[发明专利]一种长寿命锂离子电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，特别涉及一种长寿命锂离子电池及其制备方法。

背景技术

电动汽车、风/光发电和智能电网等战略性新兴产业的发展都需要先进电池技术的支撑，其中锂离子电池具有体积小、重量轻、循环寿命长、使用温度范围宽和功率特性好等优点，是其中重要的发展方向和热点。

锂离子电池在长期循环和储存过程中，会引起电池性能的衰降，主要表现为电池容量的衰减、内阻的增加和功率性能降低，影响其使用寿命的因素主要有以下几方面：(1)体积效应。由于电池正、负极活性材料在充放电时存在体积效应(钴酸锂：1.9％；三元：3％；锰酸锂：6.5％；磷酸铁锂：6.8％；石墨：13.1％；硅：300％；一氧化硅：200％；钛酸锂：几乎为零，但与之配对的正极有体积效应)，导致正、负极会出现反复的收缩与膨胀，体积变化产生的应力一方面使得活性材料颗粒碎裂、容量降低，另一方面导致活性物质与集流体的结合力降低，甚至出现活性物质脱落，电池容量衰减。(2)石墨负极表面固体电解质(SEI)膜。石墨负极表面的SEI膜在循环或储存过程不断分解、重组并增厚，造成电池内部可循环Li⁺的持续消耗、阻抗增加，电池容量下降。(3)正极活性材料溶解。在电池长期循环和储存过程中，由于电解液中的锂盐LiPF₆与痕量水反应生成HF，导致正极活性材料溶解，活性物质量减少，生成的金属离子如Mn²⁺、Fe²⁺和Co²⁺等在负极表面被还原、沉积，阻碍Li⁺的传输；同时，电解液部分副反应产物沉积在正极表面，导致其阻抗增加。(4)其它因素。如集流体的腐蚀、粘结剂的分解等。实际上，锂离子电池在实际应用中环境恶劣，尤其是夏季，经常处在55～60℃甚至更高的温度下进行充放电或浮充，同时由于生产过程导致的单体之间性能不一致性问题使得电池配组后的实际循环寿命大打折扣，导致使用寿命达不到用户预期，造成了部分市场推进困难。因此，提高锂离子电池的使用寿命至关重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种长寿命锂离子电池及其制备方法，该锂离子电池的使用寿命明显提高。

本发明的一种长寿命锂离子电池，所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂；其中，添加剂为如R-O-(O＝)C-C-C(＝O)-R₁所示的化合物，R和R₁各自独立地代表烷基C_nH_2n+1、含卤素(Cl、Br、I)的烃基或者碳原子连接有杂环类的取代基，1≤n≤12。

所述正极极片按质量百分比，包括90～99.4％正极活性物质、0.3～4％导电剂、0.3～6％粘结剂和集流体；所述集流体为涂炭铝箔。

所述负极极片按质量百分比，包括90～97.5％负极活性物质、0.5～3％导电剂、2～7％粘结剂和集流体；所述集流体为涂炭铜箔。

所述隔膜包括聚烯烃隔膜基底和陶瓷层。

所述聚烯烃隔膜基底为聚乙烯、聚丙烯中的一种或两种。

所述聚烯烃隔膜基底单面或双面溅射有陶瓷层；所述陶瓷层为Al₂O₃、TiO₂、SiO₂和ZrO₂中的一种，单面厚度为10～500nm，优选20～200nm。

所述锂盐选自LiClO₄、LiCFSO₃、LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiBOB、LiODFB和LiN(CF₃SO₃)₂中的一种或几种，浓度为1～2M。优选LiPF₆，浓度优选1～1.5M。

所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC和碳酸亚乙烯酯VC中的一种或几种。

所述添加剂的加入量为电解液质量的0.001～10％，优选0.001～1％。

本发明的一种长寿命锂离子电池的制备方法，包括：

(1)将正极极片、负极极片和隔膜采用卷绕或叠片的形式制作成锂离子电池电芯，外壳采用铝塑包装膜或钢壳；