[发明专利]一种高安全性能的锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体是一种高安全性能的锂离子电池及其制备方法。所述高性能锂离子电池由高安全性能的电解液、耐高温隔膜、安全系数较高的正极、负极材料组成，此外，负极材料在浆料制备过程加入一定比例的阻燃剂。本发明所提供的高安全性能锂离子电池具有良好安全性能，可以通过针刺、挤压、过充、短路等安全测试，达到不起火不爆炸的效果，同时所述锂离子电池具有良好的电化学性能，如循环、倍率、高低温放电。可用于储能系统或动力电池方向。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种高安全性能的锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因具有高工作电压、高能量密度、长循环寿命、高功率、绿色环保。等优点，广泛应用于动力、储能及日常生活消费电子领域。其中由于正极材料种类不同，锂离子电池具有不同的电压使用范围、电化学性能及安全性能差异。三元材料制备的锂离子电池具有电压平台高、倍率性能好、能量密度高等优点，但是其安全系数较低，针刺、过充等安全测试时易发生着火或爆炸，严重限制了其应用推广。在在锂离子电池中，正极材料、负极材料、电解液及隔膜为四大主材，原材料的选择及制备对三元电池的电性能及安全性能影响很大。中国专利CN108987793A公开了一种正极材料碳包覆磷酸三苯酯阻燃剂(TPP)的方法，通过在正极片中添加碳包覆磷酸三苯酯阻燃剂，提高锂离子电池的安全性能，同时能够降低电池的内阻，提升电池的倍率等性能。但是该方法降低了正极活性物质的含量，不利于提升电池的能量密度，并且工艺复杂，增加电池成本。在此背景下，设计出一种能提高锂离子电池整体电性能与安全性能的电池是目前所需的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高安全性能的锂离子电池及其制备方法，在保证电池能量密度的同时，又能提高锂离子电池整体电性能与安全性能。

本发明采用的技术方案是：一种高安全性能锂离子电池，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液，所述正极材料按重量比包括正极活性物质75～99％，导电剂0.5～24.5％，粘结剂0.5～24.5％，所述正极活性物质为Li_zNi_xCo_yMn_l-x-yO₂中的一种或若干种的组合，其中0≤X≤1，0≤Y≤1，Z≥0.95；所述负极材料按重量比包括负极活性物质80～99％，导电剂0.5～19.5％，粘结剂0.5～19.5％，所述负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳中的一种或几种的组合；所述粘结剂为LA系列、PVDF、PTFE以及SBR与CMC组合中的一种或若干种组合；所述导电剂为超导电炭黑、导电石墨、鳞片状石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种的组合。

所述电解液包括锂盐、有机溶剂、功能性添加剂；锂盐为六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、草酸二氟硼酸锂(LiDFOB)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、二氟磷酸锂(LiPF₂O₂)中的一种或几种的组合，锂盐占主料总量为12～16wt％；有机溶剂由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)组成的混合溶剂；有机溶剂占主料总量的84～88wt％；功能性添加剂由A成膜添加剂、B阻燃添加剂、C防过充添加剂组成，添加剂占主料总重量的5～15wt％；A成膜添加剂为VC、FEC、VEC、ES、PS中的一种或多种组合；B阻燃添加剂为磷酸酯类、亚磷酸酯类、磷腈类；C防过充添加剂为BP、CHB、DDB、TDB、DBBD2、DBDB。

所述所述隔膜包括聚烯烃隔膜基膜、基膜涂覆陶瓷、基膜涂胶的隔膜中的一种，其基膜的材质包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)，隔膜结构包括单层或复合层结构。