[发明专利]一种锂离子电池

说明书

为克服现有锂离子电池在高工作电压下存在钝化膜分解和金属离子溶出的问题，本发明提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片和非水电解液，所述正极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体上的正极材料层，所述正极片的电阻率小于等于1500Ω·cm；所述非水电解液包括有非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括1,3‑丙烷磺酸内酯、1,4‑丁烷磺酸内酯、1,3‑丙烯磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种环状磺酸酯；所述锂离子电池满足以下条件：0.3≤m*d/f≤20，且70≤d≤150，3≤f≤30，0.01≤m≤3。本发明提供的锂离子电池在化成时形成较为稳定的界面膜，有利于提高正极活性材料的结构稳定性，抑制金属离子的溶出，同时避免循环过程中对非水电解液的消耗分解。

技术领域

本发明属于储能装置技术领域，具体涉及一种锂离子电池。

背景技术

与传统电池相比，锂离子电池具有高的工作电压、高能量密度、长循环寿命及环境友好等众多优点，目前己广泛应用于手机、平板电脑、相机等数码产品中，且随着国家对新能源项目的需求与支持，锂离子电池应用正向储能电网及电动汽车领域延伸，展现了锂离子电池应用的广阔前景。

提升电池的中值工作电压与提高电极材料的放电比容量是获得高比能量锂离子电池的两个重要手段，这同时要求电解液中的溶剂、锂盐及相关的电极/电解液界面层在工作电压范围内具有良好的化学、电化学及力学稳定性。然而，在传统碳酸酯溶剂与锂盐LiPF₆组成的电解液体系中，电池中的水分会与锂盐反应生成HF酸破坏正负极钝化膜，尤其是电极工作电压高于4.3V vs Li/Li⁺时，电解液氧化稳定性差、高温下锂盐易分解生成酸性腐蚀物质导致正极过渡金属离子溶出等问题。因此，电解液会在正极材料表面发生氧化分解副反应进而恶化循环寿命，并且带来一定的安全性隐患。另一方面，金属离子溶出促使正极材料相变加剧，内部应力积累，导致材料的非晶化和结构坍塌破裂，从而严重影响正极活性材料与集流体或正极活性材料之间的粘结力，出现正极片掉粉，导致电池容量衰减和动力学性能变差。

锂离子电池的以上特点对电池极片工艺和电解液提出了非常高的要求，开发与之相匹配的电解液是实现锂离子电池在电动车与储能方向上产业化进一步发展的必然途径，如何合理设计正极片，从而得到兼顾动力学性能以及其它电化学性能的电池是目前行业内普遍面临的问题。

发明内容

针对现有锂离子电池在高工作电压下存在钝化膜分解和金属离子溶出的问题，本发明提供了一种锂离子电池。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

本发明提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片和非水电解液，所述正极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体上的正极材料层，所述正极片的电阻率小于等于1500Ω·cm；

所述非水电解液包括有非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种环状磺酸酯；

所述锂离子电池满足以下条件：

0.3≤m*d/f≤20，且70≤d≤150，3≤f≤30，0.01≤m≤3；

其中，d为正极片的厚度，单位为μm；

f为正极材料层与正极集流体之间的粘结力，单位为N/m；

m为非水电解液中环状磺酸酯的质量百分含量，单位为％。

可选的，所述锂离子电池满足以下条件：

0.6≤m*d/f≤10。

可选的，所述正极片的电阻率为30～500Ω·cm。

可选的，所述正极片的厚度d为80～130μm。