一种锂离子电池的制作方法

本申请涉及锂离子电池，尤其涉及一种锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池因为其能量密度大、循环寿命长等优点使其成为笔记本电脑、手机、相机等消费类电子产品以及新能源车等产品的首选储能载体。

2、随着应用产品的不断发展，对于锂离子电池的性能要求也越来越高，尤其是当运行条件偏离室温时，例如极低温条件下(≤-10℃)，电解液的离子电导率降低，锂离子在电解液中溶剂化/去溶剂化都变得更加困难，同时锂离子在固相的正负极材料以及电极材料与电解液界面（包括sei膜和cei膜）的迁移速率也会大幅度降低，造成电芯极化；放电时会导致电芯电压提前达到设定截止电压，进而导致实际放电容量减少，电池性能严重恶化，甚至可能引起电池失效并产生安全隐患。锂离子电池在低温环境的性能恶化会限制应用产品的使用场景。

3、针对锂离子电池低温性能恶化的问题，目前的改善手段主要聚焦于开发低粘度溶剂，比如采用羧酸酯替代碳酸酯，但羧酸酯的电化学窗口比碳酸酯更窄，导致在循环后期电池阻抗累增，进而产生析锂现象，导致电池失效，仍不能有效解决锂离子电池在极低温环境下的应用限制问题。

技术实现思路

1、为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种锂离子电池，能够在正负极界面形成稳定且低阻抗的钝化层，提高低温下的电导率，同时降低低温环境下正极和负极侧的极化作用，提升锂离子电池的低温大倍率放电和低温长循环性能。

2、本申请提供一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，所述正极极片包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体表面的正极材料层，所述正极材料层包括磷酸钛铝锂；

3、所述电解液包括添加剂a，所述添加剂a的化学结构式如式i所示：

4、；

5、其中，r1、r2、r3各自独立地选自被氟取代或未取代的碳原子不超过4的烃基。

6、在一些可选实施方式中，所述正极极片与所述电解液满足：

7、；

8、其中，c（%）表示所述电解液中添加剂a的质量百分含量；

9、l（%）表示所述正极材料层中磷酸钛铝锂的质量百分含量；

10、f（g/ah）表示所述锂离子电池中电解液的注液系数；

11、d（μm）表示所述正极材料层中磷酸钛铝锂的d50粒径。

12、在一些可选实施方式中，所述电解液中添加剂a的质量百分含量c%满足：0.3≤c≤1.2。

13、在一些可选实施方式中，所述正极材料层中磷酸钛铝锂的质量百分含量l%满足：0.5≤l≤1.0。

14、在一些可选实施方式中，所述锂离子电池中电解液的注液系数f（g/ah）满足：1.5≤f≤1.8。

15、在一些可选实施方式中，所述正极材料层中磷酸钛铝锂的d50粒径d（μm）满足：0.2≤d≤0.5。

16、在一些可选实施方式中，所述添加剂a选自以下化合物中的至少一种：正甲基磷酸酐、正乙基磷酸酐、正丙基磷酸酐、正丁基磷酸酐、五氟乙基磷酸酐。

17、在一些可选实施方式中，所述电解液还包括锂盐，所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基亚胺锂、二氟草酸磷酸锂、高氯酸锂中的至少一种；

18、所述电解液中锂盐的质量百分含量为8%～15%。

19、在一些可选实施方式中，所述锂盐包括六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，其中所述电解液中双氟磺酰亚胺锂的质量百分含量为2%～6%。

20、在一些可选实施方式中，所述电解液还包括有机溶剂，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、丙酸乙酯，丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、二氟乙酸乙酯中的至少两种；所述电解液中有机溶剂的质量百分含量为73%～85.2%。

21、在一些可选实施方式中，所述有机溶剂至少包括碳酸丙烯酯和丙酸乙酯，其中所述电解液中丙酸乙酯的质量百分含量为50%～65%。

22、在一些可选实施方式中，所述电解液还包括添加剂b，所述添加剂b包括腈类化合物、碳酸酯化合物、硫酸酯化合物中的至少一种。

23、在一些可选实施方式中，所述腈类化合物选自己二腈、丁二腈、1,3,6-己烷三甲腈、反式己烯二腈、反丁烯二腈、1,2-二(氰乙氧基)乙烷和1,2,3-三(氰乙氧基)丙烷中的至少一种；所述电解液中腈类化合物的质量百分含量为2%～4%。

24、在一些可选实施方式中，所述碳酸酯化合物选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚甲基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯和双氟代碳酸乙烯酯中的至少一种；所述电解液中碳酸酯化合物的质量百分含量为4%～6%。

25、在一些可选实施方式中，所述硫酸酯化合物选自硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、4-甲基硫酸乙烯酯、亚硫酸二甲酯和亚硫酸二乙酯中的至少一种；所述电解液中硫酸酯化合物的质量百分含量为0.5%～1%。

26、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

27、本申请方案，通过在正极材料中增加固态电解质磷酸钛铝锂latp，latp骨架内具有三维离子迁移通道，能够提升锂离子在正极界面的迁移速率，有利于改善电池的充放电性能；同时，latp还能够催化添加剂a磷酸酐化合物在正极界面形成低阻抗且稳定性高的界面保护层，能够提高锂离子电池在低温下的电导率，同时降低极低温环境下正极侧的极化作用，使得锂离子电池在极低温环境下应用能够实现大倍率放电和低温长循环性能。

28、进一步地，本申请通过低粘度溶剂体系和具有高电导率的双氟磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂的锂盐组合，与添加剂a配合联合使用时，能够实现锂离子在溶剂中的快速传输，同时达到降低极低温环境下正负极的极化作用的目的，改善锂离子电池在低温环境中应用时的低温放电性能和循环性能。

29、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，其特征在于，所述正极极片包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体表面的正极材料层，所述正极材料层包括磷酸钛铝锂；

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极极片与所述电解液满足：

3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液中添加剂a的质量百分含量c%满足：0.3≤c≤1.2；

4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述添加剂a选自以下化合物的至少一种：正甲基磷酸酐、正乙基磷酸酐、正丙基磷酸酐、正丁基磷酸酐、五氟乙基磷酸酐。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液还包括锂盐，所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基亚胺锂、二氟草酸磷酸锂、高氯酸锂中的至少一种；

6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，其中所述电解液中双氟磺酰亚胺锂的质量百分含量为2%～6%。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液还包括有机溶剂，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、丙酸乙酯，丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、二氟乙酸乙酯中的至少两种；

8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述有机溶剂至少包括碳酸丙烯酯和丙酸乙酯，其中所述电解液中丙酸乙酯的质量百分含量为50%～65%。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液还包括添加剂b，所述添加剂b包括腈类化合物、碳酸酯化合物、硫酸酯化合物中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述腈类化合物选自己二腈、丁二腈、1,3,6-己烷三甲腈、反式己烯二腈、反丁烯二腈、1,2-二(氰乙氧基)乙烷和1,2,3-三(氰乙氧基)丙烷中的至少一种；所述电解液中腈类化合物的质量百分含量为2%～4%；

技术总结
本申请涉及一种锂离子电池。该锂离子电池包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，正极极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体表面的正极材料层，正极材料层包括磷酸钛铝锂；电解液包括添加剂A，添加剂A的化学结构式如式I所示：；其中，R1、R2、R3各自独立地选自被氟取代或未取代的碳原子不超过4的烃基。本申请技术方案，能够在正负极界面形成稳定且低阻抗的钝化层，提高低温下的电导率，同时降低低温环境下正极和负极侧的极化作用，提升锂离子电池的低温大倍率放电和低温长循环性能。

技术研发人员：肖阳,杨睿,李枫,于丽娟,廖兴群
受保护的技术使用者：深圳市豪鹏科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23