至-1/4价的低价态硫成分。

高价态硫成分能快速传递锂离子，促进锂离子在界面处的传输。负极成膜添加剂在负极被还原为多硫化物，多硫化物与本成膜溶剂发生反应，生成具有PEO结构的低价态硫成分。PEO结构具有良好的韧性，能够有效缓解负极材料在充放电过程中的体积形变。高价态硫成分和低价态硫成分的存在，有利于使得负极表面形成稳定结构的SEI膜，降低电荷转移阻抗和极化，提升电池循环的稳定性，进而实现提升锂离子电池的倍率性能。