[发明专利]一种锂离子电池

说明书

本发明提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极活性物质，所述正极活性物质包括掺杂有Al、Mg、Ti、Zr、Ni、Mn、Y、La、Sr、W、Sc中的一种或多种元素的钴酸锂颗粒，所述锂离子电池在0％SOC下，所述正极活性物质中锂元素与钴元素的摩尔比为A，所述锂离子电池在100％SOC下，所述正极活性物质中锂元素与钴元素的摩尔比为B，0.62≤A‑B≤0.655。本发明提供的锂离子电池在高电压下具有较好的循环性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，涉及二次电池技术领域。

背景技术

自锂离子电池从商业化以来，由于它的比能量高、循环性能好，被广泛用于笔记本、手机等数码领域。但是，随着人类对电子设备需求的不断提高，对锂离子电池的能量密度也随之提出了更高的要求，锂离子电池的能量密度与锂离子电池的体积、放电电压平台以及放电容量有很大的关系，因此提升锂离子电池的放电电压平台成为提升能量密度的有效手段之一。

然而，当锂离子电池充电到4.2V以上时，正极活性物质LiCoO₂中的锂离子脱出并形成Li_1-xCoO₂(0≤x≤0.5)，当充电电压提高至4.4V以上时，更多的锂离子从正极活性物质中脱出，脱出锂离子后的LiCoO₂也由六方晶系不断向单斜晶系转变，而转变后的单斜晶系的LiCoO₂将不再具有可逆的锂离子脱嵌能力，同时，当锂离子电池的充电电压达到4.4V及以上后，正极活性物质与电解液的副反应也会逐渐加剧，因此，随着充电电压的不断提高，正极活性物质的可逆容量不断降低，导致锂离子电池的循环性能变差，限制了锂离子电池的应用，这也是目前商业应用的正极活性物质钴酸锂的可逆容量远小于其理论容量(274mAh/g)的重要原因之一，因此，如何在高电压下提高锂离子电池的循环性能，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种锂离子电池，用于提高锂离子电池在高电压下的循环性能。

本发明提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极活性物质，所述正极活性物质包括掺杂有Al、Mg、Ti、Zr、Ni、Mn、Y、La、Sr、W、Sc中的一种或多种元素的钴酸锂颗粒，所述锂离子电池在0％SOC下，所述正极活性物质中锂元素与钴元素的摩尔比为A，所述锂离子电池在100％SOC下，所述正极活性物质中锂元素与钴元素的摩尔比为B，0.62≤A-B≤0.655。

本发明提供一种锂离子电池，其包括正极活性物质，所述正极活性物质包括掺杂有Al、Mg、Ti、Zr、Ni、Mn、Y、La、Sr、W、Sc中的一种或多种元素的钴酸锂颗粒，对钴酸锂颗粒进行元素掺杂有助于提高正极活性物质的结构稳定性，同时，正极活性物质的结构稳定性还受到充放电制度的影响，当使用一定的充放电制度对包括上述正极活性物质的锂离子电池进行充放电时，在0％SOC下，测试正极活性物质中锂元素与钴元素的摩尔比，记为A，在100％SOC下，测试正极活性物质中锂元素与钴元素的摩尔比，记为B，当0.62≤A-B≤0.655时，则表明包括该正极活性物质的锂离子电池在该充放电制度下，正极活性物质具有较好的结构稳定性，包括该正极活性物质的锂离子电池具备较好的循环性能，否则，锂离子电池的循环性能无法满足使用需求，需要对正极活性物质或者充放电制度进行相应的调整以满足0.62≤A-B≤0.655，本发明所指的高电压是指锂离子电池的充电截止电压在4.4V以上。综上，本发明提供一种锂离子电池，当所述锂离子电池在0％SOC下，所述正极活性物质中锂元素与钴元素的摩尔比为A，所述锂离子电池在100％SOC下，所述正极活性物质中锂元素与钴元素的摩尔比为B，0.62≤A-B≤0.655时，则说明该锂离子电池在高电压下具有较好的循环性能。

在一种具体实施方式中，为了提高正极活性物质的结构稳定性，还可以对正极活性物质进行包覆，具体地，所述正极活性物质还包括包覆在所述钴酸锂颗粒至少部分外表面的包覆层，所述包覆层包括金属氟化物、金属氧化物、金属硼酸盐化合物、金属磷酸盐化合物中的一种或多种。