[0073] 具体的,所述正极活性材料选自LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2、LiCox’L(1-x’)O2、LiNix”L’y’Mn(2-x”-y’)O4、Liz’MPO4中的至少一种,其中,L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe中的至少一种,0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1,0<x+y+z≤1,0
[0074] 所述隔膜为锂离子电池领域的常规隔膜,因此本发明不需要再做详细的限定。
[0075] 本发明实施例提供的锂离子电池,由于采用了上述所述的非水电解液,能够抑制电解液在正负极材料表面的分解,使得锂离子电池的性能得到了很大的提升。
[0076] 为了更好的说明本发明的技术方案,下面结合具体实施例进行说明。
[0077] 实施例1
[0078] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例1所示质量百分含量的组分。
[0079] 实施例2
[0080] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例2所示质量百分含量的组分。
[0081] 实施例3
[0082] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例3所示质量百分含量的组分。
[0083] 实施例4
[0084] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例4所示质量百分含量的组分。
[0085] 实施例5
[0086] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例5所示质量百分含量的组分。
[0087] 实施例6
[0088] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例6所示质量百分含量的组分。
[0089] 实施例7
[0090] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例7所示质量百分含量的组分。
[0091] 实施例8
[0092] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例8所示质量百分含量的组分。
[0093] 实施例9
[0094] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例9所示质量百分含量的组分。
[0095] 实施例10
[0096] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例10所示质量百分含量的组分。
[0097] 实施例11
[0098] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例11所示质量百分含量的组分。
[0099] 实施例12
[0100] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例12所示质量百分含量的组分。
[0101] 实施例13
[0102] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1实施例13所示质量百分含量的组分。
[0103] 实施例14
[0104] 一种4.4V LiCoO2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表2实施例14所示质量百分含量的组分。
[0105] 实施例15
[0106] 一种4.4V LiCoO2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表2实施例15所示质量百分含量的组分。
[0107] 实施例16
[0108] 一种4.4V LiCoO2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表2实施例16所示质量百分含量的组分。
[0109] 实施例17
[0110] 一种4.4V LiCoO2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表2实施例17所示质量百分含量的组分。
[0111] 实施例18
[0112] 一种4.4V LiCoO2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表2实施例18所示质量百分含量的组分。
[0113] 实施例19
[0114] 一种4.4V LiCoO2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表2实施例19所示质量百分含量的组分。
[0115] 实施例20
[0116] 一种4.4V LiCoO2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表2实施例20所示质量百分含量的组分。
[0117] 对比例1
[0118] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1对比例1所示质量百分含量的组分。
[0119] 对比例2
[0120] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1对比例2所示质量百分含量的组分。
[0121] 对比例3
[0122] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1对比例3所示质量百分含量的组分。
[0123] 对比例4
[0124] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1对比例4所示质量百分含量的组分。
[0125] 对比例5
[0126] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1对比例5所示质量百分含量的组分。
[0127] 对比例6
[0128] 一种4.2V LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表1对比例6所示质量百分含量的组分。
[0129] 对比例7
[0130] 一种4.4V LiCoO2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表2对比例7所示质量百分含量的组分。
[0131] 对比例8
[0132] 一种4.4V LiCoO2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表2对比例8所示质量百分含量的组分。
[0133] 对比例9
[0134] 一种4.4V LiCoO2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表2对比例9所示质量百分含量的组分。
[0135] 对比例10
[0136] 一种4.4V LiCoO2/人造石墨电池,包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液,其中,所述电解液为非水电解液,且以所述非水电解液的总重量为100%计,含有表2对比例10所示质量百分含量的组分。
[0137] 为了验证本发明的锂离子电池非水电解液对电池性能的影响,下面对上述实施例1~20及对比例1~10制备的锂离子电池进行相关的性能测试。测试的性能包括高温循环性能测试、高温储存性能测试,各项的具体测试方法如下:
[0138] 一、高温循环性能测试
[0139] 将实施例1~20及对比例1~10制备的锂离子电池置于恒温45℃的烘箱中,以1C的电流恒流充电至4.2V(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池)或4.4V(LiCoO2/人造石墨电池),再恒压充电至电流下降至0.02C,然后以1C的电流恒流放电至3.0V,如此循环,记录第1次的放电容量和最后一次的放电容量。
[0140] 按下式计算高温循环的容量保持率:
[0141] 容量保持率=最后一次的放电容量/第1次的放电容量×100%。
[0142] 二、高温储存性能测试
[0143] 将化成后的锂离子电池在常温下用1C恒流恒压充至4.2V(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池)或4.4V(LiCoO2/人造石墨电池),测量电池初始放电容量及初始电池厚度,然后在60℃环境中储存30天后,以1C放电至3V,测量电池的保持容量和恢复容量及储存后电池厚度。计算公式如下:
[0144] 电池容量保持率(%)=保持容量/初始容量×100%;
[0145] 电池容量恢复率(%)=恢复容量/初始容量×100%;
[0146] 厚度膨胀率(%)=(储存后电池厚度-初始电池厚度)/初始电池厚度×100%。
[0147] 表1实施例1~13及对比例1~6的非水电解液制成电池后相应电池的性能
[0148]
[0149] 从表1的数据可见,对比对比例1与实施例1~实施例4,分别添加结构式I所示化合物1、化合物2、化合物3或化合物5,能够明显电池的高温储存性能及高温循环性能。
[0150] 其中,45℃、1C循环500次电池容量保持率从65.5%分别提高到80.3%、81.6%、80.9%、84.8%;
[0151] 60℃存储30天,电池容量保持率从70.5%分别提高到80.3%、82.6%、80.5%、84.9%;电池厚度膨胀率从21.6%分别下降到10.8%、11.8%、12.9%、13.8%。
[0152] 对比实施例5与实施例1、实施例6~实施例7,随化合物1添加量增加,能够进一步提高电池的高温储存及高温循环性能。对比实施例8~13与实施例1、对比例2~6的测试结果,在结构式I所示的化合物1基础上,进一步添加常规添加剂(VC、FEC、PS、DTD)或新型锂盐(LiN(SO2F)2),也能够进一步提高电池的高温储存及高温循环性能。
[0153] 可见,本发明提供的锂离子电池非水电解液可以有效的改善锂离子电池的高温储存性能及高温循环性能。
[0154] 表2实施例14~20及对比例7~10的非水电解液制成电池后相应电池的性能
[0155]
[0156] 从表2的数据可见,对比对比例7与实施例14~实施例15,分别添加结构式I所示化合物1、化合物5,能够明显电池的高温储存性能及高温循环性能。
[0157] 其中,45℃、1C循环300次电池容量保持率从60.1%分别提高到70.4%、72.1%、;
[0158] 60℃存储30天,电池容量保持率从62.5%分别提高到72.1%、73.5%;电池厚度膨胀率从25.5%分别下降到15.5%、16.7%。
[0159] 对比实施例14、实施例16~实施例20的测试结果可知,在结构式I所示的化合物1基础上,进一步添加常规添加剂(FEC、PS、SN、ADN),也能够进一步提高电池的高温储存及高温循环性能。
[0160] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。