[发明专利]锂离子电池

说明书

本发明提供了一种锂离子电池，所述负极极片包括涂碳铝箔、预锂化硅氧材料层和未预锂化硅氧材料层，所述预锂化硅氧材料层位于所述涂碳铝箔和所述未预锂化硅氧材料层之间，所述正极极片包含补锂添加剂，所述锂离子电池的正极含有补锂添加剂，负极为三层结构设计，底端为涂碳铜箔，将预锂化高首效的硅氧材料置于中间层，未预锂化常规首效的硅氧材料置于顶层。使用涂碳铜箔可提升极片动力学以及降低极片界面阻抗，且通过此三层结构设计既可满足的高能量密度需求，又可使得预锂变得可控又均匀。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种锂离子电池。

背景技术

氧化亚硅复合石墨材料(C-SiO_x)因其具有较高的理论比容量(＞400mAh/g)，以及较低的反应电位(＜0.4V)，而被应用于高能量密度的动力电池体系。然而，由于SiO_x的锂化产物Li₄SiO₄及Li₂O的Li-O键能较强，电化学可逆性较差，目前广泛研究的SiOx的首次库伦效率仅75％左右，即使通过预锂化或石墨复合，其首次库伦效率也仅有80-85％左右。均低于正极三元层状材料(LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂)的首次效率88％和正极磷酸铁锂(Li₅FeO₄)的首次效率98％。因此，当使用SiO_x负极匹配上述正极材料时，会存在较多活性Li的消耗，降低电池整体能量密度。

不仅是硅负极，大部分负极材料都存在一个重要现象：在首次充放电过程中，有机电解液会在负极材料表面与正极迁移过来的锂离子和电子结合，发生还原分解形成电子绝缘、锂离子可导的钝化膜(SEI膜)。在全电池体系中，锂离子全部由正极材料提供，SEI膜的形成消耗了电池中活性锂离子，导致正极材料的浪费和电池容量的降低。

开发一种补锂效果好且首效及能量密度高的的锂离子电池是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池，所述锂离子电池的正极含有补锂添加剂，负极为三层结构设计，底端为涂碳铜箔，将预锂化高首效的硅氧材料置于中间层，未预锂化常规首效的硅氧材料置于顶层。使用涂碳铜箔可提升极片动力学以及降低极片界面阻抗，且通过此三层结构设计既可满足的高能量密度需求，又可使得预锂变得可控又均匀。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种锂离子电池，所述正极极片和负极极片，所述负极极片包括涂碳铝箔、预锂化硅氧材料层和未预锂化硅氧材料层，所述预锂化硅氧材料层位于所述涂碳铝箔和所述未预锂化硅氧材料层之间，所述正极极片包含补锂添加剂。

本发明所述锂离子电池在正极中添加补锂剂，可以提高正极脱锂能量密度，起到负极补锂的作用，且脱出的锂有助于维持负极结构的稳定性，提升全电池的放电能量，提升电芯能量密度。负极极片为三层结构设计，底端为涂碳铜箔，将预锂化高首效的硅氧材料置于中间层，未预锂化常规首效的硅氧材料置于顶层。使用涂碳铜箔可提升极片动力学以及降低极片界面阻抗，且通过此三层结构设计既可满足的高能量密度需求，又可使得预锂变得可控又均匀。

优选地，所述涂碳铝箔的厚度为8～12μm，例如：8μm、9μm、10μm、11μm或12μm等。

优选地，所述预锂化硅氧材料层的厚度为70～90μm，例如：70μm、75μm、80μm、85μm或90μm等。

优选地，所述未预锂化硅氧材料层的厚度为30～50μm，例如：30μm、35μm、40μm、45μm或50μm等。

优选地，所述补锂添加剂包括Li_xNiO₂和/或LiFeO₂，其中，x为1～2，例如：1、2等，