CN109698376A - 一种快充型高能量密度锂离子电池 - Google Patents

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李孟怀
张果
乐超
刘云峰
汪亚萍
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Abstract

本发明涉及一种快充型高能量密度锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液及外壳，所述正极片由以下质量百分比的材料组成：正极活性材料99％‑95％、粘结剂0.5％‑2％、导电剂0.5％‑3％，所述负极片由以下质量百分比的材料组成：负极活性材料98％‑92％、增稠剂0.2％‑1.5％、负极粘结剂0.8％‑2.5％、负极导电剂1％‑4％；本发明的有益效果为：提供一种正负极材料体系的变更，基于此配方生产的电芯，能量密度为230wh/Kg，可以进行1‑5C快速充电，5‑10C的快速放电，即能够在增程式电动汽车上使用，又能用于电动工具。

Description

一种快充型高能量密度锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体来说是涉及一种快充型高能量密度锂离子电池。
背景技术
随着电动汽车领域的快速发展，对锂离子电池的快充性能提出了更高的需求。目前车载商用锂离子电池大多采用高容量电芯，以便达到最大的行驶里程，但是快速充电技术存在着较大的空缺，因为快速充电同时又会造成电池容量及循环寿命的降低。
另一方面，为了适应电动汽车市场的发展，增程式电动汽车提供了另一种解决方案。但是，增程的实现必须结合具备快速充电能力的锂离子电芯，因此，兼顾快充及循环寿命的锂离子电池的开发显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述所存在的缺陷，提供一种正负极材料体系的变更、高能量密度，同时具备在电动汽车上实现快充功能的快充型高能量密度锂离子电池。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种快充型高能量密度锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液及外壳，其特征在于：所述正极片由以下质量百分比的材料组成：正极活性材料 99％-95％、粘结剂0.5％-2％、导电剂0.5％-3％，其中，正极活性材料为NCM或NCA 三元活性材料，粘结剂为聚偏氟乙烯，导电剂为炭黑和多孔碳的组合，所述负极片由以下质量百分比的材料组成：负极活性材料98％-92％、增稠剂0.2％-1.5％、负极粘结剂0.8％-2.5％、负极导电剂1％-4％，其中负极活性材料为石墨和硬碳类材料的组合，增稠剂为CMC，负极粘结剂为SBR，负极导电剂为SFG-6和碳纳米管的组合。
作为优选的技术方案，所述导电剂中炭黑与多孔碳的质量百分比为60％-90％：40％-10％。。
作为优选的技术方案，所述负极活性材料中石墨可以是天然石墨或人造石墨中的一种或两者的混合。
作为优选的技术方案，所述负极活性材料中石墨和硬碳类材料的质量百分比为95％-75％：5％-25％。
作为优选的技术方案，所述负极导电剂中SFG-6和碳纳米管的质量百分比为40％-60％：60％-40％。
本发明的有益效果为：提供一种正负极材料体系的变更，基于此配方生产的电芯，能量密度为230wh/Kg，可以进行1-5C快速充电，5-10C的快速放电，即能够在增程式电动汽车上使用，又能用于电动工具。
附图说明
图1为本发明一种快充型高能量密度锂离子电池的10C充放电循环评测图。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
实施例1
一种快充型高能量密度锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液及外壳，正极片由以下质量百分比的材料组成：正极活性材料99％、粘结剂0.5％、导电剂0.5％，其中，正极活性材料为NCM或NCA三元活性材料，粘结剂为聚偏氟乙烯，导电剂为炭黑和多孔碳的组合，负极片由以下质量百分比的材料组成：负极活性材料98％、增稠剂0.2％、负极粘结剂0.8％、负极导电剂1％，其中负极活性材料为石墨和硬碳类材料的组合，增稠剂为CMC，负极粘结剂为SBR，负极导电剂为SFG-6和碳纳米管的组合。
在本实施例中，导电剂中炭黑与多孔碳的质量百分比为60％：40％。
在本实施例中，负极活性材料中石墨可以是天然石墨或人造石墨中的一种或两者的混合。
在本实施例中，负极活性材料中石墨和硬碳类材料的质量百分比为95％：5％。
在本实施例中，负极导电剂中SFG-6和碳纳米管的质量百分比为40％：60％。
实施例2
一种快充型高能量密度锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液及外壳，正极片由以下质量百分比的材料组成：正极活性材料98％、粘结剂1％、导电剂1％，其中，正极活性材料为NCM或NCA三元活性材料，粘结剂为聚偏氟乙烯，导电剂为炭黑和多孔碳的组合，负极片由以下质量百分比的材料组成：负极活性材料97％、增稠剂0.4％、负极粘结剂1.1％、负极导电剂1.5％，其中负极活性材料为石墨和硬碳类材料的组合，增稠剂为CMC，负极粘结剂为SBR，负极导电剂为SFG-6和碳纳米管的组合。
在本实施例中，所述导电剂中炭黑与多孔碳的质量百分比为70％：30％。。
在本实施例中，所述负极活性材料中石墨可以是天然石墨或人造石墨中的一种或两者的混合。
在本实施例中，所述负极活性材料中石墨和硬碳类材料的质量百分比为90％：10％。
在本实施例中，所述负极导电剂中SFG-6和碳纳米管的质量百分比为45％： 55％。
实施例3
一种快充型高能量密度锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液及外壳，正极片由以下质量百分比的材料组成：正极活性材料97％、粘结剂1.5％、导电剂1.5％，其中，正极活性材料为NCM或NCA三元活性材料，粘结剂为聚偏氟乙烯，导电剂为炭黑和多孔碳的组合，负极片由以下质量百分比的材料组成：负极活性材料96％、增稠剂0.6％、负极粘结剂1.4％、负极导电剂2％，其中负极活性材料为石墨和硬碳类材料的组合，增稠剂为CMC，负极粘结剂为SBR，负极导电剂为SFG-6和碳纳米管的组合。
在本实施例中，导电剂中炭黑与多孔碳的质量百分比为80％：20％。。
在本实施例中，负极活性材料中石墨可以是天然石墨或人造石墨中的一种或两者的混合。
在本实施例中，负极活性材料中石墨和硬碳类材料的质量百分比为85％：15％。在本实施例中，所述负极导电剂中SFG-6和碳纳米管的质量百分比为50％：50％。
实施例4
一种快充型高能量密度锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液及外壳，正极片由以下质量百分比的材料组成：正极活性材料96％、粘结剂2％、导电剂2％，其中，正极活性材料为NCM或NCA三元活性材料，粘结剂为聚偏氟乙烯，导电剂为炭黑和多孔碳的组合，负极片由以下质量百分比的材料组成：负极活性材料94％、增稠剂1％、负极粘结剂2％、负极导电剂3％，其中负极活性材料为石墨和硬碳类材料的组合，增稠剂为CMC，负极粘结剂为SBR，负极导电剂为 SFG-6和碳纳米管的组合。
在本实施例中，所述导电剂中炭黑与多孔碳的质量百分比为90：10％。。
在本实施例中，所述负极活性材料中石墨可以是天然石墨或人造石墨中的一种或两者的混合。
在本实施例中，所述负极活性材料中石墨和硬碳类材料的质量百分比为90％：10％。
在本实施例中，所述负极导电剂中SFG-6和碳纳米管的质量百分比为60％： 40％。
实施例5
一种快充型高能量密度锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液及外壳，正极片由以下质量百分比的材料组成：正极活性材料95％、粘结剂2％、导电剂3％，其中，正极活性材料为NCM或NCA三元活性材料，粘结剂为聚偏氟乙烯，导电剂为炭黑和多孔碳的组合，负极片由以下质量百分比的材料组成：负极活性材料92％、增稠剂1.5％、负极粘结剂2.5％、负极导电剂4％，其中负极活性材料为石墨和硬碳类材料的组合，增稠剂为CMC，负极粘结剂为SBR，负极导电剂为SFG-6和碳纳米管的组合。
在本实施例中，导电剂中炭黑与多孔碳的质量百分比为90％：10％。
在本实施例中，所述负极活性材料中石墨可以是天然石墨或人造石墨中的一种或两者的混合。
在本实施例中，所述负极活性材料中石墨和硬碳类材料的质量百分比为95％：5％。
在本实施例中，所述负极导电剂中SFG-6和碳纳米管的质量百分比为60％： 40％。
基于上述各实施例配方生产的电芯，能量密度为230wh/Kg，可以进行1-5C 快速充电，5-10C的快速放电，即能够在增程式电动汽车上使用，又能用于电动工具；同时，针对上述各实施例配方生产的电芯，进行了10C充放电循环评测，评测结果如图1所示.
以上显示和描述了本发明的主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种快充型高能量密度锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液及外壳，其特征在于：所述正极片由以下质量百分比的材料组成：正极活性材料99％-95％、粘结剂0.5％-2％、导电剂0.5％-3％，其中，正极活性材料为NCM或NCA三元活性材料，粘结剂为聚偏氟乙烯，导电剂为炭黑和多孔碳的组合，所述负极片由以下质量百分比的材料组成：负极活性材料98％-92％、增稠剂0.2％-1.5％、负极粘结剂0.8％-2.5％、负极导电剂1％-4％，其中负极活性材料为石墨和硬碳类材料的组合，增稠剂为CMC，负极粘结剂为SBR，负极导电剂为SFG-6和碳纳米管的组合。
2.根据权利要求1所述的一种快充型高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述导电剂中炭黑与多孔碳的质量百分比为60％-90％：40％-10％。
3.根据权利要求2所述的一种快充型高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述负极活性材料中石墨可以是天然石墨或人造石墨中的一种或两者的混合。
4.根据权利要求3所述的一种快充型高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述负极活性材料中石墨和硬碳类材料的质量百分比为95％-75％：5％-25％。
5.根据权利要求4所述的一种快充型高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述负极导电剂中SFG-6和碳纳米管的质量百分比为40％-60％：60％-40％。
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