CN105489857A - 一种快速充电用锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速充电用锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、正极极耳、负极极耳和包装壳，所述负极片是将含负极活性物质的负极浆料涂布在铜箔两面而制成，所述负极活性物质为中粒径D50为3μm～20μm的改性石墨。本发明的锂离子电池可在超高倍率下使用，电池具备30C持续充电能力，充电容量可达到小电流1C充电容量的95％以上；在30C充电2min，可充至电池电量的90％以上，能够实现快速充电；在30C充电，1C放电循环100周，充电容量保持率为97.31％以上。

Description

一种快速充电用锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种快速充电用锂离子电池。
背景技术
锂离子电池目前已得到广泛的应用，特别是在数码类产品备、便携式移动终端、储能领域、电动汽车等方面，随着数码产品，智能终端的升级，耗电量也随之增加，一般情况下智能移动设备充满电约2h～4h，另一方随着汽车的普及，环境污染问题的越来越突出，国家开始大力推广电动汽车，由于目前电池系统的制约，电动汽车充电时长一般在6h～10h，充电周期过长，带来了诸多不便，所以怎样缩短锂电池充电时间成为锂电池广泛使用急待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种快速充电用锂离子电池。该锂离子电池可在超高倍率下使用，电池具备30C持续充电能力，充电容量可达到小电流1C充电容量的95％以上；在30C充电2min，可充至电池电量的90％以上，能够实现快速充电；在30C充电，1C放电循环100周，充电容量保持率为97.31％以上。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种快速充电用锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、正极极耳、负极极耳和包装壳，所述负极片是将含负极活性物质的负极浆料涂布在铜箔两面而制成，其特征在于，所述负极活性物质为中粒径D50为3μm～20μm的改性石墨；
所述改性石墨的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将沥青粉末在氮气气氛保护下熔融，然后在磁场作用下对熔融后的沥青粉末进行离心甩丝，得到沥青丝；
步骤二、将步骤一中所述沥青丝切割成长度为5μm～30μm的沥青颗粒，然后在氮气气氛保护下对所述沥青颗粒进行碳化处理，得到一次颗粒碳纤维；
步骤三、将酚醛树脂粉末在300℃～500℃条件下保温处理5h～6h，然后在氮气气氛下升温至600℃后将氮气气氛换成二氧化碳，保温活化处理30min～60min，自然冷却后得到活化的酚醛树脂；
步骤四、将酚醛树脂颗粒、步骤二中所述一次颗粒碳纤维和步骤三中所述活化的酚醛树脂混合后研磨过筛，得到混合物料；所述混合物料中酚醛树脂颗粒的质量百分含量不大于5.0％，一次颗粒碳纤维的质量百分含量为60％～75％，余量为活化的酚醛树脂；
步骤五、将步骤四中所述混合物料置于石墨炉中，在2000℃～2300℃条件下煅烧10h～12h，得到改性石墨。
上述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，所述改性石墨的中粒径D50为5μm～15μm。
上述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，所述电解液为锂盐、添加剂和有机溶剂的混合溶液，所述混合溶液中锂盐的浓度为0.8mol/L～1.3mol/L，锂盐为六氟磷酸锂和双(氟磺酰)亚胺锂，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或几种；所述添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙酯、氟代碳酸乙烯酯、丙烯腈二甲基亚硫酸酯和1,3-丙烷磺酸内酯中的一种或几种，电解液中添加剂的体积百分含量为1.0％～5.0％。
上述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，所述六氟磷酸锂的质量占六氟磷酸锂和双(氟磺酰)亚胺锂总质量的70％～95％。
上述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的质量比为3:1:1:5，所述添加剂为丙烯腈二甲基亚硫酸酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙酯和氟代碳酸乙烯酯，电解液中丙烯腈二甲基亚硫酸酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙酯和氟代碳酸乙烯酯的体积百分含量分别为1.5％、1.0％、1.0％和1.0％。
上述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池在温度为50℃～60℃，压力为0.20MPa～0.40MPa的条件下进行化成，化成方法为：先用0.05C恒流充电15min，上限保护电压为4.2V；然后用0.1C恒流充电150min，上限保护电压为4.2V；静止10min后用0.5C恒流恒压充电60min，上限电压为4.0V，恒压充电截止电流为0.03C。
上述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，步骤一中所述熔融的温度为300℃～500℃。
上述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，步骤一中所述磁场的磁场强度为1T～1.5T。
上述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，步骤二中所述碳化处理的温度为1000℃～1200℃，碳化处理的时间为6h～8h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用中粒径D50为3μm～20μm的改性石墨作为负极活性物质，适用于高倍率下的快充电芯。
2、本发明的改性石墨以沥青粉末为原料，在磁场下甩丝后碳化，得到的碳纤维结构极有利于锂离子的快速扩散，具有优良的大电流充电电能力；并复合镶嵌入以酚醛树脂为原料经过热解活化形成的碳颗粒，使得其具有良好的电导率、扩散性和热力学稳定性，自由能小，反应高度可逆；表面采用了酚醛树脂颗粒热解形成的低结晶性碳包覆层，该包覆层具有比石墨更高的有效电化学活性、高于石墨的D002层间距，层间距可达0.36nm～0.38nm，使锂离子嵌入的更加容易、快速，提高了锂离子的扩散速率，包覆层还可使石墨颗粒表面更加平滑，有利于循环性能的提高。
3、本发明的锂离子电池可在超高倍率下使用，电池具备30C持续充电能力，充电容量可达到小电流1C充电容量的95％以上。
4、本发明的锂离子电池在30C充电2min，可充至电池电量的90％以上，能够实现快速充电。
5、本发明的锂离子电池在30C充电，1C放电循环100周，充电容量保持率为97.31％以上。
综上所述，本发明的快速充电用锂离子电池具备30C持续充电性能，可循环使用，可以解决电动汽车因充电时长而造成的问题。
下面通过实施例，对本发明技术方案做进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例1
制备改性石墨：
步骤一、将沥青粉末在氮气气氛保护下熔融，然后在1.5T的磁场作用下对熔融后的沥青粉末进行离心甩丝，得到沥青丝；所述熔融的温度为400℃；
步骤二、将步骤一中所述沥青丝切割成长度为20μm的沥青颗粒，然后在氮气气氛保护下对所述沥青颗粒进行碳化处理，得到一次颗粒碳纤维；所述碳化处理的温度为1000℃，碳化处理的时间为8h；
步骤三、将酚醛树脂粉末在400℃条件下保温处理5.5h，然后在氮气气氛下升温至600℃后将氮气气氛换成二氧化碳，保温活化处理40min，自然冷却后得到活化的酚醛树脂；
步骤四、将酚醛树脂颗粒、步骤二中所述一次颗粒碳纤维和步骤三中所述活化的酚醛树脂混合后研磨过筛，得到混合物料；所述混合物料中酚醛树脂颗粒的质量百分含量为3.0％，一次颗粒碳纤维的质量百分含量为70％，余量为活化的酚醛树脂；
步骤五、将步骤四中所述混合物料置于石墨炉中，在2100℃条件下煅烧11h，得到中粒径D50为15μm的改性石墨。
实施例2
制备改性石墨：
步骤一、将沥青粉末在氮气气氛保护下熔融，然后在1T的磁场作用下对熔融后的沥青粉末进行离心甩丝，得到沥青丝；所述熔融的温度为300℃；
步骤二、将步骤一中所述沥青丝切割成长度为30μm的沥青颗粒，然后在氮气气氛保护下对所述沥青颗粒进行碳化处理，得到一次颗粒碳纤维；所述碳化处理的温度为1100℃，碳化处理的时间为7h；
步骤三、将酚醛树脂粉末在500℃条件下保温处理5h，然后在氮气气氛下升温至600℃后将氮气气氛换成二氧化碳，保温活化处理60min，自然冷却后得到活化的酚醛树脂；
步骤四、将酚醛树脂颗粒、步骤二中所述一次颗粒碳纤维和步骤三中所述活化的酚醛树脂混合后研磨过筛，得到混合物料；所述混合物料中酚醛树脂颗粒的质量百分含量为5.0％，一次颗粒碳纤维的质量百分含量为60％，余量为活化的酚醛树脂；
步骤五、将步骤四中所述混合物料置于石墨炉中，在2000℃条件下煅烧12h，得到中粒径D50为20μm的改性石墨。
实施例3
制备改性石墨：
步骤一、将沥青粉末在氮气气氛保护下熔融，然后在1.2T的磁场作用下对熔融后的沥青粉末进行离心甩丝，得到沥青丝；所述熔融的温度为500℃；
步骤二、将步骤一中所述沥青丝切割成长度为5μm的沥青颗粒，然后在氮气气氛保护下对所述沥青颗粒进行碳化处理，得到一次颗粒碳纤维；所述碳化处理的温度为1200℃，碳化处理的时间为6h；
步骤三、将酚醛树脂粉末在300℃条件下保温处理6h，然后在氮气气氛下升温至600℃后将氮气气氛换成二氧化碳，保温活化处理30min，自然冷却后得到活化的酚醛树脂；
步骤四、将酚醛树脂颗粒、步骤二中所述一次颗粒碳纤维和步骤三中所述活化的酚醛树脂混合后研磨过筛，得到混合物料；所述混合物料中酚醛树脂颗粒的质量百分含量不大于4.0％，一次颗粒碳纤维的质量百分含量为75％，余量为活化的酚醛树脂；
步骤五、将步骤四中所述混合物料置于石墨炉中，在2300℃条件下煅烧10h，得到中粒径D50为3μm的改性石墨。
实施例4
制备改性石墨：
步骤一、将沥青粉末在氮气气氛保护下熔融，然后在1T的磁场作用下对熔融后的沥青粉末进行离心甩丝，得到沥青丝；所述熔融的温度为400℃；
步骤二、将步骤一中所述沥青丝切割成长度为10μm的沥青颗粒，然后在氮气气氛保护下对所述沥青颗粒进行碳化处理，得到一次颗粒碳纤维；所述碳化处理的温度为1200℃，碳化处理的时间为6h；
步骤三、将酚醛树脂粉末在400℃条件下保温处理5h，然后在氮气气氛下升温至600℃后将氮气气氛换成二氧化碳，保温活化处理60min，自然冷却后得到活化的酚醛树脂；
步骤四、将酚醛树脂颗粒、步骤二中所述一次颗粒碳纤维和步骤三中所述活化的酚醛树脂混合后研磨过筛，得到混合物料；所述混合物料中酚醛树脂颗粒的质量百分含量为2.0％，一次颗粒碳纤维的质量百分含量为65％，余量为活化的酚醛树脂；
步骤五、将步骤四中所述混合物料置于石墨炉中，在2200℃条件下煅烧10h，得到中粒径D50为5μm的改性石墨。
实施例5
制备改性石墨：
步骤一、将沥青粉末在氮气气氛保护下熔融，然后在1.5T的磁场作用下对熔融后的沥青粉末进行离心甩丝，得到沥青丝；所述熔融的温度为500℃；
步骤二、将步骤一中所述沥青丝切割成长度为15μm的沥青颗粒，然后在氮气气氛保护下对所述沥青颗粒进行碳化处理，得到一次颗粒碳纤维；所述碳化处理的温度为1000℃，碳化处理的时间为8h；
步骤三、将酚醛树脂粉末在400℃条件下保温处理6h，然后在氮气气氛下升温至600℃后将氮气气氛换成二氧化碳，保温活化处理60min，自然冷却后得到活化的酚醛树脂；
步骤四、将酚醛树脂颗粒、步骤二中所述一次颗粒碳纤维和步骤三中所述活化的酚醛树脂混合后研磨过筛，得到混合物料；所述混合物料中酚醛树脂颗粒的质量百分含量为5.0％，一次颗粒碳纤维的质量百分含量为60％，余量为活化的酚醛树脂；
步骤五、将步骤四中所述混合物料置于石墨炉中，在2000℃条件下煅烧12h，得到中粒径D50为10μm的改性石墨。
实施例6
以容量为2300mAh的锂离子电池的制作过程为例进行说明，具体实施过程如下：
正极浆料的配制：以N-二甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，正极活性物质为中粒径D50为5μm的钴酸锂，导电剂为超级导电炭黑(Super-P)、导电石墨(KS-6)和碳纳米管(CNTs)，粘接剂为聚偏氟乙烯(PVDF)。本实施例所用质量比为：钴酸锂:Super-P:KS-6:CNTs:PVDF:NMP＝93.3:2:1.5:1:2.2:65。先将钴酸锂和Super-P,KS-6在混料机中预分散1h～2h，再将CNTs导电液加入，预混1h～2h，使导电剂均匀分散在钴酸锂表面，得到正极混合物；然后将PVDF加入到NMP中，搅拌2h～4h，制备得到PVDF胶液；将正极混合物分三次加入到上述PVDF胶液中，搅拌5h～8h后抽真空脱气泡，得到正极浆料。
正极极片的制作：将配制好的正极浆料涂布在具有导电涂层的铝箔集流体上，双面敷料面密度为140g/m2，压实密度为3.40g/m3，涂布后的铝箔经干燥、辊压和冲切后待组装，完成正极片的制作。
负极浆料的配制：以去离子水(H2O)为溶剂，负极活性物质为实施例1制备的改性石墨，导电剂为超级导电炭黑(Super-P)，气相生长碳纤维(VGCF)，粘接剂为丁苯橡胶(SBR)与羧甲基纤维素钠(CMC)的组合物。本实施例所用质量比为：改性石墨:Super-P:SBR:VGCF:CMC:H2O＝93.8:2:1.2:1.5:1.5:46。先将改性石墨和Super-P在混料机中预分散2h～3h，再加入VGCF导电极，预混1h～2h，使导电剂均匀分散在改性石墨表面，得到负极混合物；然后将CMC加入到去离子水中，搅拌3h～4h，制备CMC水溶液；将负极混合物分两次加入上述CMC水溶液中，搅拌6h～10h后加入SBR，继续搅拌1h～2h后抽真空脱气泡，得到负极浆料。
负极极片的制作：将配制好的负极浆料涂布在具有导电胶层的集流体铜箔上，双面敷料面密度为80g/m2，压实密度为1.4g/m3，涂布极片经干燥、辊压和冲切后待组装，完成负极片的制作。
电解液的配制：锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)和双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)按照8:2的质量比混合的混合物，有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)的四元混合液，质量比为EC:DMC:DEC:EMC＝3:1:1:5，添加剂为丙烯腈二甲基亚硫酸酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙酯和氟代碳酸乙烯酯，电解液中锂盐的浓度为1.0mol/L，电解液中丙烯腈二甲基亚硫酸酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙酯和氟代碳酸乙烯酯的体积百分含量分别为1.5％、1.0％、1.0％和1.0％。
化成前电池的制作：将冲切好的正、负极片和隔膜按隔膜、负极、隔膜、正极、隔膜和负极的顺序依次层叠组合成电芯，其中隔膜使用陶瓷涂覆隔膜(经过陶瓷涂覆的单层聚丙烯隔离膜)。组合成的电芯利用铝极耳(正极极耳)和铜镀镍极耳(负极极耳)进行超声波焊接；将焊接完的电芯放入到铝塑包装壳中进行一次封装；经过一次封装的电芯在温度80℃～85℃，真空度≤-0.08MPa的条件下烘烤24h；对烘烤完的电芯注入上述配制好的电解液；注液后的电芯先在45℃静置10h～16h，然后在常温静置10h～16h后待化成。
电池的化成：在温度为55℃，压力为0.30MPa的条件下进行化成，化成方法为：先用0.05C恒流充电15min，上限保护电压为4.2V；然后用0.1C恒流充电150min，上限保护电压为4.2V；静止10min后用0.5C恒流恒压充电60min，上限电压为4.0V，恒压充电截止电流为0.03C，完成化成。
化成结束后的电芯在室温下静止2h～4h，检测电压之后进行预抽气，然后进行高温整形：将预抽气后的电芯码放在多层夹板中间，然后调节压力，使夹板对电池施加0.2MPa～0.4MPa的压力，然后将夹板放入70℃～80℃的环境温度下放置2.5h～3.5h，之后取出放置在室温环境下冷却，冷却结束后卸下夹具进行抽气封口，最后采用1C恒流恒压模式充电至4.2V，恒压充电截止电流为0.01C，1C恒电流放电至3.0V，1C恒流恒压模式充电至3.9V，完成分容。
对比例1
以D50为15μm的普通人造石墨颗粒作为负极活性物质，按照实施例6的方法制作容量为2300mAh的锂离子电池。
对比例2
在电解液中不添加添加剂，且锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，有机溶剂为EC:DMC＝1:1(质量比)，按照实施例6的方法制作容量为2300mAh的锂离子电池。
对比例3
按照实施例6的方法制作容量为2300mAh的锂离子电池，化成方法为：先用0.05C恒流充电120min，上限保护电压为4.2V；再用0.1C恒流充电390min，上限保护电压为4.2V，完成化成。
实施例6与对比例3在电芯制作过程中采集了电芯注液量参数和电芯在二封抽气后电解液保有量参数，具体数值见表1。
表1不同化成方式电解液保有量数据
从表1中可以看出，在注液量几乎相同的情况下，对比例3比实施例6电芯电解液保有量低0.9g。
对实施例6、对比例1-3制作完成的电芯进行以下测试：
1、倍率充电
测试步骤为：
①分别使用1C/10C/15C/20C/30C恒流恒压充电，上限电压4.2V，恒压截止电流0.01C；
②搁置30min；
③1C恒流放电，下限电压为3.0V；
在充电过程中，使用热电偶同时测量电芯表面温度，记录温度最大值。
倍率测试具体数据见表2。
表2不同倍率充电数据
表2中对比例1与实施例6差别在于，对比例1采用普通的人造石墨颗粒，相对于实施例6在30C充电测试中：充电效率有明显下降，30C充电容量仅有1C充电容量的26.3％，电芯表面温度也高出11.9℃；对比例1使用普通的人造石墨，在快速充电时，锂离子快速从正极脱出，在嵌入到负极时，普通的石墨负极材料各向异性结构，不利于锂离子的快速嵌入，且活性颗粒导电性较差，锂离子扩散速率降低，负电极极化增加，电芯表面升温较快，表面采用了低结晶炭包覆具有纤维和镶嵌复合二次颗粒结构的实施例6负电极活性扩散速率更高，导电性更高，能够使锂离子更加容易、快速的嵌入，从而使电极极化较小，加快了充电速率，降低了快充过程中电芯表面温度。
表2中对比例2与实施例6差别在于，对比例2采用的电解液中的溶剂为EC:DMC＝1:1，锂盐为六氟磷酸锂且未添加添加剂，对比例2在10C充电过程中，电芯已经微胀气，20C充电过程中，电芯严重胀气，此体系电解液不适应高倍率快速充电，充电过程电解液易分解产气，主要原因可能是LiPF6锂盐相对分解温度较低，其分解温度约在80℃，且EC+DMC体系电导率相对较低，不利于大电流充电，锂离子传导效率低，负电极表面极化增大，电芯升温明显，从而加剧了LiPF6的分解，实施例6使用的电解液锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)和双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)的混合物，溶剂体系为EC:DMC:DEC:EMC＝3:1:1:5，添加剂为DMS、VC、PS和FEC，添加比例分别为1.5％、1.0％、1.0％、1.0％(体积比)，该配方的电解液的电导率为9.5mS/cm，添加(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)锂盐改善了电解液的热稳定性，提升了电导率，添加DMS低粘度物质，提升电解液电导率，增强锂离子的迁移数，VC成膜添加剂，抑制溶剂分子的共嵌入，再结合溶剂EC:DMC:DEC:EMC＝3:1:1:5的体系发挥协同作用，更加提升了电解液的稳定性。
表2中对比例3与实施例6的差别在于化成方法的改变。实施例6在化成时采用的是在55±5℃的高温环境，电芯承受0.30MPa的压强，高温环境增强了电解液与固体电极表面的活性，减小了液-固两种物相之间的极化，加压使得化成过程中产生的气体迅速从电极之间排出，有利于电极充分活化和SEI膜完整的形成，同时采用高温加压的方式亦可提升电芯的电解液的保液量(具体数值见表1)；而对比例3没有采用高温加压的方式。所以在30C充电时充入90％的1C放电容量时长相对实施例6增加了1.48(min：sec)，充95％的1C放电容量时长相对实施例6增加了3.24(min：sec)，电芯表面最高温度也比实施例6增加了5.2℃。
2、常温循环测试
测试步骤为：
①分别使用30C(67.5A)恒流恒压充电，上限电压4.2V，恒压截止电流0.01C；
②搁置10min；
③1C恒流放电，下限电压为3.0V；
④搁置10min；
⑤循环工步①～④共100次；
在循环初始阶段与结束阶段测量电芯充电过程电芯的厚度与电芯表面温度，记录温度最大值。
电芯循环过程厚度、充电过程温度最大值、容量保持率见表3。
表3循环过程电芯厚度、温度变化值、容量保持率数据
表3中，实施例6在30C充电过程最高温度比第7周充电最高温度仅高出8.5℃，30C充电，1C放电循环104周，电芯厚度增加0.9mm，容量保持率为97.50％。
对比例1在30C倍率下充电容量仅有1C充电容量的26.3％，不在适合30C充电，1C放电循环测试，对比例1负极采用普通的人造石墨负极，负电极极体不利于锂离子的快速扩散，导致极化增加，电芯表面升高，循环过程中产气，进一步导致电芯阻抗增加，循环衰减增速。
对比例2在20C、30C充电过程中已经严重胀气，不再适于循环测试。
对比例3在30C充电，1C放电循环104周时电芯表面温度升到48.6℃，比实施例6高出15.1℃，电芯厚度达到10.56mm，比初始厚度9.13mm高出1.43mm，电芯厚度膨胀率高达15.66％，104周容量保持率下降到72.13％，对比例3在化成时未采用实施例6的高温加压的方式化成，化成表面活性相对较低，化成过程中产气未能及时完全排出，电极表面成膜效果差，电解液保有量低(具体数值见表1)，因此电芯循环测试中容量衰减较快，实施例6采用高温加压的化成方式，在化成完成之后再进行高温整形，负电极表面形成较完整的固体膜，多次高温化成方式使得的电芯内部残留的水份充分反应掉，将反应产生的气体在抽气封口时排出，在循环过程中减小了电芯产气的风险。
实施例7
本实施例与实施例6相同，其中不同之处在于：采用实施例2制备的改性石墨作为负极活性物质，电解液中锂盐浓度为0.8mol/L，六氟磷酸锂和双(氟磺酰)亚胺锂的质量比为9.5:0.5，添加剂为丙烯腈二甲基亚硫酸酯，电解液中添加剂的体积百分含量为1.0％。
实施例8
本实施例与实施例6相同，其中不同之处在于：采用实施例3制备的改性石墨作为负极活性物质，电解液中锂盐浓度为1.3mol/L，六氟磷酸锂和双(氟磺酰)亚胺锂的质量比为7:3，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种、两种、三种或五种，或者为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的三种与碳酸丙烯酯的混合溶剂，添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙酯、氟代碳酸乙烯酯、丙烯腈二甲基亚硫酸酯和1,3-丙烷磺酸内酯中的一种、两种、三种或五种，或者为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙酯、氟代碳酸乙烯酯和丙烯腈二甲基亚硫酸酯中的三种与1,3-丙烷磺酸内酯的混合物，锂离子电池在温度为50℃，压力为0.40MPa的条件下进行化成。
实施例9
本实施例与实施例6相同，其中不同之处在于：采用实施例4制备的改性石墨作为负极活性物质，六氟磷酸锂和双(氟磺酰)亚胺锂的质量比为9:1，添加剂为丙烯腈二甲基亚硫酸酯和1,3-丙烷磺酸内酯，电解液中丙烯腈二甲基亚硫酸酯的体积百分含量为3.0％，1,3-丙烷磺酸内酯的体积百分含量为2.0％，锂离子电池在温度为60℃，压力为0.20MPa的条件下进行化成。
实施例10
本实施例与实施例6相同，其中不同之处在于：采用实施例5制备的改性石墨作为负极活性物质，添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙酯和氟代碳酸乙烯酯，电解液中碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙酯和氟代碳酸乙烯酯的体积百分含量均为1.0％。
本发明实施例6至实施例10的锂离子电池可在超高倍率下使用，电池具备30C持续充电能力，充电容量可达到小电流1C充电容量的95％以上；在30C充电2min，可充至电池电量的90％以上，能够实现快速充电；在30C充电，1C放电循环100周，充电容量保持率为97.31％以上。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种快速充电用锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、正极极耳、负极极耳和包装壳，所述负极片是将含负极活性物质的负极浆料涂布在铜箔两面而制成，其特征在于，所述负极活性物质为中粒径D50为3μm～20μm的改性石墨；
所述改性石墨的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将沥青粉末在氮气气氛保护下熔融，然后在磁场作用下对熔融后的沥青粉末进行离心甩丝，得到沥青丝；
步骤二、将步骤一中所述沥青丝切割成长度为5μm～30μm的沥青颗粒，然后在氮气气氛保护下对所述沥青颗粒进行碳化处理，得到一次颗粒碳纤维；
步骤三、将酚醛树脂粉末在300℃～500℃条件下保温处理5h～6h，然后在氮气气氛下升温至600℃后将氮气气氛换成二氧化碳，保温活化处理30min～60min，自然冷却后得到活化的酚醛树脂；
步骤四、将酚醛树脂颗粒、步骤二中所述一次颗粒碳纤维和步骤三中所述活化的酚醛树脂混合后研磨过筛，得到混合物料；所述混合物料中酚醛树脂颗粒的质量百分含量不大于5.0％，一次颗粒碳纤维的质量百分含量为60％～75％，余量为活化的酚醛树脂；
步骤五、将步骤四中所述混合物料置于石墨炉中，在2000℃～2300℃条件下煅烧10h～12h，得到改性石墨。
2.根据权利要求1所述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，所述改性石墨的中粒径D50为5μm～15μm。
3.根据权利要求1所述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，所述电解液为锂盐、添加剂和有机溶剂的混合溶液，所述混合溶液中锂盐的浓度为0.8mol/L～1.3mol/L，锂盐为六氟磷酸锂和双(氟磺酰)亚胺锂，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或几种；所述添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙酯、氟代碳酸乙烯酯、丙烯腈二甲基亚硫酸酯和1,3-丙烷磺酸内酯中的一种或几种，电解液中添加剂的体积百分含量为1.0％～5.0％。
4.根据权利要求3所述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，所述六氟磷酸锂的质量占六氟磷酸锂和双(氟磺酰)亚胺锂总质量的70％～95％。
5.根据权利要求3所述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的质量比为3:1:1:5，所述添加剂为丙烯腈二甲基亚硫酸酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙酯和氟代碳酸乙烯酯，电解液中丙烯腈二甲基亚硫酸酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙酯和氟代碳酸乙烯酯的体积百分含量分别为1.5％、1.0％、1.0％和1.0％。
6.根据权利要求1所述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池在温度为50℃～60℃，压力为0.20MPa～0.40MPa的条件下进行化成，化成方法为：先用0.05C恒流充电15min，上限保护电压为4.2V；然后用0.1C恒流充电150min，上限保护电压为4.2V；静止10min后用0.5C恒流恒压充电60min，上限电压为4.0V，恒压充电截止电流为0.03C。
7.根据权利要求1所述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，步骤一中所述熔融的温度为300℃～500℃。
8.根据权利要求1所述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，步骤一中所述磁场的磁场强度为1T～1.5T。
9.根据权利要求1所述的一种快速充电用锂离子电池，其特征在于，步骤二中所述碳化处理的温度为1000℃～1200℃，碳化处理的时间为6h～8h。
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