[发明专利]一种锂离子电池

说明书

本发明属于二次电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池，包括正极片、隔离膜、负极片、电解液以及壳体，所述壳体将正极片、隔离膜、负极片和电解液封装，所述隔离膜用于将所述正极片和所述负极片分隔，所述电解液中含硫物质的含量为awt％，所述正极片的正极活性物质中的铁元素含量为zwt％，所述电解液中锂盐浓度为cmol/L，锂离子电池满足以下关系式：a＝0.016*z+c。本发明的一种锂离子电池具有良好的动力学性能，具有良好的使用寿命和具有良好的安全性。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其能量密度高，功率密度好而被广泛应用。随着科技的发展，工具电动化已成为趋势。与铅酸电池相比，磷酸铁锂电池具有高能量密度、长循环寿命、高工作电压、较低的自放电率、环境友好等突出优势。和三元锂离子电池相比，磷酸铁锂电池有长循环寿命，高安全性等优点。

但现有的磷酸铁锂电池的动力学性能和稳定性较差，因此，亟需一种解决上述问题的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池，具有更好的动力学性能，具有更好的使用寿命，更好的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池，包括正极片、隔离膜、负极片、电解液以及壳体，所述壳体将正极片、隔离膜、负极片和电解液封装，所述隔离膜用于将所述正极片和所述负极片分隔，所述电解液中含硫物质的含量为awt％，所述正极片的正极活性物质中的铁元素含量为zwt％，所述电解液中锂盐浓度为cmol/L，锂离子电池满足以下关系式：a＝0.016*z+c。

锂离子电池在工作过程中涉及电子传导、离子传导、电化学反应、化学反应等，对于橄榄石结构的正极材料中，铁金属的溶出对锂离子电池的容量和安全等会造成重大影响，因此合理的搭配负极或电解液中的添加剂会有效限制铁金属的溶出和在负极上沉积。

对于磷酸铁锂电池，铁金属的溶出对锂离子电池的容量和安全等会造成重大影响；而不同材料的铁元素含量不同，从而又有不同程度的铁溶出，而电解液中的含硫物质会促进在正极形成CEI膜、负极形成SEI膜，在正极形成CEI膜有效的阻止正极活性物质中铁元素的溶出，负极形成SEI膜有效的阻止铁溶入负极。但是CEI膜、SEI膜又不能太厚，过厚会增加锂离子迁移距离，影响电池的动力学性能，CEI膜、SEI膜又不能过薄，过薄会导致起不到防止铁溶出的效果，同时，由于锂盐易分解产生HF从而腐蚀SEI膜，SEI膜再形成，不断地消耗锂离子导致循环下降，所以本发明根据材料的Fe含量、来调整电解液中含硫及硫的化合物含量与锂盐浓度(锂盐占电解液的含量)配比，使得CEI膜、SEI膜达到合适的厚度，电池的性能达到最佳。

本发明中正极活性物质中的铁金属元素通过电感耦合等离子体光谱法(ICP)试验完成。通过提前测试正极材料活性物质中铁的量，来调整负极或电解液中的含硫及硫的化合物含量来达到最佳的配比，做出性能优异的锂离子电池，从而使锂离子电池具有优异的动力学性能和稳定性，具有良好的循环性能。

优选地，所述正极活性物质为橄榄石型材料，正极活性物质的分子式为LiFe_xM_1-xPO₄，M为Mg、Ni、V、Mn中的一种或几种金属元素，x取值范围为：0＜x＜1。

优选地，所述含硫物质包括亚硫酸乙二醇酯、乙二醇亚硫酸酯、亚硫酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、硫酸乙二醇酯、乙二醇硫酸酯、亚乙基硫酸酯、环丙烷亚硫酸盐、硫酸丙烯酯、1,4丁烷磺酸内酯、1,3-丙烷磺酸内酯、4-甲基硫酸亚乙酯、4-甲基亚硫酸亚乙酯、甲烷二磺酸亚甲酯、4-甲基亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丁烯酯、4-甲基硫酸乙烯酯、乙烯基亚硫酸乙烯酯、3氟代丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯基-磺酸内酯中的一种或几种。

优选地，所述电解液中含硫物质的含量为1～4wt％。