CN115863767B - 一种高容量高倍率锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种高容量高倍率锂离子电池及其制备方法，其正极材料由按质量百分比计的以下原料组成：正极活性物质、导电石墨、导电剂、单壁碳管、聚偏氟乙烯，其中正极活性物质是由镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂中一种或几种按不同比例混合材料；其负极材料由按质量百分比计的以下原料组成：负极活性物质、导电剂、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、单壁碳管，其中负极活性物质是由石墨、硅氧、硅碳中一种或几种按不同比例混合材料。本发明解决了现有电池高倍率放电循环寿命短问题，本发明提供的锂离子电池具有容量高、循环性能优越的特点。

Description

一种高容量高倍率锂离子电池及其制备方法

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高容量高倍率锂离子电池及其制备方法。

背景技术

在锂离子电池的配套应用中，电动工具也是继手机和笔记本等3C数码产品之后，应用最多最广泛的产品之一，锂离子电池在电动工具的配套应用中除了市场需求的推动，电动工具锂电化在政策方面也得到了一些国家的支持。2017年1月，欧盟发布新规，无线电动工具中使用的镍镉电池，将在欧盟全面退市；2017年11月，根据中国国家工业和信息化部下达的行业标准编制计划，中国发起电动工具用锂离子电池和电池组规范征求意见，更大一步推动了电动工具锂电化。

电动工具主要分为金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具。常见的电动工具有电钻、电刨、电动扳手和电动螺丝刀、电锤和冲击电钻、电动砂轮机、混凝土振动器等。其中电钻、电刨、电动扳手和电动螺丝刀等小功率电动工具已实现锂电化，电动工具大型企业牧田、百得、创科、博士、宝时得等销量的90%已实现无绳（充电式）锂电化；而电锤和冲击电钻、电动砂轮机、混凝土振动器等工程基建用大功率电动工具，由于锂电池高倍率放电的循环寿命限制还未实现锂电化，现在市场主要以有绳（电力式）电动工具为主。对于工程基建用大功率电动工具实现锂电化，需解决锂电池高容量下高倍率放电循环寿命问题。

申请号为201310379521.8的中国专利公开了一种动力与储能锂离子电池的制备方法，其负极活性物质包括软碳、硬碳、软碳和石墨的混合材料、硬碳和石墨的混合材料；电池的设计方法包括：负极活性物质克容量设计为其首次嵌锂克容量，正极活性物质克容量设计为其首次脱锂克容量，所正负极容量匹配设计为负极容量与正极容量的比值为1:1～1.5:1，采用该设计方法可以显著的提高电池容量的发挥和综合性能的提高，充分发挥软碳和硬碳材料优良的嵌、脱锂能力。在该现有技术中有效的提高了电池的容量但并未对电池制备过程中电解液的安全性进行研究，因此为了进一步提高电池的安全性能，亟需制备一种安全性能较高的高容量锂离子电池。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种高容量高倍率锂离子电池，包括正极片、负极片、电解液、隔膜、金属壳，制备得到的电池容量保持率高，循环性能得到显著提升。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种高容量高倍率锂离子电池，所述锂离子电池包括正极片、负极片、电解液、隔膜和金属壳，按照隔膜/正极片/隔膜/负极片的顺序卷绕成圆柱形卷芯，所述卷芯外部包裹圆柱形金属壳；所述电解液的配制方法为：将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯采用分子筛除水后按比例混合并向其中加入LiPF₆和电解液添加剂；所述电解液添加剂结构式为：

。

进一步地，所述正极片上涂覆有正极材料，所述正极材料由按质量百分比计的以下原料组成：正极活性物质92.0-98.8％、导电石墨0-1.0％、导电剂0.5-2.0％、单壁碳管0-3.0％、聚偏氟乙烯0.7-2.0％；优选为：正极活性物质95.8％、导电石墨1.0％、导电剂2.0％、单壁碳管0％、聚偏氟乙烯1.2％。

进一步地，所述正极活性物质是由镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂中一种或几种按不同比例混合材料，优选为镍钴锰酸锂。

进一步地，所述负极片上涂覆有负极材料，所述负极材料由按质量百分比计的以下原料组成：负极活性物质90.5-98.0％、导电剂0-3.0％、羧甲基纤维素钠0.8-2.0％、丁苯胶乳1.2-2.5％、单壁碳管0-2.0％；优选为负极活性物质95.05％、导电剂1.8％、羧甲基纤维素钠1.3％、丁苯胶乳1.8％、单壁碳管0.05％。

进一步地，所述负极活性物质是由石墨、硅氧、硅碳中一种或几种按不同比例混合材料，优选为负极活性物质为石墨和硅氧按质量比92：8混合而成。

进一步地，所述电解液的配制方法为：将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯采用分子筛除水后按照3:7的质量比混合并加入1-1.5M LiPF₆和1-5wt.%电解液添加剂；优选为加入1.2MLiPF₆和3wt.%电解液添加剂。

所述电解液添加剂的制备方法为：

S1、在室温状态下将1,3-苯二甲醇和三乙胺混合均匀，然后向其中加入苯膦酰二氯，开启搅拌混合均匀，冷凝回流4-6h，优选为冷凝回流5h，反应结束后过滤体系中的固体，得到中间体I，反应过程为：

；

S2、以四氢呋喃为溶剂向其中加入步骤S1得到的中间体I和钛酸四丁酯，开启搅拌并升高温度至50-60℃，优选为55℃，混合均匀后向其中加入3-氨基-3-氧代丙酸，保持温度在50-60℃反应6-8h，优选为保持温度为55℃反应6h，反应结束后利用旋转蒸发仪除去溶剂得到中间体II，反应过程为：

；

S3、将步骤S2得到的中间体II加入到三乙醇胺中，搅拌均匀后将其置于冰水混合物中，向其中缓慢加入三氟乙酸酐，搅拌均匀后保持反应温度在25-35℃反应2-4h，优选为保持温度为30℃，反应4h，减压蒸馏后将得到的产物放置于真空干燥箱中干燥，得到所述电解液添加剂，反应过程为：

。

进一步地，一种高容量高倍率锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

A1、按比例称取制备正极材料所需各原料，将聚偏氟乙烯分散于N-甲基吡咯烷酮中，加入单壁碳管搅拌均匀，并依次加入导电石墨、导电剂和正极活性物质，搅拌均匀后，将得到的正极浆液涂布在导电箔体上并制备成正极片；

A2、按比例称取制备负极材料所需各原料，将羧甲基纤维素钠分散于去离子水中，加入单壁碳管搅拌均匀，并依次加入导电剂、负极活性物质搅拌均匀，再加入丁苯胶乳继续搅拌，将得到的负极浆液涂布在导电箔体上制备成负极片；

A3、将制备得到的正极片和负极片按照隔膜/正极片/隔膜/负极片的顺序卷绕成圆柱型卷芯，装配入金属壳体内，加热烘烤后注入电解液，进行封装成型；其中，加热烘烤的条件为：80-90℃真空烤箱中烘烤24-36h；优选为85℃真空烤箱中烘烤28h，真空度-0.08MPa以下。

本发明具有如下有益效果：

在循环性能测试过程中在0.5C充5C放条件下，25℃下经200圈测试后容量保持率能达到94%，500圈测试后容量保持率能达到88%；在高温（55℃）条件下，经200圈测试后容量保持率能够保持在90%，经350圈测试后容量保持率在82%；电池循环性能得到显著提升；在制备的电解液添加剂结构中以膦酰酯基结构为主体并引入了氰基结构，使得该制备的电解液具有良好的阻燃性能，同时还能抑制电解液在正极表面发生副反应，提高电池的相关性能。

附图说明

图1为实施例1-3及对比例1-3制备的电解液进行阻燃性能测试得到的自熄时间曲线图；

图2为实施例1-3及对比例1-3制备的电解液进行电导率测试得到的曲线图。

实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

碳酸乙烯酯CAS：96-49-1，碳酸甲乙酯CAS：623-53-0，LiPF₆ CAS号：21324-40-3，1,3-苯二甲醇CAS：626-18-6，三乙胺CAS：121-44-8，苯膦酰二氯CAS：824-72-6，四氢呋喃CAS：109-99-9，钛酸四丁酯CAS：5593-70-4，3-氨基-3-氧代丙酸CAS：2345-56-4，三氟乙酸酐CAS：407-25-0，聚偏氟乙烯CAS：24937-79-9，N-甲基吡咯烷酮CAS：872-50-4，羧甲基纤维素钠CAS：9004-32-4，所有试剂均为市售。

实施例1，本实施例提供一种电解液的制备方法。

在手套箱中将采用分子筛除水后的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照3:7的质量比混合后向其中加入1.2M LiPF6和3wt.%电解液添加剂。

其中电解液添加剂的制备方法为：

S1、在室温状态下将20重量份1,3-苯二甲醇和35重量份三乙胺混合均匀，然后向其中加入15重量份苯膦酰二氯，开启搅拌混合均匀，冷凝回流5h，反应结束后过滤体系中的固体，得到中间体I，ESI-MS(m/z)：399[M+H]⁺，¹H-NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ7.73（d，2H），7.58（t，2H），7.49（t，1H），7.40-7.44（m，6H），7.30（s，2H），5.28（s，4H），5.12（s，2H），4.54（s，4H）；反应过程为：

；

S2、以30重量份四氢呋喃为溶剂向其中加入步骤S1得到的中间体I和5重量份钛酸四丁酯，开启搅拌并升高温度至55℃，混合均匀后向其中加入25重量份3-氨基-3-氧代丙酸，保持温度在55℃反应6h，反应结束后利用旋转蒸发仪除去溶剂得到中间体II，ESI-MS(m/z)：569[M+H]⁺，¹H-NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ7.72（d，2H），7.57（t，2H），7.48（t，1H），7.41-7.45（m，6H），7.31（s，2H），7.12（s，4H），5.29（s，4H），5.19（s，4H），3.52（s，4H）；反应过程为：

；

S3、将步骤S2得到的中间体II加入到18重量份三乙醇胺中，搅拌均匀后将其置于冰水混合物中，保持温度在0℃左右，向其中缓慢加入12重量份三氟乙酸酐，搅拌均匀后升高温度并保持反应温度在30℃反应4h，减压蒸馏后将得到的产物放置于真空干燥箱中干燥，干燥条件为60℃干燥6h，得到电解液添加剂，ESI-MS(m/z)：533[M+H]⁺，¹H-NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ7.73（d，2H），7.59（t，2H），7.47（t，1H），7.40-7.44（m，6H），7.28（s，2H），5.30（s，4H），5.20（s，4H），3.37（s，4H）；反应过程为：

。

实施例2，本实施例与实施例1相比，电解液中各组分比例不同，电解液添加剂的制备过程中制备条件不同，其余参照实施例1。

电解液的制备方法为：在手套箱中将采用分子筛除水后的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照3:7的质量比混合后向其中加入1M LiPF₆和1wt.%电解液添加剂。

其中电解液添加剂的制备方法为：

S1、在室温状态下将15重量份1,3-苯二甲醇和25重量份三乙胺混合均匀，然后向其中加入12重量份苯膦酰二氯，开启搅拌混合均匀，冷凝回流4h，反应结束后过滤体系中的固体，得到中间体I；

S2、以20重量份四氢呋喃为溶剂向其中加入步骤S1得到的中间体I和3重量份钛酸四丁酯，开启搅拌并升高温度至50℃，混合均匀后向其中加入18重量份3-氨基-3-氧代丙酸，保持温度在50℃反应6h，反应结束后利用旋转蒸发仪除去溶剂得到中间体II；

S3、将步骤S2得到的中间体II加入到12重量份三乙醇胺中，搅拌均匀后将其置于冰水混合物中，保持温度在0℃左右，向其中缓慢加入8重量份三氟乙酸酐，搅拌均匀后升高温度并保持反应温度在25℃反应2h，减压蒸馏后将得到的产物放置于真空干燥箱中干燥，干燥条件为50℃干燥6h，得到电解液添加剂。

实施例3，本实施例与实施例1相比，电解液中各组分比例不同，电解液添加剂的制备过程中制备条件不同，其余参照实施例1。

电解液的制备方法为：在手套箱中将采用分子筛除水后的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照3:7的质量比混合后向其中加入1.5M LiPF₆和5wt.%电解液添加剂。

其中电解液添加剂的制备方法为：

S1、在室温状态下将25重量份1,3-苯二甲醇和40重量份三乙胺混合均匀，然后向其中加入20重量份苯膦酰二氯，开启搅拌并升高温度至60℃，冷凝回流6h，反应结束后过滤体系中的固体，得到中间体I；

S2、以35重量份四氢呋喃为溶剂向其中加入步骤S1得到的中间体I和8重量份钛酸四丁酯，开启搅拌并升高温度至60℃，混合均匀后向其中加入30重量份3-氨基-3-氧代丙酸，保持温度在60℃反应8h，反应结束后利用旋转蒸发仪除去溶剂得到中间体II；

S3、将步骤S2得到的中间体II加入到24重量份三乙醇胺中，搅拌均匀后将其置于冰水混合物中，保持温度在0℃左右，向其中缓慢加入15重量份三氟乙酸酐，搅拌均匀后升高温度并保持反应温度在35℃反应4h，减压蒸馏后将得到的产物放置于真空干燥箱中干燥，干燥条件为70℃干燥6h，得到电解液添加剂。

对比例1

本对比例与实施例1相比，采用制备得到的中间体I作为电解液添加剂，其余参考实施例1。

其中电解液添加剂的制备方法为：在室温状态下将20重量份1,3-苯二甲醇和35重量份三乙胺混合均匀，然后向其中加入15重量份苯膦酰二氯，开启搅拌并升高温度至55℃，冷凝回流5h，反应结束后过滤体系中的固体，得到中间体I，将其减压蒸馏后得到的产物放置于真空干燥箱中于60℃干燥6h，得到电解液添加剂。

对比例2

本对比例与实施例1相比，采用制备得到的中间体II作为电解液添加剂，其余参考实施例1。

其中电解液添加剂的制备方法为：

S1、在室温状态下将20重量份1,3-苯二甲醇和35重量份三乙胺混合均匀，然后向其中加入15重量份苯膦酰二氯，开启混合均匀，冷凝回流5h，反应结束后过滤体系中的固体，得到中间体I；

S2、以30重量份四氢呋喃为溶剂向其中加入步骤S1得到的中间体I和5重量份钛酸四丁酯，开启搅拌并升高温度至55℃，混合均匀后向其中加入25重量份3-氨基-3-氧代丙酸，保持温度在55℃反应6h，反应结束后利用旋转蒸发仪除去溶剂得到中间体II，将其减压蒸馏后得到的产物置于真空干燥箱中于60℃干燥6h，得到电解液添加剂。

对比例3

本对比例与实施例1相比，在电解液的制备过程中不添加电解液添加剂，其余参照实施例1。

电解液的制备方法为：在手套箱中将采用分子筛除水后的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照3:7的质量比混合后向其中加入1.2M LiPF₆。

相关测试

阻燃性能测试

将相同大小的石英棉球分别浸入1mL实施例1-3及对比例1-3制备的电解液中，待充分吸收后将石英棉球放置在培养皿中，点火并用秒表记录时间，之后通过计算得到自熄时间，测试结果如图1所示。由图1可以看出，实施例1-3制备的电解液的自熄时间相比于对比例1-3要小，说明实施例1-3制备的电解液的阻燃性能要优于对比例1-3，其中实施例1的阻燃性能最佳。

电导率测试

对实施例1-3及对比例1-3制备的电解液进行电导率测试。利用电导率仪对实施例1-3及对比例1-3制备的电解液进行常温下导电性能测试，测试结果如图2所示。由图2可以看出，实施例1-3及对比例1-3制备的电解液的电导率逐渐降低，其中以实施例1制备的电解液的电导率最高。

实施例4，本实施例提供一种高容量高倍率锂离子电池及其制备方法。

一种高容量高倍率锂离子电池，其中，锂离子电池包括正极片、负极片、电解液、隔膜和金属壳，按照隔膜、正极片、隔膜、负极片的顺序卷绕成圆柱形卷芯，所述卷芯外部包裹圆柱形金属壳，制备过程中使用的电解液为实施例1制备的电解液。

其中，正极片上涂覆有正极材料，正极材料由按质量百分比计的以下原料组成：96.28％正极活性物质、0.7％导电石墨、1.8％导电剂、0.02％单壁碳管、1.2％聚偏氟乙烯；其中正极活性物质为镍钴锰酸锂。

其中，负极片上涂覆有负极材料，负极材料由按质量百分比计的以下原料组成：95.1％负极活性物质、1.8％导电剂、1.3％羧甲基纤维素钠、1.8％丁苯胶乳、0％单壁碳管；其中负极活性物质为石墨和硅氧按质量比92：8混合而成。

一种高容量高倍率锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

A1、按照上述比例称取正极材料所需各原料，将1.2%聚偏氟乙烯分散于N-甲基吡咯烷酮中，加入0.02%单壁碳管搅拌均匀，并依次加入0.7%导电石墨、1.8%导电剂和96.28%正极活性物质（镍钴锰酸锂），搅拌均匀后，将得到的正极浆液涂布在导电箔体上，并制备成正极片；

A2、按照上述比例称取负极材料所需各原料，将1.3%的羧甲基纤维素钠分散于去离子水中，加入1.8%导电剂、95.1%负极活性物质搅拌均匀，再加入1.8%丁苯胶乳继续搅拌，搅拌均匀得到负极浆液，将得到的负极浆液涂布在导电箔体上制备成负极片；其中负极活性物质为石墨和硅氧按质量比92：8混合而成；

A3、将制备得到的正极片和负极片按照隔膜/正极片/隔膜/负极片的顺序卷绕成圆柱型卷芯，装配入金属壳体内，加热烘烤后注入电解液，进行封装成型；其中，加热烘烤的条件为：80℃真空烤箱中烘烤36h，真空度-0.08MPa以下。

实施例5，本实施例提供一种高容量高倍率锂离子电池及其制备方法。

与实施例4相比，正负极材料组成及用量不同，其余步骤及制备条件参照实施例4。

其中，正极材料由按质量百分比计的以下原料组成：正极活性物质96.3％、导电石墨0.7％、导电剂1.8％、0％单壁碳管、聚偏氟乙烯1.2％；其中正极活性物质为镍钴锰酸锂。

其中，负极材料由按质量百分比计的以下原料组成：负极活性物质95.08％、导电剂1.8％、羧甲基纤维素钠1.3％、丁苯胶乳1.8％、单壁碳管0.02％；其中负极活性物质为石墨和硅氧按质量比92：8混合而成。

一种高容量高倍率锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

A1、按照上述比例称取正极材料所需各原料，将1.2%聚偏氟乙烯分散于N-甲基吡咯烷酮中，加入0.7%导电石墨、1.8%导电剂和96.3%正极活性物质（镍钴锰酸锂），搅拌均匀后，将得到的正极浆液涂布在导电箔体上，并制备成正极片；

A2、按照上述比例称取负极材料所需各原料，将1.3%的羧甲基纤维素钠分散于去离子水中，加入0.02%单壁碳管搅拌均匀，依次加入1.8%导电剂、95.08%负极活性物质搅拌均匀，再加入1.8%丁苯胶乳继续搅拌，搅拌均匀得到负极浆液，将得到的负极浆液涂布在导电箔体上制备成负极片；其中负极活性物质为石墨和硅氧按质量比92：8混合而成；

A3、将制备得到的正极片和负极片按照隔膜/正极片/隔膜/负极片的顺序卷绕成圆柱型卷芯，装配入金属壳体内，加热烘烤后注入电解液，进行封装成型；其中，加热烘烤的条件为：90℃真空烤箱中烘烤24h，真空度-0.08MPa以下。

实施例6，本实施例提供一种高容量高倍率锂离子电池及其制备方法。

与实施例4相比，正负极材料组成及用量不同，其余步骤及制备条件参照实施例4。

其中，正极材料由按质量百分比计的以下原料组成：正极活性物质95.8％、导电石墨1.0％、导电剂2.0％、单壁碳管0％、聚偏氟乙烯1.2％；其中正极活性物质为镍钴锰酸锂。

其中，负极材料由按质量百分比计的以下原料组成：负极活性物质95.05％、导电剂1.8％、羧甲基纤维素钠1.3％、丁苯胶乳1.8％、单壁碳管0.05％；负极活性物质为石墨和硅氧按质量比92：8混合而成。

一种高容量高倍率锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

A1、按照上述比例称取正极材料所需各原料，将1.2%聚偏氟乙烯分散于N-甲基吡咯烷酮中，加入1.0%导电石墨、2.0%导电剂和95.8%正极活性物质（镍钴锰酸锂），搅拌均匀后，将得到的正极浆液涂布在导电箔体上，并制备成正极片；

A2、按照上述比例称取负极材料所需各原料，将1.3%羧甲基纤维素钠分散于去离子水中，加入0.05%单壁碳管搅拌均匀，依次加入1.8%导电剂和95.05%负极活性物质搅拌均匀，再加入1.8%丁苯胶乳继续搅拌，搅拌均匀得到负极浆液，将得到的负极浆液涂布在导电箔体上制备成负极片；其中负极活性物质为石墨和硅氧按质量比92：8混合而成；

A3、将制备得到的正极片和负极片按照隔膜/正极片/隔膜/负极片的顺序卷绕成圆柱型卷芯，装配入金属壳体内，加热烘烤后注入电解液，进行封装成型；其中，加热烘烤的条件为：85℃真空烤箱中烘烤28h，真空度-0.08MPa以下。

相关测试

对实施例4-6制备的电池在0.5C充5C放电的条件下进行循环性能测试，并采用市售18650-2900mAh型号高容量圆柱锂离子电池作为对照组，结果如表1所示。

表1 电池性能测试

测试发现，本发明制备的电池，在0.5C充5C条件下，在25℃情况下经200圈测试后容量保持率在85%-94%，经500圈测试后容量保持率在75%-88%；在55℃条件下经200圈测试后容量保持率在80%-90%，经350圈测试后容量保持率在70%-82%；与对照组相比，实施例4-6制备的电池的循环性能得到显著提升。

锂离子电池正极材料通常为过渡金属氧化物，在充电态时具有较强的氧化性，在高温下易分解释放出氧，释放出的氧与电解液发生氧化反应继而释放出大量的热，由此引发的严重的安全问题。因此在本发明中提供一种具有阻燃性能的电解液，该电解液的制备方法为：将分子筛除水后的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按一定比例混合后加入LiPF₆和电解液添加剂制备而得。其中电解液添加剂中含有阻燃成分。该电解液的制备过程为：将1,3-苯二甲醇与三乙胺混合均匀后加入苯膦酰二氯，在一定温度下发生取代反应得到中间体I，再将其与3-氨基-3-氧代丙酸混合，在钛酸四丁酯的催化作用下发生酯化反应得到中间体II，随后中间体II在三氟乙酸酐/三乙醇胺体系中脱水得到所需的电解液添加剂。在该合成的电解液添加剂结构中以膦酰酯基结构为主体并引入了氰基结构。当遇到高温燃烧时，该结构发生分解生成不挥发的玻璃状物质包覆在电极表面形成致密的保护隔离层防止进一步燃烧；同时该制备的电解液添加剂结构中还含有氰基结构，由于该官能团的存在，一方面可以与正极材料的高价金属离子形成稳定的络合，抑制电解液在正极表面发生副反应，提高电池的相关性能；另一方面腈类化合物的加入可以有效的抑制LiPF₆与微量酸和水产生反应，在微量酸存在下腈类化合物能与电解液中的微量水产生反应生产新的化合物酰胺，从而起到消除电解液中微量酸和水的作用。且在循环性能测试过程中在0.5C充5C放条件下，25℃下经200圈测试后容量保持率能达到94%，500圈测试后容量保持率能达到88%；在高温（55℃）条件下，经200圈测试后容量保持率能够保持在90%，经350圈测试后容量保持率在82%；电池循环性能得到显著提升。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高容量高倍率锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极片、负极片、电解液、隔膜和金属壳，按照隔膜/正极片/隔膜/负极片的顺序卷绕成圆柱形卷芯，所述卷芯外部包裹圆柱形金属壳；所述电解液的配制方法为：将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯采用分子筛除水后按比例混合并向其中加入LiPF₆和电解液添加剂；所述电解液添加剂结构式为：

。

2.根据权利要求1所述的一种高容量高倍率锂离子电池，其特征在于，所述正极片上涂覆有正极材料，所述正极材料由按质量百分比计的以下原料组成：正极活性物质92.0-98.8％、导电石墨0-1.0％、导电剂0.5-2.0％、单壁碳管0-3.0％、聚偏氟乙烯0.7-2.0％。

3.根据权利要求2所述的一种高容量高倍率锂离子电池，其特征在于，所述正极活性物质是由镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂中一种或几种按不同比例混合材料。

4.根据权利要求1所述的一种高容量高倍率锂离子电池，其特征在于，所述负极片上涂覆有负极材料，所述负极材料由按质量百分比计的以下原料组成：负极活性物质90.5-98.0％、导电剂0-3.0％、羧甲基纤维素钠0.8-2.0％、丁苯胶乳1.2-2.5％、单壁碳管0-2.0％。

5.根据权利要求4所述的一种高容量高倍率锂离子电池，其特征在于，所述负极活性物质是由石墨、硅氧、硅碳中一种或几种按不同比例混合材料。

6.根据权利要求1所述的一种高容量高倍率锂离子电池，其特征在于，所述电解液添加剂的制备方法为：

S1、在室温状态下将1,3-苯二甲醇和三乙胺混合均匀，然后向其中加入苯膦酰二氯，开启搅拌混合均匀，冷凝回流4-6h，反应结束后过滤体系中的固体，得到中间体I；

S2、以四氢呋喃为溶剂向其中加入步骤S1得到的中间体I和钛酸四丁酯，开启搅拌并升高温度至50-60℃，混合均匀后向其中加入3-氨基-3-氧代丙酸，保持温度在50-60℃反应6-8h，反应结束后利用旋转蒸发仪除去溶剂得到中间体II；

S3、将步骤S2得到的中间体II加入到三乙醇胺中，搅拌均匀后将其置于冰水混合物中，向其中缓慢加入三氟乙酸酐，搅拌均匀后保持反应温度在25-35℃反应2-4h，减压蒸馏后将得到的产物放置于真空干燥箱中干燥，得到所述电解液添加剂。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种高容量高倍率锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、按比例称取制备正极材料所需各原料，将聚偏氟乙烯分散于N-甲基吡咯烷酮中，加入单壁碳管搅拌均匀，并依次加入导电石墨、导电剂和正极活性物质，搅拌均匀后，将得到的正极浆液涂布在导电箔体上并制备成正极片；

A2、按比例称取制备负极材料所需各原料，将羧甲基纤维素钠分散于去离子水中，加入单壁碳管搅拌均匀，并依次加入导电剂、负极活性物质搅拌均匀，再加入丁苯胶乳继续搅拌，将得到的负极浆液涂布在导电箔体上制备成负极片；

A3、将制备得到的正极片和负极片按照隔膜/正极片/隔膜/负极片的顺序卷绕成圆柱型卷芯，装配入金属壳体内，加热烘烤后注入电解液，进行封装成型。

8.根据权利要求7所述的一种高容量高倍率锂离子电池的制备方法，其特征在于，在步骤A3中，加热烘烤的条件为：80-90℃真空烤箱中烘烤24-36h。

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