[发明专利]一种高压锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明设计锂离子电池领域，尤其涉及一种电压在4.35V～4.5V之间的高压锂离子二次电池。

背景技术

随着3G数码电子产品的不断普及，其在尺寸大小上越来越要求小型化，在使用上也要求待机时间越来越长。因此，作为目前数码电子产品电源的高压锂离子二次电池要求向小型化发展。目前，小型化的锂离子电池已经普遍应用在平板电脑，移动电源，便携式摄像机，移动电话中。

小型化的锂离子电池要满足目前数码电子产品的使用要求，发展高能量密度的锂离子电池是行之有效的一个途径。要发展高能量密度锂离子电池，主要是通过发展高容量正极和高容量负极来实现。

发展高容量负极，目前的途径主要是提高石墨负极的压实密度和采用合金负极。合金负极在充放电过程中普遍存在体积膨胀过大的问题，目前的工艺技术还很难从根本上解决这个问题，所以合金负极在目前较难进行商业化。提高石墨负极的压实密可以提高负极的容量，目前高容量的石墨负极压实密度大多在1.6～1.7g/cm3，如果进一步提高负极的压实密度（1.8g/cm3），目前的工艺技术也很难解决更高压实负极所带来的循环和高温差的问题。可以说，负极的压实密度已经越来越解决其极限，对容量的提高也越来越有限。

发展高容量正极，是提高锂电池能量密度的有效途径，其主要是通过提高正极活性材料的充电电压来实现。目前商业化的高电压正极材料主要是4.35V钴酸锂，其克容量达160mAh/g左右，相对于常规4.2V的钴酸锂材料，其容量提高近15%。

在4.35V的高电压电池中，正极材料充电电压提高的同时，电解液的氧化分解现象会加剧，导致电池性能的劣化。另外，对于高电压电池，在使用过程中，普遍存在正极金属离子溶出的现象，特别是电池在经过长时间的高温存储后，正极金属离子的溶出进一步加剧，导致电池的保持容量偏低。

目前常规的锂离子电池电解液中均添加VC作为成膜添加剂来提高电池的循环性能，但VC的氧化分解电压较低，在高电压电池中，容易发生聚合产气，特别是在高电压高温的条件下这种情况尤为严重，导致性能劣化。所以目前的高电压锂离子电池电解液中一般较少添加VC或不添加。

在专利号为200580017212.X的专利中，指出采用2-氟甲苯和3-氟甲苯作为添加剂应用在4.35V或更高电压的锂离子中，可以提高电池的安全和循环特性，而4-氟甲苯却会降低电池的循环特性。但在该专利中，其2-氟甲苯和3-氟甲苯的含量较高，在1%以上，其在对比4-氟甲苯的性能时，不排除4-氟甲苯的含量也在1%以上。需要指出的是，4-氟甲苯含量较高确实会劣化性能，但含量低于1%时，其却会提高电池的循环性能。

氟代碳酸乙二酯（FEC）由于其具有较高的分解电压和抗氧化性，同时具有较好的成膜特性，目前普遍用于高电压锂离子电池电解液中以保证高电压电池的循环性能。但FEC作为高电压电池的电解液的添加剂，也存在较多问题。

其高温特性较差，在高温下容易分解产生游离酸（HF），容易导致电池在高温循环后厚度膨胀和内阻增长较大；同时由于其在高温下分解产生游离酸，会进一步加剧高电压正极的金属离子溶出，会进一步劣化高电压锂离子电池长时间高温存储性能。

发明内容

本发明的发明目的是为了解决上述技术问题，提供一种具有良好高温循环特性和高温存储特性的高压锂离子二次电池，充电截止电压大于4.2V而小于等于4.5V。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种高压锂离子二次电池，充电截止电压大于4.2V而小于等于4.5V，包括：

活性物质为锂过渡金属氧化物的阴极；

活性物质为含有石墨的阳极；

置于阴极与阳极之间的隔板；

以及非水电解液，所述非水电解液包括：非水有机溶剂、锂盐和结构式（1）所示的4-氟甲苯，

所述4-氟甲苯的含量按电解液的总重量计为0.01%～1%重量百分比。

其中，所述阴极为下式结构（2）所示：

LiNi_xCo_yMn_z L_(1-x-y-z)O₂

结构式（2）

其中L为Al，Sr，Mg，Ti，Ca，Zr，Zn，Si和Fe中的一种，0≤x，y，z≤1。

其中，还包括结构式（3）所示的卤代碳酸乙烯酯，