[发明专利]锂离子电池组件、锂离子电池包及其制备方法

说明书

本申请涉及一种锂离子电池组件、锂离子电池包及其制备方法，锂离子电池组件包括正极电极及锂离子电解液，其中，锂离子电解液包括添加剂，通过在电解液中引入少量的添加剂，在充放电循环过程中，利用电化学一步法直接在镍基正极表面原位引入致密高界面兼容性的正极电解液界面保护层，去稳定高镍三元正极材料，抑制镍基正极表面相变释氧以及过渡金属离子的溶解，阻断活性氧和高氧化性金属离子与电池电解液和负极的氧化还原反应，从而提高锂离子电池的安全性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池组件、锂离子电池包及其制备方法。

背景技术

随着新能源汽车的迅猛发展，锂离子电池的发展也受到广泛关注，由于人们对续航能力要求的提高，高能量密度的电池成为研究的热点。而镍基正极材料相对于磷酸铁锂和锰酸锂等材料有较大的的能量密度优势，已经成为现在300Wh/kg能量密度锂离子电池的主流正极材料。

然而，随着采用高比能量的高镍正极材料，锂离子电池出现了安全性差这一严峻问题，譬如高镍正极材料相变释氧及表层Ni4+极易和电解液产生的自由集团反应，产生大量的热及气体诱发电池热失控。目前，表面包覆技术是最为常用和有效的改善电池热失控的手段，主要是通过使用安全材料包覆在正负级表面，从而阻止电极的副反应，保护基底，减少电池发热量，提高正极材料的导电性及稳定性，常用的包覆物包括单质碳，金属氧化物和金属氟化物。

但是，传统的表面包覆技术一般包覆层厚度不一，阻抗较高，在降低电池的电化学性能的同时增加了制备成本。并且，这种包覆式的表面改性，虽然可能在物理上阻隔电极和电解液直接接触，但是并不能有效地增加电池的安全性能。

发明内容

基于此，有必要针对上述背景技术中的问题，提供一种锂离子电池组件、锂离子电池包及其制备方法，在不影响电池电化学性能前提下，提高锂离子电池的安全性。

本申请的一方面提供一种锂离子电池组件，包括正极电极及锂离子电解液，所述锂离子电解液包括添加剂；所述正极电极靠近锂离子电解液的表面包括镍基正极材料；其中，所述添加剂用于在所述锂离子电池充放电期间，触发所述正极电极的镍基正极材料的表面生成界面保护层，所述界面保护层用于抑制所述镍基正极材料的表面相变释氧及过渡金属离子溶解。

在锂离子电池中，镍基材料在充放电过程中会生成具有强氧化性的四价镍和氧气，易与电解液中的有机溶剂反应生成气体，使电池鼓包，同时产生大量的热量诱发电池热失控，降低了电池的整体性能并带来了安全隐患。本申请中的锂离子电池组件通过在电解液中引入少量的添加剂，在充放电循环过程中，利用电化学一步法直接在镍基正极表面原位引入致密高界面兼容性的正极电解液界面保护层，去稳定高镍三元正极材料，抑制镍基正极表面相变释氧以及过渡金属离子的溶解，阻断活性氧和高氧化性金属离子与电池电解液和负极的氧化还原反应，从而提高锂离子电池的安全性。本发明改性方法不需改变正负极制备工艺和电池组装工艺，不需改变锂离子电池充放电电压，可在原有的生产条件下生产，不用增加包覆工艺流程，具有操作简单、效果显著的优点。

在其中一个实施例中，所述锂离子电池组件还包括负极，其中，所述添加剂还用于在所述锂离子电池化成期间，触发所述负极电极靠近锂离子电解液的表面生成固体电解质界面。

在其中一个实施例中，所述添加剂包括LiDFOB、LiDFBOP、LiBOB、LiPF₂O₂、TPPO、PES、MMDS、磷酸三甲酯及磷酸三乙酯中至少一种。

在其中一个实施例中，所述镍基正极材料包括镍酸锂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂及LiNi_1-x-_yCo_xMn_yO₂(0≤x+y≤0.5且x≥0，y≥0)中至少一种。