[发明专利]一种锂离子电池

说明书

本发明提供一种锂离子电池，所述锂离子电池在具有高能量密度的同时兼具优异循环寿命，所述锂离子电池的非水电解液中的电解液功能添加剂包括三(2‑氰乙基)硼酸酯，其可以牢固地吸附在正极表面(特别是具有高有效压实密度的正极)，稳定电极/电解液两相界面，抑制过渡金属离子的溶出以及电解液组分氧化分解，实现稳定的电池体系，使得该所述锂离子电池在具备高能量密度的同时实现优异的循环寿命。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

近年来，高能量密度锂离子电池一直是科研与产业领域内的热门主题，提升锂离子电池的能量密度可以使终端产品在性能上有显著提升，如智能电子产品更高的续航能力。提升锂离子电池的能量密度的主要手段包括提高电池的工作电压和增大电极的有效压实密度，但二者均会带来严峻的问题：一方面提高电池工作电压会导致电解液组分在高电压下发生氧化分解反应，恶化电极/电解液界面；另一方面增大电极有效压实密度时，正极端电极/电解液界面上单位面积的高价态过渡金属离子增多，界面趋于不稳定状态，容易引起过渡金属离子的溶出，导致正极材料结构发生相变、电解液组分分解，进而导致电池性能的急剧下降。这两方面的原因导致了电池高能量密度和优异循环寿命往往难以兼得。

发明内容

为了改善现有的锂离子电池无法同时兼具高能量密度和优异循环寿命的问题，本发明提供一种锂离子电池，所述锂离子电池在具有高能量密度的同时还能保持优异的循环寿命。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极，负极和非水电解液；其中，所述正极基于正极活性材料的有效压实密度为3.7～4.2g/cm³；

所述非水电解液包括电解液功能添加剂，所述电解液功能添加剂包括三(2-氰乙基)硼酸酯。

根据本发明的锂离子电池，所述正极中的正极活性材料选自钴酸锂或经过Al、Mg、Ti、Zr中一种或多种元素掺杂包覆处理的钴酸锂。示例性地，所述正极活性材料的化学式为Li_bCo_1-aM_aO₂；其中0.95≤b≤1.05，0≤a≤0.1，M选自Al、Mg、Ti、Zr元素中的一种或多种。

根据本发明的锂离子电池，所述正极基于正极活性材料的有效压实密度为3.7～4.2g/cm³，例如为3.7、3.8、3.9、4.0、4.1或4.2g/cm³，如此高的有效压实密度，说明本发明的锂离子电池具有更高的体积能量密度，即提高电极片的有效压实密度是可以提升锂离子电池的体积能量密度的。

根据本发明的锂离子电池，所述三(2-氰乙基)硼酸酯的加入量占非水电解液总质量的0.5～5.0wt％，例如为0.5wt％、1.0wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3.0wt％、3.5wt％、4.0wt％、4.5wt％或5.0wt％。

根据本发明的锂离子电池，所述三(2-氰乙基)硼酸酯采用本领域已知的方法制备得到，或者是通过商业途径购买获得。

根据本发明的锂离子电池，所述非水电解液中电解液功能添加剂还包含如下化合物中的一种或多种：1,3-丙磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、二氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂。

根据本发明的锂离子电池，所述非水电解液中还包含非水有机溶剂；示例性的，所述非水有机溶剂选自环状碳酸酯中的至少一种与线性碳酸酯和线性羧酸酯两者中的至少一种按任意比例混合的混合物。

根据本发明的锂离子电池，所述的环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的至少一种，所述的线性碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一种，所述的线性羧酸酯选自丙酸乙酯、丙酸丙酯和乙酸丙酯中的至少一种。