CN107482166A - 一种锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极、隔膜和负极的间隙填充有所述电解液，所述正极包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极涂层，所述负极包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极涂层，所述正极涂层和/或负极涂层至少包括两种不同的电极材料涂层。正极涂层和/或负极涂层采用复合电极材料涂层的方式，提高了锂离子电池的综合性能。

Description

一种锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池生产领域，具体涉及一种锂离子电池。
背景技术
随着中国新能源汽车产业慢慢走向成熟，电动汽车技术已进入了高速发展期。作为电动汽车的核心部件，动力电池的性能优劣很大程度上决定了电动汽车的续航里程、使用寿命和安全特性等整车性能。锂离子电池由于具有比容量大、工作电压高和循环寿命长等优异特点，近几年已在电动汽车中开始大规模使用，未来有望成为电动汽车的主要动力电源。但就目前而言，由于锂离子电池可使用的电极材料种类繁多，电极材料特性差异较大，导致其拥有不同的特征。一般而言，高工作电压、高容量的电池体系具有较高的能量密度，但受制于电池寿命有限而且存在较大的安全隐患；低工作电压、低容量的电池体系虽然拥有良好的使用寿命和相对较高的安全特性，但其有限的续航里程也一定程度上限制了其在电动汽车上的大规模使用。
因此，现有技术有待改进和提高。
发明内容
本发明提供一种锂离子电池，以提高锂离子电池的综合性能。
本发明提供一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极、隔膜和负极的间隙填充有所述电解液，所述正极包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极涂层，所述负极包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极涂层，所述正极涂层和/或负极涂层至少包括两种不同的电极材料涂层。正极涂层和/或负极涂层采用复合电极材料涂层的方式，提高了锂离子电池的综合性能。
所述的锂离子电池，其中，所述正极涂层至少包括两种不同的正极电极材料涂层，所述正极集流体的A面和B面均设置有正极电极材料涂层；正极集流体的A面或B面设置有多种正极电极材料涂层时，所述多种正极电极材料涂层层叠设置。通过将不同种类的正极电极材料涂层进行涂层组合和结构调整，可发挥不同正极材料的特性。
所述的锂离子电池，其中，每层正极电极材料涂层的厚度在2～150微米之间，正极集流体与正极集流体A面或B面上的所有正极电极材料涂层的厚度之和介于45～150微米之间。
所述的锂离子电池，其中，所述正极电极材料涂层包括如下质量比的组分：
正极活性物质：导电剂：粘合剂＝100:0.1～30:0.5～30。这种质量比下，正极活性物质的电化学性能可充分发挥。
所述的锂离子电池，所述正极活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸钴锂、磷酸钒锂、磷酸锰铁锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少一种；所述导电剂为碳基导电剂；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、海藻酸钠、明胶、β-环糊精、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠中的至少一种。
所述的锂离子电池，其中，所述正极集流体为铝箔、涂碳铝箔或者多孔铝箔中的一种；所述负极集流体为铜箔、涂碳铜箔、多孔铜箔、铝箔、涂碳铝箔和多孔铝箔中的一种。
所述的锂离子电池，其中，所述负极涂层至少包括两种不同的负极电极材料涂层，所述负极集流体的A面和B面均设置有负极电极材料涂层；负极集流体的A面或B面设置有多种负极电极材料涂层时，所述多种负极电极材料涂层层叠设置。通过将不同种类的负极电极材料涂层进行涂层组合和结构调整，可发挥不同负极材料的特性。
所述的锂离子电池，其中，每层负极电极材料涂层的厚度在1～140微米之间，负极集流体与负极集流体A面或B面上的所有负极电极材料涂层的厚度之和介于40～150微米之间。
所述的锂离子电池，其中，所述负极电极材料涂层包括如下质量比的组分：
负极活性物质：导电剂：粘合剂＝100:0.1～30:0.1～30。这种质量比下，负极活性物质的电化学性能可充分发挥。
所述的锂离子电池，其中，所述负极活性物质为石墨、中间相碳微球、钛酸锂、硅、氧化硅、锡、氧化亚锡和氧化锡中的至少一种；所述导电剂为碳基导电剂；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、海藻酸钠、明胶、β-环糊精、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠中的至少一种。
所述的锂离子电池，其中，所述负极集流体为铜箔、涂碳铜箔、多孔铜箔、铝箔、涂碳铝箔和多孔铝箔中的一种。
所述的锂离子电池，其中，所述正极集流体的厚度在4～30微米之间，涂碳铝箔包括铝箔和覆盖在铝箔的A面和/或B面上的涂碳层，涂碳层厚度在0.05～4微米之间。
所述的锂离子电池，其中，负极集流体的厚度在4～25微米之间，涂碳铜箔和涂碳铝箔单面或双面设置有涂碳层，一层涂碳层的厚度在0.05～6微米之间。
本发明的有益效果：本发明通过将不同种类的正极电极材料涂层进行涂层组合和结构调整，不同电压平台的电极材料工作电压的差异性将为后续的电池管理提供更为便捷的调控手段，复合电极涂层的使用将有效提升电池的综合性能。通过将不同种类的负极电极材料涂层进行涂层组合和结构调整也可发挥不同负极电极材料的特性，复合电极涂层的使用同样能提升电池的综合性能。本发明的锂离子电池通过采用多种电极材料涂层组合调整，充分发挥各材料在循环寿命、比容量、电压和安全等方面的性能优势，克服各种电极材料单独作为电极涂层时的劣势，达到优势互补，显著提高电池的寿命、能量密度和安全性等综合性能。且本发明使用的方法操作简单，易于实现产业化，能有效促进动力电池行业和新能源汽车的快速发展。
附图说明
图1为本发明提供的锂离子电池一实施例的正极的结构示意图；
图2为本发明提供的锂离子电池一实施例的负极的结构示意图；
图3a为本发明提供的锂离子电池中，实施例1的正极的结构示意图；
图3b为本发明提供的锂离子电池中，实施例1的负极的结构示意图；
图4a为本发明提供的锂离子电池中，实施例2的正极的结构示意图；
图4b为本发明提供的锂离子电池中，实施例2的负极的结构示意图；
图5a为本发明提供的锂离子电池中，实施例3的正极的结构示意图；
图5b为本发明提供的锂离子电池中，实施例3的负极的结构示意图；
图6a为本发明提供的锂离子电池中，实施例4的正极的结构示意图；
图6b为本发明提供的锂离子电池中，实施例4的负极的结构示意图；
图7a为本发明提供的锂离子电池中，实施例5的正极的结构示意图；
图7b为本发明提供的锂离子电池中，实施例5的负极的结构示意图。
其中，正极集流体110，正极电极材料涂层120，负极集流体310，负极电极材料涂层320。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种锂离子电池，如图1和图2所示，包括正极(正极极片)、负极(负极极片)、隔膜、电解液(图中未示出)、正极耳和负极耳。正极、隔膜和负极通过卷绕或者层叠组装成电芯，正极、隔膜和负极的间隙填充有电解液。正极包括正极集流体110和设置(覆盖)在正极集流体110上的正极涂层，负极包括负极集流体310和设置(覆盖)在负极集流体310上的负极涂层，正极涂层和/或负极涂层包括多种电极材料涂层。正极涂层和/或负极涂层采用复合电极材料涂层的方式，提高了锂离子电池的综合性能。
正极集流体110为铝箔、涂碳铝箔或者多孔铝箔中的一种。正极集流体110的厚度在4～30微米之间。以正极集流体110为涂碳铝箔为例，涂碳铝箔包括铝箔和覆盖在铝箔的A面和/或B面上的涂碳层，涂碳层厚度在0.05～4微米之间。换而言之，涂碳层可单面设置，也可双面设置，当然，双面设置时，双面涂碳层的厚度在0.1～8微米之间。涂碳层的设置，减小了锂离子电池的内阻。
正极涂层至少包括两种不同的正极电极材料涂层120(即正极用电极材料涂层)，正极集流体110的A面(图1中正极集流体110的顶面)和B面(图1中正极集流体110的底面)均设置有正极电极材料涂层120；换而言之，正极涂层可以仅包括两种不同的正极电极材料涂层120，此种情况下，一种正极电极材料涂层120涂覆在正极集流体110的A面，另一种正极电极材料涂层120涂覆在正极集流体110的B面；当然，正极涂层也可以包括两种以上的正极电极材料涂层120，此种情况下，正极集流体110的AB两面均涂覆有正极电极材料涂层120，且同一面的正极电极材料涂层120层叠设置，即正极集流体的A面或B面设置有多种正极电极材料涂层120时，多种正极电极材料涂层120层叠设置。通过将不同种类的正极电极材料涂层120进行涂层组合和结构调整，可发挥不同正极材料的特性。不同的正极电极材料涂层120，可以是涂层的活性物质不完全相同。
每层正极电极材料涂层120的厚度在2～150微米之间，正极极片单面的厚度H1介于45～150微米之间，换而言之，正极集流体110与正极集流体110A面或B面上的所有正极电极材料涂层120的厚度之和H1介于45～150微米之间。正极极片双面的厚度H2在80～300微米之间，换而言之，正极的厚度H2在80～300微米之间。正极电极材料涂层120的具体厚度根据用户对电池的性能要求而定。
进一步的，正极电极材料涂层120包括如下质量比的组分：
正极活性物质：导电剂：粘合剂＝100:0.1～30:0.5～30。这种质量比下，正极活性物质的电化学性能可充分发挥。更佳的质量比如下：
正极活性物质：导电剂：粘合剂＝100:0.5～5:1～4。这种质量比下，正极活性物质的电化学性能可完全发挥。
正极活性物质为钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O3)、镍酸锂(LiNiO2)、磷酸铁锂(LiFePO4)、磷酸锰锂(LiMnPO4)、磷酸钴锂(LiCoPO4)、磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3)、磷酸锰铁锂(LiFexMn1-xPO4，0<x<1)、镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)、镍钴锰酸锂(LiNixCoyMn1-x-yO2，0<x+y<1)和镍钴铝酸锂(LiNixCoyAl1-x-yO2，0<x+y<1)中的至少一种。导电剂为碳基导电剂，如导电碳黑、导电石墨、乙炔黑、气相生长碳纤维、石墨烯和碳纳米管中的至少一种；粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、海藻酸钠、明胶、β-环糊精、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠中的至少一种。
负极集流体310为铜箔、涂碳铜箔、多孔铜箔、铝箔、涂碳铝箔或者多孔铝箔中的一种。负极集流体的厚度在4～25微米之间。其中，涂碳铜箔和涂碳铝箔可单面涂碳，也可双面涂碳，涂碳铝箔和涂碳铜箔单面涂碳层厚度在0.05～6微米之间，双面涂碳层厚度在0.1～12微米之间。
负极涂层至少包括两种不同的负极电极材料涂层320(即负极用电极材料涂层)，负极集流体310的A面和B面均设置有负极电极材料涂层320；换而言之，负极涂层可以仅包括两种不同的负极电极材料涂层320，此种情况下，一种负极电极材料涂层320涂覆在负极集流体310的A面，另一种负极电极材料涂层320涂覆在负极集流体310的B面；当然，负极涂层也可以包括两种以上的负极电极材料涂层320，此种情况下，负极集流体310的AB两面均涂覆有负极电极材料涂层320，且同一面的负极电极材料涂层320层叠设置，即负极集流体的A面或B面设置有多种负极电极材料涂层320时，多种负极电极材料涂层320层叠设置。通过将不同种类的负极电极材料涂层320进行涂层组合和结构调整，可发挥不同负极材料的特性。
每层负极电极材料涂层320的厚度在1～140微米之间，负极极片单面的厚度H3介于40～150微米之间，换而言之，负极集流体310与负极集流体310A面或B面上的所有负极电极材料涂层320的厚度之和H3介于40～150微米之间。负极极片双面的厚度H4在76～300微米之间，换而言之，负极的厚度H4在76～300微米之间。负极电极材料涂层320的具体厚度根据用户对电池的性能要求而定。
进一步的，负极电极材料涂层320包括如下质量比的组分：
负极活性物质：导电剂：粘合剂＝100:0.1～30:0.1～30。这种质量比下，负极活性物质的电化学性能可充分发挥。更佳的质量比如下：
负极活性物质：导电剂：粘合剂＝100:0.5～5:1～4。这种质量比下，负极活性物质的电化学性能可完全发挥。
负极活性物质为石墨、中间相碳微球、钛酸锂(Li4Ti5O12)、硅、氧化硅(SiOx，0<x<2)、锡、氧化亚锡(SnO)和氧化锡(SnOx，0<x<2)中的至少一种。负极用导电剂为碳基导电剂，如导电碳黑、导电石墨、乙炔黑、气相生长碳纤维、石墨烯和碳纳米管中的至少一种。粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、海藻酸钠、明胶、β-环糊精、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠中的至少一种。
隔膜为单层聚乙烯，单层聚丙烯，单层聚酰亚胺，多层聚乙烯，多层聚丙烯，多层聚酰亚胺，聚乙烯、聚丙烯和/或聚酰亚胺的混合叠层。隔膜的厚度为6～40微米；隔膜表面可以涂覆无机化合物或者有机化合物。无机化合物包括氧化铝，二氧化硅，二氧化钛和二氧化锡中的至少一种，有机化合物包括聚偏二氟乙烯，聚氧化乙烯中的至少一种。隔膜可单面涂覆无机化合物或者有机化合物，也可以双面涂覆无机化合物或者有机化合物，单面涂覆的无机化合物或者有机化合物的厚度为0.2～5微米，双面涂覆的无机化合物或者有机化合物的总厚度为0.4～10微米。
具体地，电解液包括电解质和有机溶剂。电解质包括六氟磷酸锂(LiPF6)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2，LITFSI)、三(三氟甲基磺酰)甲基锂LiC(CF3SO2)3和二(三氟甲基磺酰)甲基锂LiCH(CF3SO2)2中的至少一种。有机溶剂包括碳酸乙酯(EC)、碳酸丙酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、四氢呋喃(THF)、二甲基亚砜(DMSO)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)和γ-丁内酯(GBL)中的至少一种。
首先，本发明通过将不同种类的正极电极材料涂层进行涂层组合和结构调整，可以保证镍酸锂、钴酸锂、镍锰酸锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂等活性材料高比容量和高工作电压等特点得到发挥，在正极电极材料涂层使用磷酸铁锂又能利用其优异的倍率性能和安全性能等优势，同时不同电压平台的电极材料工作电压的差异性将为后续的电池管理提供更为便捷的调控手段，复合电极涂层的使用将有效提升电池的综合性能。
其次，通过将不同种类的负极电极材料涂层进行涂层组合和结构调整也可发挥不同负极电极材料的特性，比如硅、氧化硅、锡、氧化亚锡和氧化锡等负极电极材料具有较高的比容量，比如石墨和中间相碳微球等负极电极材料具有较低的电压和较高的循环稳定性，比如钛酸锂具有较高的安全性，复合电极涂层的使用同样能提升电池的综合性能。
再次，复合电极材料涂层可使用的电极材料种类众多，可调性强，能满足不同功用电池的具体设计需求。
本发明的锂离子电池通过采用多种电极材料涂层组合调整，充分发挥各材料在循环寿命、比容量、电压和安全等方面的性能优势，克服各种电极材料单独作为电极涂层时的劣势，达到优势互补，显著提高电池的寿命、能量密度和安全性等综合性能。且本发明使用的方法操作简单，易于实现产业化，能有效促进动力电池行业和新能源汽车的快速发展。
下面提供几个具体实施例进一步来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
请参阅图3，本实施例中，正极集流体110为厚度10微米的铝箔，正极涂层包括涂覆在正极集流体110A面的第一正极电极材料涂层和涂覆在正极集流体110B面的第二正极电极材料涂层，第一正极电极材料涂层各组份配比为锰酸锂：导电石墨：聚氨酯＝100:0.1:0.5。第二正极电极材料涂层各组份配比为钴酸锂：导电碳黑：聚氧化乙烯＝100:0.5:1。第一正极电极材料涂层的厚度为80微米，第二正极电极材料涂层的厚度为120微米。本发明的组份配比均为质量比。通过在正极涂层中设置锰酸锂和钴酸锂，可以发挥这两种活性材料高比容量和高工作电压的特点。
负极集流体310为厚度5微米的铜箔，负极涂层包括涂覆在负极集流体310A面的第一负极电极材料涂层和涂覆在负极集流体310B面的第二负极电极材料涂层，第一负极电极材料涂层的各组份配比为中间相碳微球：乙炔黑：聚丙烯酸＝100:0.1:1。第二负极电极材料涂层的各组份配比为硅：石墨：导电碳黑：聚氧化乙烯＝5:95:0.5:1。第一负极电极材料涂层的厚度为40微米，第二负极电极材料涂层的厚度为60微米。通过在负极涂层中设置中间相碳微球和硅，既可以发挥中间相碳微球较低的电压和较高的循环稳定性的特点，又能发挥硅具有较高的比容量的特点。
隔膜为单层聚乙烯，厚度为10微米。电解液的电解质为高氯酸锂，电解液溶剂为二甲基亚砜。
以本实施例的锂离子电池装配18650电池，编号为a。
实施例2：
请参阅图4，本实施例中，正极集流体110为厚度12微米的多孔铝箔，正极涂层包括依次层叠设置在正极集流体110A面的第一正极电极材料涂层、第三正极电极材料涂层和涂覆在正极集流体110B面的第二正极电极材料涂层，第一正极电极材料涂层和第二正极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为镍钴铝酸锂(LiNi0.85Co0.1Al0.05O2)：气相生长碳纤维：聚丙烯腈＝100:0.3:3。第三正极电极材料涂层各组份配比为磷酸铁锂：乙炔黑：石墨烯：聚四氟乙烯＝100:0.5:1:4；第一正极电极材料涂层的厚度为80微米，第二正极电极材料涂层的厚度为100微米，第三正极电极材料涂层的厚度为18微米。本实施例在不同的正极电极材料涂层中分别设置镍钴铝酸锂和磷酸铁锂，既可以保证镍钴铝酸锂活性材料高比容量和高工作电压等特点得到发挥，又能利用磷酸铁锂优异的倍率性能和安全性能，不同电压平台的电极材料工作电压的差异性将为后续的电池管理提供更为便捷的调控手段，复合电极涂层的使用将有效提升电池的综合性能。
负极集流体310为厚度6微米的多孔铜箔，负极涂层包括涂覆在负极集流体310A面的第一负极电极材料涂层和依次层叠设置在极片B面的第二负极电极材料涂层、第四负极电极材料涂层。第一负极电极材料涂层和第二负极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为氧化硅(SiOx,0<x<1):石墨：碳纳米管：海藻酸钠＝10:90:1:2.5。第四负极电极材料涂层的各组份配比为氧化亚锡(SnO)：石墨：石墨烯：β-环糊精＝20:80:1.5:1.5。第一负极电极材料涂层的厚度为60微米，第二负极电极材料涂层的厚度为40微米，第四负极电极材料涂层的厚度为25微米。通过在负极涂层中设置氧化硅和氧化亚锡，可以发挥氧化硅和氧化亚锡较高的比容量的特点。
隔膜为单面涂覆4微米SiO2的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯隔膜，总厚度为16微米，即聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯膜层的厚度为12微米。电解液的电解质为四氟硼酸锂和三氟甲基磺酸锂的混合物，电解液溶剂为碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯的混合溶剂。
以本实施例的锂离子电池装配18650电池，编号为b。
实施例3：
本实施例中，请参阅图5，正极集流体110为厚度20微米的单面涂碳铝箔(16+4)，即铝箔厚度16微米，单面涂碳，涂碳层厚度为4微米。正极涂层包括依次层叠设置在正极集流体110A面的第一正极电极材料涂层、第三正极电极材料涂层和依次层叠设置在正极集流体110B面的第二正极电极材料涂层、第四正极电极材料涂层。第一正极电极材料涂层和第二正极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为镍钴锰酸锂(LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2)：碳纳米管：石墨烯：聚偏二氟乙烯＝100:0.5:1:2。第三正极电极材料涂层和第四正极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为磷酸铁锂(LiFePO4)：乙炔黑：导电石墨：聚氧化乙烯＝100:1:2:3.5。第一正极电极材料涂层的厚度为80微米，第二正极电极材料涂层的厚度为120微米。本实施例在不同的正极电极材料涂层中分别设置镍钴锰酸锂和磷酸铁锂，既可以保证镍钴锰酸锂活性材料高比容量和高工作电压等特点得到发挥，又能利用磷酸铁锂优异的倍率性能和安全性能，不同电压平台的电极材料工作电压的差异性将为后续的电池管理提供更为便捷的调控手段，复合电极涂层的使用将有效提升电池的综合性能。
负极集流体310为厚度10微米的涂碳铜箔(8+2)，即铜箔的厚度为8微米，涂碳层厚度为2微米。负极涂层包括依次层叠设置在负极集流体310A面的第一负极电极材料涂层、第三负极电极材料涂层和依次层叠设置在负极集流体310B面的第二负极电极材料涂层、第四负极电极材料涂层，第一负极电极材料涂层和第二负极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为石墨：导电碳黑：羧甲基纤维素钠：丁苯橡胶＝100:1:1.5:2。第三负极电极材料涂层和第四负极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为钛酸锂：乙炔黑：导电石墨：明胶＝100:1:0.5:3。第一负极电极材料涂层的厚度为60微米，第二负极电极材料涂层的厚度为15微米。通过在负极涂层中设置石墨和钛酸锂，既可以发挥石墨具有的较低的电压和较高的循环稳定性的特点，又可以发挥钛酸锂具有较高的安全性的特点，复合电极涂层的使用同样能提升电池的综合性能。
隔膜为单面涂敷2微米Al2O3的单层聚丙烯，厚度为15+2微米(聚丙烯厚度15微米)。电解液的电解质为六氟磷酸锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂LiC(CF3SO2)3和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的混合物，电解液溶剂为碳酸乙酯、碳酸丙酯和碳酸二甲酯的混合溶剂。
以本实施例的锂离子电池装配18650电池，编号为c。
实施例4：
在本实施例中，请参阅图6，正极集流体110为厚度30微米的双面涂碳铝箔(24+3+3，即铝箔厚度24微米，两面的涂碳层均为3微米)，正极涂层包括依次层叠设置在正极集流体110A面的第一正极电极材料涂层、第三正极电极材料涂层、第五正极电极材料涂层和依次层叠设置在正极集流体110B面的第二正极电极材料涂层、第四正极电极材料涂层。第一正极电极材料涂层的组分配比为镍酸锂：乙炔黑：丁苯橡胶：海藻酸钠＝100:3:2:2；第二正极电极材料涂层的组分配比为磷酸钒锂：磷酸锰铁锂：碳纳米管：聚丙烯酸：聚丙烯酸甲酯＝20:80:2:1:3；第三正极电极材料涂层的组分配比为镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)：导电炭黑：明胶＝100:2:4。第四正极电极材料涂层和第五正极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为磷酸铁锂：气相生长碳纤维：β-环糊精:羧甲基纤维素钠:羟丙基甲基纤维素钠＝100:3:1:1:1。第一正极电极材料涂层的厚度为30微米，第二正极电极材料涂层的厚度为35微米，第三正极电极材料涂层的厚度为25微米，第四正极电极材料涂层和第五正极电极材料涂层的厚度均为25微米。本实施例在不同的正极电极材料涂层中分别设置镍酸锂、磷酸钒锂、镍锰酸锂和磷酸铁锂，既可以保证镍酸锂和镍锰酸锂活性材料高比容量和高工作电压等特点得到发挥，又能利用磷酸铁锂优异的倍率性能和安全性能，不同电压平台的电极材料工作电压的差异性将为后续的电池管理提供更为便捷的调控手段，复合电极涂层的使用将有效提升电池的综合性能。
负极集流体310为厚度25微米的多孔铝箔，负极涂层包括依次层叠设置在负极集流体310A面的第一负极电极材料涂层、第三负极电极材料涂层和依次层叠设置在负极集流体310B面的第二负极电极材料涂层、第四负极电极材料涂层、第六负极电极材料涂层。第一负极电极材料涂层和第二负极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为钛酸锂：石墨烯：聚偏二氟乙烯：聚氧化乙烯＝100:4:5:5。第三负极电极材料涂层和第六负极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为硅：石墨：碳纳米管：羧甲基纤维素钠：羟丙基甲基纤维素钠＝20:80:8:4:5。第四负极电极材料涂层各组份配比为石墨：乙炔黑：碳纳米管：聚偏二氟乙烯：聚氧化乙烯：丁苯橡胶＝100:15:8：6:8:10。第一负极电极材料涂层和第二负极电极材料涂层的厚度均为20微米，第三负极电极材料涂层和第六负极电极材料涂层的厚度均为40微米，第四负极电极材料涂层的厚度为15微米。通过在负极涂层中设置钛酸锂、硅和石墨，既可以发挥石墨具有的较低的电压和较高的循环稳定性的特点，又可以发挥钛酸锂具有较高的安全性、硅具有较高的比容量的特点，复合电极涂层的使用同样能提升电池的综合性能。
隔膜为28微米(20+4+4，即多层聚酰亚胺厚度20微米，上下两面涂覆的TiO2厚度均为4微米)表面涂覆有TiO2的多层聚酰亚胺。电解液的电解质为二氟草酸硼酸锂和二(三氟甲基磺酰)甲基锂的混合电解质，电解液溶剂为碳酸乙烯亚乙酯、γ-丁内酯和碳酸乙酯的混合溶剂。
以本实施例的锂离子电池装配18650电池，编号为d。
实施例5：
在本实施例中，请参阅图7，正极集流体110为厚度20微米的双面涂碳铝箔(铝箔厚度16微米，两个面上的涂碳层均为2微米)，正极涂层包括依次层叠设置在正极集流体110A面的第一正极电极材料涂层、第三正极电极材料涂层、第五正极电极材料涂层和依次层叠设置在正极集流体110B面的第二正极电极材料涂层、第四正极电极材料涂层、第六正极电极材料涂层。第一正极电极材料涂层、第二正极电极材料涂层、第五正极电极材料涂层和第六正极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为磷酸锰锂(LiMnPO4)：碳纳米管：石墨烯：石墨：聚四氟乙烯＝100:0.5:0.5:1:2。第三正极电极材料涂层和第四正极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为磷酸钴锂(LiCoPO4)：乙炔黑：聚丙烯腈：羟甲基纤维素钠＝100:1:3:2。第一正极电极材料涂层和第二正极电极材料涂层的厚度均为20微米，第三正极电极材料涂层和第四正极电极材料涂层的厚度均为65微米，第五正极电极材料涂层和第六正极电极材料涂层的厚度均为25微米。本实施例在不同的正极电极材料涂层中分别设置磷酸锰锂和磷酸钴锂，可充分发挥磷酸锰锂和磷酸钴锂各自的特点，不同电压平台的电极材料工作电压的差异性将为后续的电池管理提供更为便捷的调控手段，复合电极涂层的使用将有效提升电池的综合性能。
负极集流体310为厚度10微米的铝箔，负极涂层包括依次层叠设置在负极集流体310A面的第一负极电极材料涂层、第三负极电极材料涂层、第五负极电极材料涂层和依次层叠设置在负极集流体310B面的第二负极电极材料涂层2、第四负极电极材料涂层、第六负极电极材料涂层。第一负极电极材料涂层和第二负极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为锡：石墨：气相生长碳纤维：聚丙烯酸甲酯＝5：95:3:5；第三负极电极材料涂层和第四负极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为氧化锡：石墨：石墨烯：聚氨酯＝10:90:1:3；第五负极电极材料涂层和第六负极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为氧化锡(SnOx)：石墨：碳纳米管：聚丙烯腈＝20:80:3:8。第一负极电极材料涂层和第二负极电极材料涂层的厚度均为15微米，第三负极电极材料涂层和第四负极电极材料涂层的厚度均为50微米，第五负极电极材料涂层和第六负极电极材料涂层的厚度均为20微米。通过在负极涂层中设置锡和氧化锡，可以发挥两者具有的较高的比容量的特点。
隔膜为20微米表面涂覆有Al2O3的单层聚酰亚胺，其中聚酰亚胺厚度为16微米，Al2O3层的厚度为4微米。电解液的电解质为六氟砷酸锂和二草酸硼酸锂的混合电解质，电解液溶剂为碳酸二乙酯、四氢呋喃和碳酸亚乙烯酯的混合溶剂。
以本实施例的锂离子电池装配18650电池，编号为e。
本发明提供一个对比例，对比例中，正极集流体110为厚度12微米的铝箔，正极涂层包括涂覆在正极集流体110A面的第一正极电极材料涂层和涂覆在正极集流体110B面的第二正极电极材料涂层，第一正极电极材料涂层和第二正极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为磷酸铁锂(LiFePO4)：导电碳黑：聚氧化乙烯＝100:3:4，第一正极电极材料涂层和第二正极电极材料涂层的厚度均为115微米。
负极集流体310为厚度8微米的铜箔，负极涂层包括涂覆在负极集流体310A面的第一负极电极材料涂层和涂覆在负极集流体310B面的第二负极电极材料涂层，第一负极电极材料涂层和第二负极电极材料涂层的组分配比相同，各组份配比为石墨：导电碳黑：聚四氟乙烯＝100:2:4，第一负极电极材料涂层和第二负极电极材料涂层的厚度均为80微米。
隔膜为20微米聚丙烯隔膜。电解液的电解质为六氟磷酸锂，电解液溶剂为碳酸二乙酯和碳酸丙酯的混合溶剂。
以对比例的锂离子电池装配18650电池，编号为f。
对第一至第五实施例和对比例在常温下进行0.2C充电，不同倍率(0.2C,1C，2C,5C)放电测试，结果如下表所示：
表1不同放电倍率下的电池能量：
由表1可以看出，采用本发明采用复合电极涂层所组装的电池比由单一的电极涂层装配的电池拥有更好的电化学性能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极、隔膜和负极的间隙填充有所述电解液，其特征在于，所述正极包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极涂层，所述负极包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极涂层，所述正极涂层和/或负极涂层至少包括两种不同的电极材料涂层。
2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极涂层至少包括两种不同的正极电极材料涂层；所述正极集流体的A面和B面均设置有正极电极材料涂层；正极集流体的A面或B面设置有多种正极电极材料涂层时，所述多种正极电极材料涂层层叠设置。
3.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，每层正极电极材料涂层的厚度在2～150微米之间，正极集流体与正极集流体A面或B面上的所有正极电极材料涂层的厚度之和介于45～150微米之间。
4.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极电极材料涂层包括如下质量比的组分：
正极活性物质：导电剂：粘合剂＝100:0.1～30:0.5～30。
5.如权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸钴锂、磷酸钒锂、磷酸锰铁锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少一种；所述导电剂为碳基导电剂；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、海藻酸钠、明胶、β-环糊精、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠中的至少一种。
6.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极集流体为铝箔、涂碳铝箔或者多孔铝箔中的一种；所述负极集流体为铜箔、涂碳铜箔、多孔铜箔、铝箔、涂碳铝箔和多孔铝箔中的一种。
7.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极涂层至少包括两种不同的负极电极材料涂层，所述负极集流体的A面和B面均设置有负极电极材料涂层；负极集流体的A面或B面设置有多种负极电极材料涂层时，所述多种负极电极材料涂层层叠设置。
8.如权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，每层负极电极材料涂层的厚度在1～140微米之间，负极集流体与负极集流体A面或B面上的所有负极电极材料涂层的厚度之和介于40～150微米之间。
9.如权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极电极材料涂层包括如下质量比的组分：
负极活性物质：导电剂：粘合剂＝100:0.1～30:0.1～30。
10.如权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极活性物质为石墨、中间相碳微球、钛酸锂、硅、氧化硅、锡、氧化亚锡和氧化锡中的至少一种；所述导电剂为碳基导电剂；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、海藻酸钠、明胶、β-环糊精、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素钠和羟甲基纤维素钠中的至少一种。
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