一种锂离子二次电池的制作方法

专利2025-05-24  13


本发明涉及锂电池的,具体涉及一种锂离子二次电池。


背景技术:

1、随着便携式电子设备及电动汽车等新能源产业的快速发展,对高性能锂离子电池的需求日益增长,对锂离子电池的能量密度提出了更高要求,传统的石墨负极材料由于能量密度有限,难以满足这些高性能应用的需求。硅材料因其极高的理论容量(高达4200mah/g)而备受关注,被认为是提升锂离子电池能量密度的关键材料之一。然而,硅基材料在充放电过程中存在严重的体积膨胀问题,这限制了其商业化应用。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题,提供一种锂离子二次电池,所述电池在负极采用了特定结构的硅碳材料。通过在电解液中添加包括2,2-二氟乙酸乙酯和/或其衍生物的第一添加剂以及包括1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和/或其衍生物的第二添加剂,当第一添加剂的质量占比以及第二添加剂的质量占比满足特定关系且调控所述硅碳材料的开孔体积在合适的范围内,能够有效改善电池的低温性能,兼顾电池的高温性能,以及改善电池的循环性能。

2、为了实现上述目的,本发明提供了一种锂离子二次电池,所述电池包括正极片、负极片和电解液;

3、所述负极片包括负极活性材料,所述负极活性材料包括碳基材料和硅基材料;所述硅基材料包括硅碳材料;所述硅碳材料包括内核和包覆在内核上的碳包覆层,所述内核包括多孔碳基底和分布在多孔碳基底孔隙内的硅材料;所述硅碳材料的开孔体积记为vcm3/g;

4、所述电解液包括第一添加剂,所述第一添加剂包括2,2-二氟乙酸乙酯和/或其衍生物;以所述电解液的总质量计,第一添加剂的质量占比记为a1%;

5、所述电解液包括第二添加剂,所述第二添加剂包括1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和/或其衍生物;以所述电解液的总质量计,第二添加剂的质量占比记为a2%;

6、a1和a2满足:5≤a1+a2≤30;

7、v满足:0.0001≤v≤0.1。

8、本发明采用上述技术方案具有以下有益效果:

9、(1)本发明提供的锂离子二次电池,通过调整第一添加剂、第二添加剂的质量占比,以及调整硅碳材料的开孔体积,能够有效改善电池的低温性能,兼顾电池的高温性能,以及改善电池的循环性能。

10、(2)本发明提供的锂离子二次电池,通过进一步在电解液中加入腈类化合物,腈类化合物在正极材料表面形成保护膜,有效阻止了电解液与正极材料的直接接触,降低了电解液在高温下的分解速率,能够提高锂离子电池的高温性能,使兼顾低温性能和高温性能。

11、(3)本发明提供的锂离子二次电池,通过进一步调整硅碳复合材料的dv50,可减小硅碳材料的体积变化,使硅碳材料受应力更为均匀,降低膨胀率,从而有效减少局部应力集中,降低颗粒破碎和粉化的风险,增强硅碳材料的结构稳定性,提升电池的循环性能。

12、(4)本发明提供的锂离子二次电池,通过进一步调整正极活性材料的dv50,有利于增加极片中正极活性材料与电解液的接触面积,提高电池的容量和能量密度;还有利于腈类化合物中的氰基与正极金属元素配位,减少金属元素溶出,提升正极片界面稳定性。

13、在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本文中,在没有特别说明的情况下,数据范围均包括端点。



技术特征:

1.一种锂离子二次电池,其特征在于,所述电池包括正极片、负极片和电解液;

2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于,

3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述电解液还包括腈类化合物;以所述电解液的总质量计,腈类化合物的质量占比记为n%;

5.根据权利要求4所述的锂离子二次电池,其特征在于,

6.根据权利要求4所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述硅碳材料的dv50记为d1μm,d1和a1满足:1≤a1/d1≤3;

7.根据权利要求4所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述正极片包括正极活性材料,所述正极活性材料包括过渡金属锂氧化物,所述过渡金属锂氧化物的分子式为lixcoym1-yo2,其中,0≤x≤1,0≤y≤1,m包括ni、mg、zn、ga、ba、al、fe、cr、sn、v、mn、sc、ti、nb、mo、zr中的一种或多种;

8.根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述硅碳材料包括碳包覆层,碳包覆层的厚度为10nm-500nm;

9.根据权利要求1-8任一项所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述碳基材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硬碳和软碳中的至少一种;

10.根据权利要求1-8任一项所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述电解液包括有机溶剂,所述有机溶剂包括碳酸酯溶剂和/或羧酸酯溶剂;


技术总结
本发明涉及锂电池的技术领域,提供了一种锂离子二次电池。该锂离子二次电池中,负极片包括硅碳材料;硅碳材料包括多孔碳基底和分布在多孔碳基底孔隙内的硅材料;硅碳材料的开孔体积记为V cm<supgt;3</supgt;/g;电解液包括第一添加剂和第二添加剂,第一添加剂包括2,2‑二氟乙酸乙酯和/或其衍生物,第二添加剂包括1,1,2,2‑四氟乙基‑2,2,3,3‑四氟丙基醚和/或其衍生物;第一添加剂和第二添加剂的质量占比分别记为A1%和A2%;A1和A2满足5≤A1+A2≤30;V满足0.0001≤V≤0.1,能够有效改善电池的低温性能,兼顾电池的高温性能,以及改善电池的循环性能。

技术研发人员:付祥南,伍思泳,曾长安
受保护的技术使用者:珠海冠宇电池股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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