一种锂离子电池的制作方法

本发明属于锂电池，特别是涉及一种锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池相对于铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池具有更高的能量密度、循环寿命长等优点，当前已广泛应用于各个领域。

2、尖晶石结构的镍锰酸锂(lini0.5mn1.5o4)具有三维扩散通道，其理论放电比容量可达147mah/g，电压平台高达4.7v。相比目前市面常用的电池体系(磷酸铁锂体系、三元体系)具有更高的能量密度与功率密度，同时由于不含钴，具有低成本的优势，适用于动力电池和大规模储能应用，是未来锂离子电池发展中最具前途与吸引力的正极材料之一。

3、然而，镍锰酸锂商业化的主要障碍在于正极电解质界面(cei)的稳定性。目前的电解液仍依赖于早期开发的有机体系，主要是基于各种碳酸酯溶剂与lipf6的组合，稳定工作电压上限一般限制在4.5v(vs.li+/li)左右，高电压下电解液会持续分解，痕量氟化氢侵蚀正极，电池的高温性能及寿命产生严重劣化。除此之外，正极材料层中锰含量越高，电池的比容量就越大，但是随着锰含量的增加，电池的循环寿命会变差，提高电池比容量的同时难以兼顾循环寿命。

4、对于电动汽车来说，其要求电池具有低的内阻、长的存储寿命及循环寿命。较低的内阻有利于汽车具有较好的加速性能及动力性能，在混合动力车上应用时，其可以更大程度的回收能量及提高燃油效率。长的存储寿命和循环寿命是为了电池能够具有长期的可靠性，在汽车的正常使用周期内保持良好的性能。电解液与正负极的相互作用对这些性能具有较大的影响。因此，如何有效改善高电压下锂离子电池的高温性能和循环性能是目前的一个行业难题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：针对现有的镍锰酸锂正极材料电池在高电压下高温性能和循环性能变差的问题，提供一种锂离子电池。

2、为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和非水电解液，所述正极包括正极材料层，所述正极材料层包括结构式(1)所示的化合物：

3、linixmn2-xmyorbp    结构式(1)

4、所述结构式(1)中，0≤x≤1，0.01≤y≤0.5，2≤r≤4，0≤p≤4，r+p≤4，元素m包括mg和cr中的一种或两种，以及包括zr、zn、cu、fe、v、ti、sr、sb、sn、y、w、al、nb中的零种、一种或多种，元素b包括f、cl、br中的至少一种；

5、所述非水电解液包括非水有机溶剂、添加剂和锂盐；

6、所述添加剂包括含硼锂盐型添加剂及结构式2所示的化合物：

7、

8、其中，n为0或1，a选自c或o，x选自r1、r2各自独立选自h、r1和r2不同时选自h，且x、r1和r2中至少含有一个硫原子；

9、所述锂离子电池的上限工作电压≥4.75v，其满足以下条件：

10、0.05≤(u*v)/(100*w)≤80，且10≤u≤500，0.01≤w≤1，0.2≤v≤1.8；

11、其中，u为正极材料层中mg和cr元素的质量含量，单位为ppm；

12、w为非水电解液中结构式2所示的化合物的质量百分含量，单位为wt％；

13、v为非水电解液中含硼锂盐型添加剂的质量百分含量，单位为wt％。

14、可选地，所述非水电解液满足以下条件：

15、0.06≤(u*v)/(100*w)≤30。

16、可选地，所述正极材料层中mg和cr元素的质量含量u为10～200ppm。

17、可选地，所述非水电解液中结构式2所示的化合物的质量百分含量w为0.05～0.5wt％。

18、可选地，所述非水电解液中含硼锂盐型添加剂的质量百分含量v为0.2～1.5wt％。

19、可选地，所述含硼锂盐型添加剂包括双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的一种或多种。

20、可选地，所述结构式2所示的化合物包括以下化合物中的一种或多种：

21、

22、

23、可选地，所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯、线状碳酸酯、羧酸酯和醚类中的一种或多种。

24、可选地，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或多种。

25、可选地，所述线状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的一种或多种。

26、可选地，所述羧酸酯包括醋酸甲酯、醋酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯和三甲基乙酸乙酯中的一种或多种。

27、可选地，所述醚类包括乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚中的一种或多种。

28、可选地，所述非水电解液还包括基础添加剂，所述基础添加剂包括磺酸内酯类化合物、环状硫酸酯类化合物、环状碳酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物和腈类化合物中的一种或多种。

29、可选地，所述磺酸内酯类化合物包括1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯或1,3-丙烯磺内酯中的至少一种。

30、可选地，所述环状硫酸酯类化合物包括硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯或甲基硫酸乙烯酯中的至少一种。

31、可选地，所述环状碳酸酯类化合物包括氟代碳酸酯、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、双氟代碳酸乙烯酯或结构式2所示化合物中的至少一种：

32、

33、所述结构式2中，r21、r22、r23、r24、r25、r26各自独立地选自氢原子、卤素原子、c1-c5基团中的一种。

34、可选地，所述磷酸酯类化合物包括三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三乙基硅烷)磷酸酯或结构式3所示化合物中的至少一种：

35、

36、所述结构式3中，r31、r32、r33各自独立地选自c1-c5的饱和烃基、c1-c5的不饱和烃基、c1-c5的卤代烃基、-si(cmh2m+1)3，m为1～3的自然数，且r31、r32、r33中至少有一个为不饱和烃基。

37、可选地，所述硼酸酯类化合物包括三(三甲基硅烷)硼酸酯和三(三乙基硅烷)硼酸酯中的至少一种。

38、可选地，所述腈类化合物包括丁二腈、戊二腈、乙二醇双(丙腈)醚、己烷三腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈中的至少一种。

39、本发明提供的锂离子电池，通过控制正极材料层中mg和cr元素的含量、以及电解液中含硼锂盐型添加剂和结构式2所示的化合物的含量，能够抑制jahn-teller效应，在正负极能够形成含有s和c的交联界面膜，兼顾膜的刚性与柔韧性，稳固界面层，抑制活性锂穿梭速度，有效抑制高压下电解液的溶剂分解破坏电极结构，保证电池体系整体的稳定性，调节正极材料层中mg和cr元素的含量以及电解液中含硼锂盐型添加剂及结构式2所示的化合物的含量使其满足0.05≤(u*v)/(100*w)≤80的关系式，保证电池的长循环稳定性及高温存储性能。