1.本發(fā)明屬于電池材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池和電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

2.鋰離子電池是一種綜合性能優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，因此被廣泛應(yīng)用于3c數(shù)碼電子產(chǎn)品以及新能源汽車等領(lǐng)域，尤其在動(dòng)力電池領(lǐng)域，隨著需求的不斷增長(zhǎng)，目前消費(fèi)端對(duì)電動(dòng)汽車提出了較高的快充要求。

3.聚丙烯酸鈉(paana)作為一種負(fù)極材料粘結(jié)劑，常用于硅基負(fù)極材料，其能夠抑制硅顆粒的膨脹現(xiàn)象，并對(duì)提升負(fù)極片的粘結(jié)力有顯著作用。在含有硅基材料的電池體系中，其存在的問題為較低的快速充放電能力，通常采用聚丙烯酸鋰(paali)作為替代品粘結(jié)劑。聚丙烯酸鋰中側(cè)鏈的陽(yáng)離子由鈉離子全部替換為鋰離子，有利于加快鋰離子的傳輸，因此能夠提高鋰離子電池的快充能力。但是，目前采用paali同樣滿足不了現(xiàn)有的快充需求，因此需要繼續(xù)開發(fā)粘結(jié)劑體系，使得鋰離子電池達(dá)到更高的快充能力。

4.因此，在本領(lǐng)域中，期望開發(fā)一種鋰離子電池體系，其包含的粘結(jié)劑不僅具有良好的粘結(jié)性能，還能夠加快鋰離子的傳輸，同時(shí)電解液能與粘結(jié)劑共同作用，使得制備得到的鋰離子電池具有較高的快充能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池和電子設(shè)備。本發(fā)明通過將聚丙烯酸鋰(paali)進(jìn)一步優(yōu)化，在電解液中加入路易斯酸，由于路易斯酸具有親電子的特征，粘結(jié)劑與電解液接觸后，這些路易斯會(huì)立即與paali中的帶負(fù)電的基團(tuán)(-c＝o)相互絡(luò)合，進(jìn)一步提升羧酸根(-coo-)的電負(fù)性，使得鋰離子更容易解離出來(lái)，從而加快鋰離子的傳輸，提升電池的快充性能。

6.為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

7.第一方面，本發(fā)明提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括正極片、負(fù)極片、電解液和隔膜；所述負(fù)極片包括硅基負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑；所述電解液包括鋰鹽、非水溶劑和路易斯酸添加劑。

8.本發(fā)明通過在電解液中加入路易斯酸小分子與聚丙烯酸鋰中帶負(fù)電的基團(tuán)(-c＝o)相互絡(luò)合，進(jìn)一步提升羧酸根(-coo-)的電負(fù)性，從而使鋰離子更容易解離出來(lái)，也能提高聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的導(dǎo)離子能力，從而加快鋰離子的傳輸，提升電池的快充性能。

9.優(yōu)選地，所述路易斯酸添加劑包括無(wú)機(jī)鹵化物和有機(jī)鹵化物。

10.優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)鹵化物包括bf3、bcl3、alcl3或albr3中的任意一種或至少兩種的組合。

11.優(yōu)選地，所述有機(jī)鹵化物包括三苯基硼和/或三(五氟苯基)硼烷。

12.在本發(fā)明中，三(五氟苯基)硼烷具有更好的電子離域能力，使其中心的b原子具有更低的電子云密度，更易與羧酸根結(jié)合，促進(jìn)鋰離子的解離。

13.優(yōu)選地，所述聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的重均分子量為80萬(wàn)至120萬(wàn)，例如可以為80萬(wàn)、82萬(wàn)、85萬(wàn)、88萬(wàn)、90萬(wàn)、92萬(wàn)、95萬(wàn)、98萬(wàn)、100萬(wàn)、102萬(wàn)、105萬(wàn)、108萬(wàn)、110萬(wàn)、112萬(wàn)、115萬(wàn)、118萬(wàn)、120萬(wàn)。

14.在本發(fā)明中，調(diào)整聚丙烯酸鋰的重均分子量，使得具有較高的粘結(jié)力和較好的溶解能力，分子量過低則會(huì)粘結(jié)力較差，分子量過高則會(huì)難以溶解和分散。

15.優(yōu)選地，所述負(fù)極片中硅基負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的質(zhì)量比為滿足以下條件(a)至(b)中的任意一個(gè)：

16.(a)所述負(fù)極片中硅基負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(80％至96％):(1％至5％):(3％至15％)；

17.(b)所述負(fù)極片中硅基負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(94％至96％):(1％至1.5％):(3％至4.5％)。

18.在本發(fā)明中，所述負(fù)極片中硅基負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的質(zhì)量比例如可以為80％:5％:15％、85％:5％:10％、90％:5％:5％、94％:1.5％:4.5％、95％:5％:5％、96％:1％:3％，優(yōu)選為(94％至96％):(1％至1.5％):(3％至4.5％)。

19.在本發(fā)明中，通過調(diào)整所述負(fù)極片中硅基負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的質(zhì)量比，使得電極片兼具最佳的能量密度和穩(wěn)定的電化學(xué)性能。

20.優(yōu)選地，所述電解液中路易斯酸添加劑的質(zhì)量百分含量為滿足以下條件(c)至(d)中的任意一個(gè)：

21.(c)所述電解液中路易斯酸添加劑的質(zhì)量百分含量為0.01％至5.00％；

22.(d)所述電解液中路易斯酸添加劑的質(zhì)量百分含量為0.5％至3％。

23.在本發(fā)明中，所述電解液中路易斯酸添加劑的質(zhì)量百分含量例如可以為0.01％、0.05％、0.08％、0.1％、0.15％、0.2％、0.5％、0.7％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％、4.8％、5％。

24.在本發(fā)明中，通過調(diào)整電解液中路易斯酸的質(zhì)量百分含量，使得具有最佳的導(dǎo)離子能力，含量過低則會(huì)導(dǎo)離子能力不足，導(dǎo)致電池的倍率性能下降，反之則會(huì)影響電池的循環(huán)性能。

25.優(yōu)選地，所述電解液還包括其他添加劑，所述其他添加劑包括碳酸亞乙烯酯和/或氟代碳酸乙烯酯。

26.優(yōu)選地，所述電解液中其他添加劑的質(zhì)量百分含量為2％至10％，例如可以為2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％。

27.在本發(fā)明中，通過調(diào)整電解液中其他添加劑的質(zhì)量百分含量，使得具有最佳的成膜效果，能夠穩(wěn)定電化學(xué)性能發(fā)揮，含量過低則會(huì)難以形成穩(wěn)定和致密的sei膜，影響電池的循環(huán)穩(wěn)定性，反之則會(huì)形成的sei膜過厚，阻抗較大，影響電池的倍率性能。

28.第二方面，本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括根據(jù)第一方面所述的鋰離子電池。

29.相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

30.本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，其通過在電解液中加入路易斯酸小分子與聚丙烯酸鋰中帶負(fù)電的基團(tuán)(-c＝o)相互絡(luò)合，進(jìn)一步提升羧酸根(-coo-)的電負(fù)性，從而使鋰離子更容易解離出來(lái)，也能提高聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的導(dǎo)離子能力，從而加快鋰離子的傳輸，提

升電池的快充性能。

具體實(shí)施方式

31.下面通過具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。

32.實(shí)施例1

33.本實(shí)施例提供了一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括正極片、負(fù)極片、電解液和隔膜；所述負(fù)極片包括硅氧負(fù)極材料、石墨負(fù)極材料、導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電碳納米管和聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑(重均分子量為100萬(wàn))；所述電解液包括1mol/l六氟磷酸鋰鋰鹽、非水溶劑(碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的體積比為1:1，即ec:dec＝1:1)以及bf3路易斯酸和碳酸亞乙烯酯添加劑。

34.所述鋰離子電池的制備方法如下：

35.正極片的制備：將鎳鈷錳酸鋰三元材料(ncm)、導(dǎo)電炭黑(super p)、導(dǎo)電碳管(cnt)、氮甲基吡咯烷酮溶劑(nmp)和聚偏氟乙烯(pvdf)按照質(zhì)量比為97:1:0.5:40:1.5。極片制備方法包括下述步驟：先將super p、cnt、nmp和pvdf按照如上質(zhì)量比進(jìn)行高速分散攪拌2h，制備成導(dǎo)電漿液。之后，將鎳鈷錳酸鋰三元材料(ncm)與導(dǎo)電漿液進(jìn)行高速攪拌混合，制備成正極漿料。然后，將制備的漿料利用刮刀均勻地涂布在鋁箔上，置于鼓風(fēng)干燥箱中，在120℃下干燥20min。最后，將干燥的電極片進(jìn)行輥壓和裁切，制成正極片。

36.負(fù)極片的制備：硅氧負(fù)極材料(sio

x

)、石墨負(fù)極材料(gr)、導(dǎo)電炭黑(super p)、導(dǎo)電碳管(cnt)、去離子水和聚丙烯酸鋰按照質(zhì)量比為5.5:90:1:0.5:100:3。極片制備方法包括下述步驟：先將super p、cnt、去離子水和粘結(jié)劑按照如上質(zhì)量比進(jìn)行高速分散攪拌2h，制備成導(dǎo)電漿液。之后，將sio

x

與gr與導(dǎo)電漿液高速攪拌混合，制備成負(fù)極漿料。然后，將制備的漿料利用刮刀均勻地涂布在銅箔上，置于鼓風(fēng)干燥箱中，在100℃下干燥60min。最后，將干燥的電極片進(jìn)行輥壓和裁切，制成負(fù)極片。

37.電解液的制備：將鋰鹽、非水溶劑和添加劑按照比例在手套箱內(nèi)(水、氧＜0.01ppm)均勻混合后即可得到相應(yīng)的電解液。

38.將上述裁切好的正極片、負(fù)極片、電解液與隔膜通過疊片的方式，組裝成1ah的軟包電池，分別注入含有不同種類極性小分子的電解液注入到上述電池中，進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。

39.其他實(shí)施例和對(duì)比例是在實(shí)施例1步驟的基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)變更，具體變更的參數(shù)如表1所示：

40.表1

41.[0042][0043]

測(cè)試條件：

[0044]

將實(shí)施例1至實(shí)施例11與對(duì)比例1至對(duì)比例2制備得到的鋰離子電池分別進(jìn)行高溫循環(huán)、高溫存儲(chǔ)性能和離子電導(dǎo)率性能測(cè)試，測(cè)試方法如下：

[0045]

(1)直流電阻測(cè)試：電池的荷電態(tài)為50％soc，在4c的電流密度下放電30s。

[0046]

(2)倍率性能測(cè)試：電壓范圍為2.5至4.2v，在電流密度分別為3c和1/3c條件下測(cè)試倍率放電性能(容量保持率)；在電流密度為2c和1/3c條件下測(cè)試倍率充電性能(容量保持率)。

[0047]

(3)低溫性能測(cè)試：電壓范圍為2.5至4.2v，電流密度為1/3c，在溫度為-25℃的條件下測(cè)試容量保持率。

[0048]

(4)循環(huán)性能測(cè)試：電壓范圍2.5至4.2v，充放電電流密度均為1c，在溫度為25℃條件下循環(huán)1000圈，測(cè)試容量保持率。

[0049]

測(cè)試的結(jié)果如表2所示：

[0050]

表2：

[0051][0052]

由表1和表2的數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)施例1至6表明：實(shí)施例1為最佳方案，該方案提供的鋰離子電池能夠發(fā)揮出最佳的動(dòng)力學(xué)性能(dcr、rate、h/l)以及循環(huán)性能，在此基礎(chǔ)上增加或者減少分子量、添加劑用量以及配方中粘結(jié)劑用量，都會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力學(xué)性能和循環(huán)性能的下降。

[0053]

實(shí)施例7至8表明：bf3和三苯基硼具有相同的促進(jìn)導(dǎo)離子的效果，因此其電化學(xué)性能相近，三(五氟苯基)硼烷結(jié)合了二者的優(yōu)點(diǎn)，因此動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)異，但是由于其活性較強(qiáng)，生成的副產(chǎn)物多，因此循環(huán)穩(wěn)定性差；實(shí)施例10至11表明：bf3過量或者bcl3替代物由于導(dǎo)離子能力不足均無(wú)法達(dá)到實(shí)施例1的水平；對(duì)比例1至2說明無(wú)bf3或者使用不含鋰離子的粘結(jié)力性能均較差。

[0054]

申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來(lái)說明本發(fā)明的工藝方法，但本發(fā)明并不局限于上述工藝步驟，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述工藝步驟才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括正極片、負(fù)極片、電解液和隔膜；所述負(fù)極片包括硅基負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑；所述電解液包括鋰鹽、非水溶劑和路易斯酸添加劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述路易斯酸添加劑包括無(wú)機(jī)鹵化物和有機(jī)鹵化物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其特征在于，所述無(wú)機(jī)鹵化物包括bf3、bcl3、alcl3或albr3中的任意一種或至少兩種的組合。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其特征在于，所述有機(jī)鹵化物包括三苯基硼和/或三(五氟苯基)硼烷。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的重均分子量為80萬(wàn)至120萬(wàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負(fù)極片中硅基負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的質(zhì)量比為滿足以下條件(a)至(b)中的任意一個(gè)：(a)所述負(fù)極片中硅基負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(80％至96％):(1％至5％):(3％至15％)；(b)所述負(fù)極片中硅基負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(94％至96％):(1％至1.5％):(3％至4.5％)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述電解液中路易斯酸添加劑的質(zhì)量百分含量為滿足以下條件(c)至(d)中的任意一個(gè)：(c)所述電解液中路易斯酸添加劑的質(zhì)量百分含量為0.01％至5.00％；(d)所述電解液中路易斯酸添加劑的質(zhì)量百分含量為0.5％至3％。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述電解液還包括其他添加劑；所述其他添加劑包括碳酸亞乙烯酯和/或氟代碳酸乙烯酯。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池，其特征在于，所述電解液中其他添加劑的質(zhì)量百分含量為2％至10％。10.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供一種鋰離子電池和電子設(shè)備。所述鋰離子電池包括正極片、負(fù)極片、電解液和隔膜；所述負(fù)極片包括硅基負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑；所述電解液包括鋰鹽、非水溶劑和路易斯酸添加劑。本發(fā)明通過在電解液中加入路易斯酸小分子與聚丙烯酸鋰中帶負(fù)電的基團(tuán)相互絡(luò)合，進(jìn)一步提升羧酸根的電負(fù)性，從而使鋰離子更容易解離出來(lái)，也能提高聚丙烯酸鋰粘結(jié)劑的導(dǎo)離子能力，從而加快鋰離子的傳輸，提升電池的快充性能。提升電池的快充性能。

技術(shù)研發(fā)人員：李昊 王子沅 莫方杰 王仁和 余樂 孫化雨

受保護(hù)的技術(shù)使用者：遠(yuǎn)景睿泰動(dòng)力技術(shù)（上海）有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.05.30

技術(shù)公布日：2022/8/22