锂离子电池及电子设备的制作方法

本申请涉及电池，尤其涉及一种锂离子电池及电子设备。

背景技术：

1、锂离子电池由于具有高比能量、无记忆效应、循环寿命长等优点被广泛应用于3c数码、电动工具、航天、储能、动力汽车等领域，尤其是3c领域对能量密度提出了更高的要求。

2、目前，对于钴酸锂和镍钴锰三元材料体系的锂离子电池，提升能量密度的一个方向是提升负极活性材料的克容量，比如在石墨混入si基负极材料来提升能量密度。然而，由于si基负极材料在锂化后接近300%的体积膨胀，导致颗粒破裂且在破裂后暴露出更大的负极活性面积，继而与电解液的副反应过于激烈，使得电池在循环过程中容量衰减过快。这些不良现象，极大制约了在负极材料中混入高含量si基材料来提升电池能量密度。

3、因此，如何解决具有高含量硅基材料的锂离子电池，在循环过程中容量衰减过快和电芯厚度膨胀过大的难题，以满足用户对电池的高能量密度要求。

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及电子设备，能够通过高含量的si体系实现提升电池能量密度的同时，保证电池在循环过程中容量保持率及控制体积膨胀率，满足电池的安全性能。

2、本申请第一方面提供一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和凝聚态的电解液，所述负极极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体表面的负极材料层；其中，所述负极材料层的负极活性材料中包含有硅基材料；

3、所述电解液的原料包括溶剂、添加剂、锂盐、单体及引发剂；其中，所述添加剂包含氟代碳酸乙烯酯，所述单体包含丙烯酸酯化合物。

4、一些实施方式中，所述丙烯酸酯化合物与所述氟代碳酸乙烯酯的质量比为0.029~0.6。

5、一些实施方式中，所述丙烯酸酯化合物含有至少2个丙烯酸根或至少2个甲基丙烯酸根。

6、一些实施方式中，所述单体在所述电解液中的质量占比为1%~10%。

7、一些实施方式中，所述单体在所述电解液中的质量占比为1%~5%。

8、一些实施方式中，所述硅基材料的含量在所述负极活性材料中的质量占比为a%，所述氟代碳酸乙烯酯的含量在所述电解液中的质量占比为b%，所述丙烯酸酯化合物的含量在所述电解液中的质量占比为c%，其中，b=a*0.5+9.5±m，和/或c= a*0.3+0.7±n；其中，m选自0~2；n选自0~3；a＞0，c＞0。

9、一些实施方式中，所述引发剂选自偶氮类引发剂和过氧化物中的至少一种。

10、一些实施方式中，所述引发剂的含量为所述单体的质量的1%~5%。

11、一些实施方式中，所述引发剂选自偶氮二异丁睛引发剂、偶氮二异庚睛、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。

12、一些实施方式中，所述硅基材料选自sio和sic的至少一种。

13、一些实施方式中，所述硅基材料在所述负极活性材料中的质量占比为3%~30%。

14、一些实施方式中，所述添加剂还包括多腈化合物，所述多腈化合物选自二腈化合物、三腈化合物、四腈化合物中的至少一种。

15、一些实施方式中，所述多腈化合物的含量在所述电解液中的质量占比为1%~10%。

16、一些实施方式中，所述多腈化合物选自丁二腈、戊二腈、己二腈、反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,3,6-己烷三甲腈、乙二醇双(丙腈)醚、1,3,4,6-己烷四腈、1,2,4,5-苯四甲腈、2,3,5,6-吡嗪四腈、醚四腈中的至少一种。

17、一些实施方式中，所述溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、氟代乙酸乙酯、碳酸二甲酯中的至少两种。

18、一些实施方式中，所述锂盐选自lipf6和f2lino4s2中的至少一种，所述锂盐在所述电解液中的浓度为0.8mol/l~1.5mol/l。

19、一些实施方式中，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极材料层，所述正极材料层含有正极活性材料；其中：所述正极活性材料选自钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝、富锂锰基中的至少一种。

20、本申请第二方面提供一种电子设备，其包括上述的锂离子电池。

21、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

22、本申请的锂离子电池，在负极活性材料中加入高含量的硅时，通过在锂离子电池中采用上述电解液，即可有效抑制si颗粒的膨胀和容量保持率的不足，使锂离子电池具有更高的能量密度的同时，全面改善了包括电池首效、循环过程中容量保持率、体积膨胀在内的优异电性能及更好应对过充、针刺、挤压、跌落时的安全性能。

23、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，其特征在于，包括正极极片、负极极片、隔膜和凝聚态的电解液，所述负极极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体表面的负极材料层；其中，所述负极材料层的负极活性材料中包含有硅基材料；

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的锂离子电池，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述引发剂选自偶氮类引发剂和过氧化物中的至少一种；

7.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁睛引发剂、偶氮二异庚睛、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于：

11.根据权利要求1至4、6至10中任一项所述的锂离子电池，其特征在于：

12.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极材料层，所述正极材料层含有正极活性材料；其中：

13.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至12中任一项所述的锂离子电池。

技术总结本申请涉及一种锂离子电池及电子设备。锂离子电池包括正极极片、负极极片、隔膜和凝聚态的电解液，负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体表面的负极材料层；其中，负极材料层的负极活性材料中包含有硅基材料；电解液的原料包括溶剂、添加剂、锂盐、单体及引发剂；其中，添加剂包含氟代碳酸乙烯酯，单体包含丙烯酸酯化合物。本申请提供的方案，能够通过高含量的Si体系实现提升电池能量密度的同时，保证电池在循环过程中容量保持率及控制体积膨胀率，满足电池的安全性能。技术研发人员：李枫,柳凯宁,于立娟,胡大林,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：2024/11/4