[发明专利]一种锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种锂离子二次电池。

背景技术

目前，锂离子二次电池的负极多采用石墨类碳材料，但其理论比容量低。硅材料以其巨大的理论储锂容量而备受业界关注。锂与硅反应可得到不同的合金产物，如Li₁₂Si₁₇、Li₁₃Si₄、Li₇Si₃、Li₂₂Si₅等，其中Si嵌入锂时形成的合金Li_4.4Si，其理论容量达4200mAh/g以上，在目前研究的各种合金中理论容量最高。

但是硅材料在充放电循环过程中，Li-Si合金的可逆生成与分解伴随着巨大的体积变化(达到400％)，会引起合金的机械分裂(产生裂缝与粉化)，导致材料结构的崩塌和电极材料的剥落而使电极材料失去电接触，从而造成电极的循环性能急剧下降，最后导致电极失效。

目前，硅纳米线由于其一维结构，在嵌锂过程中其具有足够的体积膨胀空间，从而可以承受较大的膨胀应力而不粉化。另外，硅纳米线与集流体直接接触，保证了锂离子径向扩散的连续，从而提供了良好的电子通路和缩短锂离子扩散距离。硅纳米线还可以承受较大的应力和塑性形变，在材料韧性方面也有很大提高。但是，采用硅纳米线作为负极材料，电池的循环性能还是不够理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，采用硅纳米线作为负极的锂离子电池循环性能不良的问题；提供一种循环性能良好锂离子二次电池。

一种锂离子二次电池，其包括电池壳、极芯和电解液，所述极芯和电解液密封容纳在电池壳内；

所述极芯包括正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜，所述正极包括集流体和负载在集流体上的正极材料，所述负极包括集流体和负载在集流体上的负极材料；

所述电解液包括锂盐、有机溶剂；

其中，所述负极材料包含碳材料和硅纳米线；所述锂盐中阴离子选自全氟烷基阴离子、螯合硼阴离子、有机铝酸基阴离子、螯合磷阴离子、全氟膦阴离子、亚胺基阴离子和硅基胺基阴离子中的一种或几种。

本发明所提供的锂离子二次电池，相比现有的硅纳米线电池，其电池循环性能有了大幅的提高，从而大大延长了电池的使用寿命。

附图说明

图1是本发明一实施例负极材料的SEM图(2μm)。

图2是本发明一实施例负极材料的SEM图(5μm)。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种锂离子二次电池，其包括电池壳、极芯和电解液，所述极芯和电解液密封容纳在电池壳内；

所述极芯包括正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜，所述正极包括集流体和负载在集流体上的正极材料，所述负极包括集流体和负载在集流体上的负极材料；

所述电解液包括锂盐、有机溶剂；

其中，所述负极材料包含碳材料和硅纳米线；所述锂盐中阴离子选自全氟烷基阴离子、螯合硼阴离子、有机铝酸基阴离子、螯合磷阴离子、全氟膦阴离子、亚胺基阴离子和硅基胺基阴离子中的一种或几种。

在本发明的锂离子二次电池中，对正极没有特殊要求，正极可以是锂离子二次电池中常见的正极。

在本发明中，正极中的集流体为本领域技术人员所公知的，在此不作赘述。

正极材料亦为本领域技术人员所公知的，一般包括钴镍锰系列、磷酸盐系列、钛系列、钒系列等。常见的正极材料有：锂钴氧LiCoO₂、锂镍氧LiNiO₂、锂锰氧LiMnO₂、锂镍钴氧、锂镍钴锰氧、LiFePO₄、Li₃V₂(PO₄)₃、LiMnPO₄、Li₂FeSiO₄、Li₂MnSiO₄、LiVO₂、Li₂V₂O₄、LiV₃O₈以及上述物质包覆或者掺杂的产物。