一种电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种具有快充性能和高安全性能的电池。

背景技术：

1、随着人们对不可再生能源枯竭、环境污染问题的重视，可再生清洁能源迅速发展。其中，锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、低自放电率、环境友好等特点，目前已经大规模应用于消费类电子产品、新能源动力汽车以及其他动力电池产品中。

2、但与汽油车相比，新能源电动汽车存在的充电时间长和安全性等问题，限制了用户的范围和数量，快充要求越来越迫切。

技术实现思路

1、研究发现，电解液电导率的提高有利于电池快充能力的提升，而提高电解液电导率最常用的方法是使用羧酸酯类溶剂。但是，羧酸酯类溶剂普遍沸点较低、高温性能较差，在提高电解液电导率的同时也会影响隔膜的收缩率，在大倍率充放、过充过放和高温等可能导致电池表面温度在短时间内上升时，会加剧电池内部隔膜的收缩，从而导致正负极片接触，造成短路继续产热，内部温度急剧增加，导致热失控，引发安全事故。

2、为了解决具有快充能力的电池由于隔膜收缩引发热失控等安全问题，本发明提供一种电池，本发明是通过优化隔膜的overhang和电解液中羧酸酯类溶剂的含量，保证电解液具有高电导率的同时降低高温环境下羧酸酯类溶剂对隔膜收缩率的影响；进一步地，在电解液中加入式i所示化合物，其不仅可以在负极形成致密稳定的界面膜，在电池内部温度较高时还可以吸收热量，降低体系温度，减少热失控风险，从而实现电池的快充性能和安全性能的同时提高。

3、本发明目的是通过如下技术方案实现的：

4、一种电池，所述电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液；所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述有机溶剂包括至少一种羧酸酯类溶剂；

5、所述电池满足以下条件：

6、1.5≤a/b≤12；

7、其中，a为所述隔膜的overhang，单位mm；b为所述羧酸酯类溶剂的质量占所述电解液中有机溶剂总质量的百分含量。

8、根据本发明的实施方式，所述隔膜的overhang是指隔膜单侧边缘超出负极片单侧边缘的长度。

9、根据本发明的实施方式，a/b为1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或上述两两端点组成的范围中的任意点值。

10、当a/b<1.5时，隔膜的overhang和羧酸酯类溶剂的质量占所述电解液中有机溶剂总质量的百分含量的比值较小(隔膜的overhang较小或羧酸酯类溶剂的质量占所述电解液中有机溶剂总质量的百分含量较高)，会严重劣化电池的热箱通过率，这是因为较小的隔膜的overhang在受热时隔膜收缩严重，会导致正负极接触，造成短路继续产热，内部温度急剧增加，导致热失控；而且随着羧酸酯类溶剂的质量占所述电解液中有机溶剂总质量的百分含量的增加，一是提高了隔膜收缩率，二是电解液中锂离子动力学明显提高，电池快充能力不断提升，但同时内部反应加剧，高温性能劣化，最终导致热箱通过率明显降低；当a/b>12时，羧酸酯类溶剂的质量占所述电解液中有机溶剂总质量的百分含量较低，不能保证较高电导率，故控制1.5≤a/b≤12。

11、根据本发明的实施方式，1≤a≤2，例如a为1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2。当1≤a≤2时，避免了因隔膜的overhang太小导致隔膜收缩严重，降低热箱通过率，也避免了隔膜的overhang太大导致隔膜的制程难度增加和电池能量密度的损失。

12、根据本发明的实施方式，0.20≤b≤0.80，例如b为0.20、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75或0.80。当0.20≤b≤0.80时，能够保证快充能力的同时尽量不降低电池的热箱通过率，在此范围内随着羧酸酯类溶剂的质量占所述电解液中有机溶剂总质量的百分含量的提高，通过提高隔膜的overhang和加入添加剂等方法能够减弱其对热箱通过率的劣化影响。

13、根据本发明的实施方式，所述正极片中的正极活性材料为锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂三元材料、镍锰酸锂、富锂锰基材料中的至少一种。

14、根据本发明的实施方式，所述负极片中的负极活性材料为人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球、硅基负极材料和含锂金属复合氧化物材料中的至少一种。

15、根据本发明的实施方式，所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。

16、根据本发明的实施方式，所述锂盐的质量占电解液总质量的百分含量为12wt％～18wt％。

17、根据本发明的实施方式，所述羧酸酯类溶剂选自甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯(ep)、丙酸丙酯(pp)、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯中的至少一种。

18、根据本发明的实施方式，所述有机溶剂还包括如下化合物中的至少一种：碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯、氟代碳酸乙烯酯、γ-丁内酯、环丁砜。

19、根据本发明的实施方式，所述有机溶剂的质量占电解液总质量的百分含量为10wt％～80wt％。

20、根据本发明的实施方式，所述添加剂包括第一添加剂，所述第一添加剂选自碳酸亚乙烯酯(vc)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸乙烯亚乙酯(vec)、硫酸亚乙酯(dtd)、1,3-丙磺内酯(ps)、亚硫酸乙烯酯(es)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(tmsb)、三(三甲基硅烷)磷酸酯(tmsp)中的至少一种。

21、根据本发明的实施方式，所述添加剂还包括第二添加剂，所述第二添加剂选自式1所示化合物中的至少一种：

22、

23、其中，r1、r2、r3、r4、r5相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、醛基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基；若有取代，取代基为卤素、烷基、醛基。

24、根据本发明的实施方式，r1、r2、r3、r4、r5相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、醛基、取代或未取代的c1-6烷基、取代或未取代的c2-6烯基、取代或未取代的c2-6炔基；若有取代，取代基为卤素、c1-6烷基、醛基。

25、根据本发明的实施方式，r1、r2、r3、r4、r5相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、醛基、取代或未取代的c1-3烷基、取代或未取代的c2-3烯基、取代或未取代的c2-3炔基；若有取代，取代基为卤素、c1-3烷基、醛基。

26、根据本发明的实施方式，r1、r2、r3、r4、r5相同或不同，彼此独立地选自氢、氟、-c(＝o)h、取代或未取代的c1-3烷基、取代或未取代的c2-3烯基、取代或未取代的c2-3炔基；若有取代，取代基为氟、c1-3烷基、-c(＝o)h。

27、根据本发明的实施方式，所述式1所示化合物选自下列化合物i～化合物iv中的至少一种：

28、

29、根据本发明的实施方式，所述第一添加剂的质量占电解液总质量的百分含量为0.5wt.％～4wt.％，例如为0.5wt.％、0.6wt.％、0.7wt.％、0.8wt.％、0.9wt.％、1wt.％、1.2wt.％、1.5wt.％、1.8wt.％、2wt.％、2.2wt.％、2.5wt.％、2.8wt.％、3wt.％、3.2wt.％、3.5wt.％、3.6wt.％、3.8wt.％或4wt.％。

30、根据本发明的实施方式，所述第二添加剂的质量占电解液总质量的百分含量为0.5wt.％～3wt.％，例如为0.5wt.％、0.6wt.％、0.7wt.％、0.8wt.％、0.9wt.％、1wt.％、1.2wt.％、1.5wt.％、1.8wt.％、2wt.％、2.2wt.％、2.5wt.％、2.8wt.％或3wt.％。

31、根据本发明的实施方式，所述第一添加剂和第二添加剂可以通过本领域已知的方法制备得到，也可以通过商业途径购买后获得。

32、根据本发明的实施方式，所述电池的充电截止电压在4.45v及以上。

33、根据本发明的实施方式，所述电池为锂离子电池。

34、本发明的有益效果：

35、本发明提供了一种电池，特别是一种具有快充性能和高安全性能的电池。本发明通过优化隔膜的overhang和电解液中羧酸酯类溶剂的含量，降低了高温环境下隔膜的收缩率；同时在电解液中加入式i所示化合物，不仅可以在负极形成致密稳定的界面膜，在电池内部温度较高时还可以吸收热量，降低电池体系的温度，减少热失控风险，从而同时提高电池的快充性能和安全性能。