CN109713298B

CN109713298B - 锂离子电池及制备方法

Info

Publication number: CN109713298B
Application number: CN201811642492.9A
Authority: CN
Inventors: 刘祥哲; 王洪伟
Original assignee: Svolt Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Svolt Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2038-12-29
Also published as: CN109713298A

Abstract

本发明提供了一种锂离子电池及制备方法。该锂离子电池包括：正极、负极、隔膜和电解液，正极和负极被隔膜隔开，正极、负极和隔膜封装在密闭空间中，电解液填充在密闭空间内，正极包括正极活性物质，正极活性物质包括镍钴锰三元材料，镍钴锰三元材料中镍的物质的量的百分比为50‑60％，负极包括负极活性物质，负极活性物质包括石墨，石墨的石墨化度为91‑94％，OI值为6‑7，电解液包括锂盐、溶剂和添加剂，锂盐包括六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和丙酸丙酯，添加剂包括二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、三(三甲基硅烷)硼酸酯、碳酸亚乙烯酯和丁二腈。该锂离子电池具有高安全性、低成本、长使用寿命以及优良的使用性能。

Description

锂离子电池及制备方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池及制备方法。

背景技术

清洁能源具有绿色、环保、可持续发展等优点，新能源作为清洁能源的代表是第三次工业革命的重要支柱。储能电池作为新能源的重要角色，在大规模能源存储、户用储能、商用储能以及动力存储等各个领域均有广泛的应用需求与前景。在所有的储能电池中，电化学存储是应用最为广泛的一种，而其中又以锂金属元素与钠金属元素的使用最为普遍，典型的代表是锂离子电池与钠离子电池，目前商用的以锂离子电池为主。

高安全、低成本、长使用寿命等是储能电池的关键指标，也是阻碍储能电池发展的主要瓶颈因素。目前储能锂离子电池各有不同，如外部壳体材料有硬质铝合金壳、软质铝塑膜等，外形尺寸以及外部形状也千差万别，材料体系有三元锂电池、磷酸铁锂电池、钛酸锂电池等。然而发明人发现，目前的储能锂离子电池仍不能很好的平衡满足储能电池对安全、成本、使用寿命等的需求，储能电池安全事故频发，储能电池价格居高不下、使用寿命较短等，严重阻碍了储能电池的发展。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种锂离子电池，该锂离子电池能够很好的平衡储能电池对安全、成本、使用寿命等的要求，使得该锂离子电池具有高安全性、低成本、长使用寿命以及优良的使用性能，能够很好的满足各应用领域以及市场对储能电池的需求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：正极、负极、隔膜以及电解液，所述正极和所述负极被所述隔膜隔开，且所述正极、所述负极以及所述隔膜封装在密闭空间中，所述电解液填充在所述密闭空间内，其中，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质包括镍钴锰三元材料，所述镍钴锰三元材料中镍的物质的量的百分比为50-60％，所述负极包括负极活性物质，所述负极活性物质包括石墨，所述石墨的石墨化度为91-94％，所述石墨的OI值为6-7，所述电解液包括锂盐、溶剂以及添加剂，所述锂盐包括六氟磷酸锂以及双氟磺酰亚胺锂，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯以及丙酸丙酯，所述添加剂包括二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、三(三甲基硅烷)硼酸酯、碳酸亚乙烯酯以及丁二腈。

进一步地，所述锂离子电池进一步包括：壳体，所述正极、所述负极、所述隔膜以及所述电解液封装在所述壳体中，所述壳体为硬质壳体，构成所述壳体的材料包括铝合金以及不锈钢的至少之一。

进一步地，所述壳体的厚度为50-60mm。

进一步地，所述正极进一步包括导电剂以及粘结剂，所述正极中所述正极活性物质的质量百分比为90-99％，所述导电剂的质量百分比为0.5-5％，所述粘结剂的质量百分比为0.5-5％，所述负极进一步包括导电剂、增稠剂以及粘结剂，所述负极中所述负极活性物质的质量百分比为85-98.5％，所述导电剂的质量百分比为0.5-5％，所述增稠剂的质量百分比为0.5-5％，所述粘结剂的质量百分比为0.5-5％。

进一步地，所述锂盐中所述六氟磷酸锂的浓度为1.04-1.06mol/L，所述双氟磺酰亚胺锂的浓度为0.09-0.11mol/L，所述溶剂中所述碳酸乙烯酯的质量百分比为18-22％，所述碳酸甲乙酯的质量百分比为38-42％，所述碳酸二甲酯的质量百分比为18-22％，所述丙酸丙酯的质量百分比为18-22％，所述添加剂的质量占所述锂盐以及所述溶剂的总质量的百分比分别为：所述二氟磷酸锂为0.9-1.1％，所述双草酸硼酸锂为0.4-0.6％，所述三(三甲基硅烷)硼酸酯为0.4-0.6％，所述碳酸亚乙烯酯为1.9-2.1％，所述丁二腈为0.4-0.6％。

进一步地，所述锂离子电池进一步包括：正极极柱以及负极极柱，所述正极极柱与所述正极的极耳连接，所述负极极柱与所述负极的极耳连接，所述正极极柱以及所述负极极柱延伸至所述壳体的外部；盖板，所述盖板设置在所述壳体的顶部，且与贯穿所述盖板的所述正极极柱、所述负极极柱连接。

相对于现有技术，本发明所述的锂离子电池具有以下优势：

本发明所述的锂离子电池通过对正极活性物质中镍的物质的量百分数进行调节，以及对负极活性物质石墨的石墨化度、OI值进行调节，并使用特定的电解液，使得该锂离子电池能够很好的平衡储能电池对安全、成本、使用寿命等的要求，使得该锂离子电池具有高安全性、低成本、长使用寿命以及优良的使用性能，能够很好的满足各应用领域以及市场对储能电池的需求。

本发明的另一目的在于提出一种制备锂离子电池的方法，该方法通过对正极活性物质、负极活性物质以及电解液进行有效的设计，使得利用该方法获得的锂离子电池能够很好的平衡储能电池对安全、成本、使用寿命等的要求，使得该锂离子电池具有高安全性、低成本、长使用寿命以及优良的使用性能，能够很好的满足各应用领域以及市场对储能电池的需求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种制备锂离子电池的方法，所述方法包括：制备正极浆料以及负极浆料，所述正极浆料包括正极活性物质，所述正极活性物质包括镍钴锰三元材料，所述镍钴锰三元材料中镍的物质的量的百分比为50-60％，所述负极浆料包括负极活性物质，所述负极活性物质包括石墨，所述石墨的石墨化度为91-94％，所述石墨的OI值为6-7；利用所述正极浆料以及所述负极浆料制备正极以及负极，并将所述正极、所述负极以及隔膜封装在密闭空间中，所述正极和所述负极被所述隔膜隔开；制备电解液，所述电解液包括锂盐、溶剂以及添加剂，所述锂盐包括六氟磷酸锂以及双氟磺酰亚胺锂，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯以及丙酸丙酯，所述添加剂包括二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、三(三甲基硅烷)硼酸酯、碳酸亚乙烯酯以及丁二腈；在所述密闭空间内注入所述电解液，获得所述锂离子电池。

进一步地，所述方法包括：将所述正极浆料涂布在铝箔的正反面，经辊压、模切、烘烤后获得所述正极；将所述负极浆料涂布在铜箔的正反面，经辊压、模切、烘烤后获得所述负极；将所述正极、所述负极与所述隔膜组成电芯，将所述正极的极耳与正极极柱连接，将所述负极的极耳与负极极柱连接，将盖板与贯穿所述盖板的所述正极极柱以及所述负极极柱进行连接，获得由所述盖板与所述电芯构成的连接体，并将所述连接体装入壳体中；在所述壳体中注入所述电解液，获得电池初品；将所述电池初品进行静置处理、化成处理、二次注入所述电解液、封口处理以及分容处理，以获得所述锂离子电池。

进一步地，所述化成处理包括：对所述电池初品0.02C恒流充电0.5h，0.05C恒流充电4h，以及0.2C恒流充电4h，其中，所述化成处理的温度为45℃，负压力为-70±3KPa；任选的，所述分容处理包括：(1)将经所述封口处理后的电池初品静置5min；(2)0.5C恒流恒压充电至4.2V，截止电流0.02C；(3)静置5min；(4)0.5C恒流放电至2.8V；(5)静置5min；(6)0.5C恒流恒压充电至3.85V，截止电流0.02C。

所述制备锂离子电池的方法与所述锂离子电池相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的锂离子电池的结构示意图；

图2为本发明另一个实施例所述的锂离子电池的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的制备锂离子电池方法的流程示意图；以及

图4为实施例1和对比例1中锂离子电池的循环性能测试曲线。

附图标记说明：

100：正极；200：负极；300：隔膜；400：电解液；500：壳体；600：盖板；10：正极极耳；20：负极极耳；30：正极极柱；40：负极极柱。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种锂离子电池。根据本发明的实施例，参考图1，该锂离子电池包括：正极100、负极200、隔膜300以及电解液400，其中，正极100和负极200被隔膜300隔开，且正极100、负极200以及隔膜300封装在密闭空间中，电解液400填充在该密闭空间内，正极100包括正极活性物质，正极活性物质包括镍钴锰三元材料，镍钴锰三元材料中镍的物质的量的百分比可以为50-60％，负极200包括负极活性物质，负极活性物质包括石墨，石墨的石墨化度可以为91-94％，OI值可以为6-7，电解液400包括锂盐、溶剂以及添加剂，锂盐可以包括六氟磷酸锂(LiPF₆)以及双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)，溶剂可以包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)以及丙酸丙酯(PP)，添加剂可以包括二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)、碳酸亚乙烯酯(VC)以及丁二腈(SN)。由此，该锂离子电池能够很好的平衡储能电池对安全、成本、使用寿命等的要求，使得该锂离子电池具有高安全性、低成本、长使用寿命以及优良的使用性能，能够很好的满足各应用领域以及市场对储能电池的需求。

下面根据本发明的具体实施例，对该锂离子电池的各个结构进行详细说明：

根据本发明的实施例，正极100中，镍钴锰三元材料中镍的物质的量的百分比可以为50-60％。镍的物质的量的百分比在上述范围的镍钴锰三元材料，具有较高的热失控温度，安全性高，且价格低廉，既能保证电池的安全性能又能使电池具有较高的容量和能量密度。具体的，镍钴锰三元材料中镍的物质的量的百分比可以为55％。

根据本发明的实施例，正极100除了包括正极活性物质之外，还包括导电剂以及粘结剂，且正极100中正极活性物质的质量百分比可以为90-99％，导电剂的质量百分比可以为0.5-5％，粘结剂的质量百分比可以为0.5-5％。由此，可以保证正极具有良好的使用性能。关于正极中导电剂以及粘结剂的具体种类不受特别限制，只要可以形成具有良好使用性能的正极即可，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。例如，根据本发明的实施例，导电剂可以为导电炭黑以及碳纳米管，粘结剂可以为聚偏氟乙烯。

本领域技术人员能够理解的是，正极还包括正极集流体、正极极耳以及正极极柱，正极极柱与正极极耳连接，以实现正极的使用。根据本发明的实施例，正极集流体可以为铝箔。

根据本发明的实施例，负极200中石墨的石墨化度可以为91-94％，OI值可以为6-7。由此，石墨化度满足上述范围的石墨具有优异的微观结构，石墨层间距排列整齐，静电斥力适中，可减少循环过程中的锂损失，降低容量衰减，保证结构稳定、遏制膨胀，且该石墨的OI值较小，有利于锂离子的扩散，使得负极具有优异的性能。具体的，石墨的石墨化度可以为93％，OI值可以为6.5。

根据本发明的实施例，负极200除了包括负极活性物质之外，还包括导电剂、增稠剂以及粘结剂，且负极200中负极活性物质的质量百分比可以为85-98.5％，导电剂的质量百分比可以为0.5-5％，增稠剂的质量百分比可以为0.5-5％，粘结剂的质量百分比可以为0.5-5％。由此，可以保证负极具有良好的使用性能。关于负极中导电剂、增稠剂以及粘结剂的具体种类不受特别限制，只要可以形成具有良好使用性能的负极即可，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。例如，根据本发明的实施例，导电剂可以为导电炭黑，增稠剂可以为羧甲基纤维素钠，粘结剂可以为丁苯橡胶。

本领域技术人员能够理解的是，负极还包括负极集流体、负极极耳以及负极极柱，负极极柱与负极极耳连接，以实现负极的使用。根据本发明的实施例，负极集流体可以为铜箔。

根据本发明的实施例，正极100、负极200并配合电解液400，可以减少循环过程中的副反应发生，减少极化，保证保液量，抑制气体产生，提升电池的循环性能。根据本发明的实施例，电解液400中，锂盐中的LiPF₆的浓度可以为1.04-1.06mol/L，LiFSI的浓度可以为0.09-0.11mol/L，溶剂中EC的质量百分比可以为18-22％，EMC的质量百分比可以为38-42％，DMC的质量百分比可以为18-22％，PP的质量百分比可以为18-22％，添加剂的质量占锂盐以及溶剂的总质量的百分比分别为：LiPO₂F₂可以为0.9-1.1％，LiBOB可以为0.4-0.6％，TMSB可以为0.4-0.6％，VC可以为1.9-2.1％，SN可以为0.4-0.6％。由此，该电解液可以提升电池的循环性能。

关于隔膜的材料以及厚度不受特别限制，只要可以形成具有良好使用性能的锂离子电池即可，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。

根据本发明的实施例，参考图2，该锂离子电池还可以包括壳体500，正极100、负极200、隔膜300以及电解液400封装在壳体500中，壳体500可以为硬质壳体，构成壳体500的材料可以包括铝合金以及不锈钢的至少之一。由此，相较于软包装材料，该壳体的可靠性较高，并能很好的保护壳体内的元件，能很好的适用于较苛刻的环境中。根据本发明的实施例，壳体500可以为方形。

根据本发明的实施例，壳体500的厚度可以为50-60mm。由此，在保证电池具有良好散热性能的情况下，又能使电池具有较高的能量密度。

根据本发明的实施例，参考图2，该锂离子电池还可以包括盖板600，盖板600设置在壳体500的顶部，且与延伸至壳体500外部的正极极柱30以及负极极柱40相连，正极极柱30和负极极柱40贯穿盖板600，即利用盖板600和壳体500将正极100、负极200、隔膜300以及电解液400进行封装，以获得锂离子电池。

综上，根据本发明实施例的锂离子电池通过对正极活性物质中镍的物质的量百分数进行调节，以及对负极活性物质石墨的石墨化度、OI值进行调节，并使用特定的电解液，使得该锂离子电池能够很好的平衡储能电池对安全、成本、使用寿命等的要求，使得该锂离子电池具有高安全性、低成本、长使用寿命以及优良的使用性能，能够很好的满足各应用领域以及市场对储能电池的需求。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种制备锂离子电池的方法。根据本发明的实施例，该方法制备的锂离子电池可以为前面描述的锂离子电池，由此，由该方法制备的锂离子电池可以具有与前面描述的锂离子电池相同的特征以及优点，在此不再赘述。

根据本发明的实施例，参考图3，该方法包括：

S100：制备正极浆料以及负极浆料

根据本发明的实施例，在该步骤中，制备正极浆料以及负极浆料。根据本发明的实施例，正极浆料包括正极活性物质，正极活性物质包括镍钴锰三元材料，镍钴锰三元材料中镍的物质的量的百分比可以为50-60％。由此，镍的物质的量的百分比在上述范围的镍钴锰三元材料，具有较高的热失控温度，安全性高，且价格低廉，既能保证最终获得的电池的安全性能又能使电池具有较高的容量和能量密度。

根据本发明的实施例，正极浆料中还包括导电剂以及粘结剂，以保证形成的正极具有良好的使用性能。关于正极浆料中导电剂、粘结剂的种类和含量，以及正极活性物质的含量，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。

根据本发明的实施例，负极浆料包括负极活性物质，负极活性物质包括石墨，石墨的石墨化度可以为91-94％，OI值可以为6-7。由此，石墨化度满足上述范围的石墨具有优异的微观结构，石墨层间距排列整齐，静电斥力适中，可减少循环过程中的锂损失，降低容量衰减，保证结构稳定、遏制膨胀，且该石墨的OI值较小，有利于锂离子的扩散，使得形成的负极具有优异的性能。

根据本发明的实施例，负极浆料中还包括导电剂、增稠剂以及粘结剂，以保证形成的负极具有良好的使用性能。关于负极浆料中导电剂、增稠剂、粘结剂的种类和含量，以及负极活性物质的含量，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。

根据本发明的实施例，正极浆料可以是通过以下步骤制备的：首先，将正极粘结剂加入到正极溶剂中，并搅拌，获得澄清溶液。随后，将导电剂加入到上述澄清溶液中，并搅拌。随后，在上述溶液中加入正极活性物质(镍的物质的量的百分比为50-60％的镍钴锰三元材料)，搅拌并过滤，获得正极浆料。其中，正极溶剂可以为N-甲基吡咯烷酮。

根据本发明的实施例，负极浆料可以是通过以下步骤制备的：首先，将增稠剂加入负极溶剂中，并搅拌，获得混合溶液。随后，将导电剂加入到上述混合溶液中，并搅拌。随后，在上述溶液中加入负极活性物质(石墨化度为91-94％，OI值为6-7的石墨)，并搅拌。随后，在上述溶液中加入粘结剂，搅拌、消泡并过滤，获得负极浆料。其中，负极溶剂可以为去离子水。

关于制备正极浆料以及负极浆料过程中各工艺的具体参数不受特别限制，只要可以形成性能良好的正极浆料以及负极浆料即可，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。

S200：制备正极以及负极，并将正极、负极以及隔膜封装在密闭空间中

根据本发明的实施例，在该步骤中，制备正极以及负极，并将正极、负极以及隔膜封装在密闭空间中。根据本发明的实施例，正极可以是通过以下步骤获得的：首先，将正极浆料涂布在铝箔的正反面。随后，对铝箔涂覆正极浆料的区域进行辊压处理，并对辊压后的铝箔进行模切、烘烤，以获得适合电池尺寸的正极。根据本发明的实施例，铝箔上未涂覆正极浆料的区域可以作为正极极耳，或者在正极上焊接正极极耳，正极极耳与正极极柱焊接在一起，以实现正极的使用。

根据本发明的实施例，负极可以是通过以下步骤获得的：首先，将负极浆料涂布在铜箔的正反面。随后，对铜箔涂覆负极浆料的区域进行辊压处理，并对辊压后的铜箔进行模切、烘烤，以获得适合电池尺寸的负极。根据本发明的实施例，铜箔未涂覆负极浆料的区域可以作为负极极耳，或者在负极上焊接负极极耳，负极极耳与负极极柱焊接在一起，以实现负极的使用。

关于制备正极以及负极过程中各工艺的具体参数不受特别限制，只要可以形成性能良好的正极以及负极即可，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。

关于铝箔、铜箔的厚度不受特别限制，只要可以形成具有良好性能的正极、负极即可，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。

根据本发明的实施例，正极和负极制备好之后，将正极、负极和隔膜封装在密闭空间中。具体的，将正极、负极和隔膜组成电芯，并将盖板与贯穿盖板的正极极柱、负极极柱进行连接，以获得盖板与电芯构成的连接体，并将该连接体放入壳体中，盖板位于壳体的顶部，正极极柱和负极极柱延伸至壳体的外部，且壳体与盖板构成密闭空间。其中，隔膜设置在正极和负极之间，也即是说，正极和负极被隔膜隔开。根据本发明的实施例，盖板与正极极柱、负极极柱连接的方式可以为多引脚焊接方式或者蝴蝶焊接方式。由此，可以保证盖板与正极极柱、负极极柱的良好连接。

关于壳体的材料以及厚度，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。

S300：制备电解液

根据本发明的实施例，在该步骤中，制备电解液。根据本发明的实施例，制备的电解液包括锂盐、溶剂以及添加剂，其中，锂盐可以包括六氟磷酸锂以及双氟磺酰亚胺锂，溶剂可以包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯以及丙酸丙酯，添加剂可以包括二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、三(三甲基硅烷)硼酸酯、碳酸亚乙烯酯以及丁二腈。由此，该电解液配合前面制备的正极和负极，可以减少循环过程中的副反应发生，减少极化，保证保液量，抑制气体产生，提升最终获得的电池的循环性能。

关于电解液中各物质的含量，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。

S400：在密闭空间内注入电解液，获得锂离子电池

根据本发明的实施例，在该步骤中，在密闭空间内注入电解液，获得锂离子电池。根据本发明的实施例，将盖板和电芯的连接体放入壳体中之后，首先对上述结构进行烘烤，随后再将上述电解液注入由壳体和盖板构成的密闭空间中，以获得电池初品。关于该步骤中烘烤的温度以及时间不受特别限制，只要保证最终获得的锂离子电池具有良好的性能即可，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。

根据本发明的实施例，在获得电池初品之后，将电池初品进行静置处理、化成处理、二次注入上述电解液、封口处理以及分容处理，以获得锂离子电池。根据本发明的实施例，在对电池初品进行化成处理之后，可以将电池初品在常温下静置24-36h，再进行第二次注入电解液以及封口处理，以保证最终获得的电池具有良好的性能。

根据本发明的实施例，化成处理可以包括：对静置后的电池初品在0.02C电流下恒流充电0.5h，在0.05C电流下恒流充电4h，以及在0.2C电流下恒流充电4h，其中，化成处理的温度可以为45℃，负压力可以为-70±3KPa。由此，可以激活电池。

根据本发明的实施例，分容处理可以包括：首先，将经封口处理后的电池初品静置5min。随后，将电池初品在0.5C电流下恒流恒压充电至4.2V，截止电流为0.02C。随后，将电池初品静置5min。随后，将电池初品在0.5C电流下恒流放电至2.8V。随后，将电池初品静置5min。随后，将电池初品在0.5C电流下恒流恒压充电至3.85V，截止电流为0.02C。由此，完成锂离子电池的制备。

根据本发明的实施例，该方法通过对正极活性物质、负极活性物质以及电解液进行有效的设计，使得利用该方法获得的锂离子电池能够很好的平衡储能电池对安全、成本、使用寿命等的要求，使得该锂离子电池具有高安全性、低成本、长使用寿命以及优良的使用性能，能够很好的满足各应用领域以及市场对储能电池的需求。

下面通过具体的实施例对本发明的方案进行说明，需要说明的是，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

实施例1

该锂离子电池包括：正极、负极、隔膜、电解液、壳体以及盖板。其中，正极包括：正极活性物质、导电剂、粘结剂以及铝箔，铝箔的厚度为12μm。正极活性物质为镍的物质的量的百分比为50％的镍钴锰三元材料，导电剂为导电炭黑和碳纳米管，粘结剂为聚偏氟乙烯。正极中正极活性物质、导电剂以及粘结剂的质量百分比分别为：镍钴锰三元材料的质量百分比为96％，聚偏氟乙烯的质量百分比为2％，导电炭黑的质量百分比为1.5％，碳纳米管的质量百分比为0.5％。

负极包括：负极活性物质、导电剂、增稠剂、粘结剂以及铜箔，铜箔的厚度为8μm。负极活性物质为石墨化度为93％、OI值为6.5的石墨，导电剂为导电炭黑，增稠剂为羧甲基纤维素钠，粘结剂为丁苯橡胶。负极中负极活性物质、导电剂、增稠剂以及粘结剂的质量百分比分别为：石墨的质量百分比为95.7％，导电炭黑的质量百分比为1.5％，羧甲基纤维素钠的质量百分比为1％，丁苯橡胶的质量百分比为1.8％。

电解液的成分及配比如表1所示。

隔膜的厚度为16μm，壳体为方形硬质壳体，壳体材料为铝合金。该电池的厚度为52mm，宽度为148mm，高度为95mm，能量密度大于100Wh/kg。

表1

制备该电池的过程为：

(1)制备正极浆料。首先，将0.341kg的聚偏氟乙烯加入到13.029kg的N-甲基吡咯烷酮中，通循环水冷却真空搅拌3h，获得澄清溶液。随后，将配好的溶液真空静置3h后，加入0.213kg的导电炭黑，并搅拌40min。随后，加入0.106kg的碳纳米管，搅拌3h。随后，分两次加入10kg的镍钴锰三元材料粉料(镍的物质的量的百分比为50％)，搅拌4h，将得到的浆料过滤两层150目筛网。

(2)制备负极浆料。首先，将0.096kg羧甲基纤维素钠加入去离子水中，通循环水冷却真空搅拌1h，获得混合溶液。随后，将配好的溶液真空静置3h后，加入0.06kg的导电炭黑，并搅拌1h。随后，分两次加入5.682kg的石墨粉料(石墨化度为93％、OI值为6.5的石墨)，搅拌2.5h。随后，加入0.324kg的丁苯橡胶，并搅拌1h，将得到的浆料经0.5h消泡后过滤两层150目筛网。

(3)制备正极和负极。首先，分别将正极浆料和负极浆料涂布在铝箔和铜箔上，正极涂布浆料的面密度对应的电池电流密度为2.5mAh/cm²。随后，对铝箔和铜箔涂布有浆料的区域进行辊压处理，并模切，模切后正极的长和宽分别为140mm和83mm，负极的长和宽分别为143mm和86.5mm。随后，对模切后的正极和负极进行真空烘烤，烘烤温度为80℃，时间为8h，且烘烤过程中每2h充放一次氮气。

(4)将正极、负极以及隔膜封装在密闭空间中。首先，将正极和负极组成电芯，将盖板与正极极柱、负极极柱通过多引脚焊接方式连接，获得盖板与电芯构成的连接体。随后，将该连接体放入壳体中，并焊接，令盖板位于壳体的顶部，使盖板和壳体构成密闭空间。

(5)制备电解液。电解液的成分及配比如表1所示。

(6)在密闭空间内注入电解液。首先，将焊接后的结构放入真空烤箱中，在90℃下烘烤24h，每1h充放一次氮气。随后，在盖板和壳体构成的密闭空间内注入电解液，获得电池初品。

(7)对电池初品进行静置处理、化成处理、二次注入上述电解液、封口处理以及分容处理，以获得锂离子电池。化成处理的参数为：0.02C恒流充电0.5h，0.05C恒流充电4h，0.2C恒流充电4h，其中，化成处理的温度为45℃，负压力为-70±3KPa。化成后将电池初品在常温下静置24h，进行二次注入电解液，并封口，封口后进行分容处理。分容处理的参数为：静置5min；0.5C恒流恒压充电至4.2V，截止电流0.02C；静置5min；0.5C恒流放电至2.8V；静置5min；0.5C恒流恒压充电至3.85V，截止电流0.02C。完成该锂离子电池的制备。

实施例2

本实施例的锂离子电池同实施例1，所不同的是，镍钴锰三元材料中镍的物质的量的百分比为53％。

实施例3

本实施例的锂离子电池同实施例1，所不同的是，石墨的石墨化度为92.5％，OI值为6.7。

实施例4

本实施例的锂离子电池同实施例1，所不同的是，壳体材料为不锈钢。

实施例5

本实施例的锂离子电池同实施例1，所不同的是，盖板与正极极柱、负极极柱通过蝴蝶焊接方式连接。

对比例1

本对比例的锂离子电池同实施例1，所不同的是，镍钴锰三元材料中镍的物质的量的百分比为80％。

对实施例1和对比例1中的锂离子电池在1C电流下进行循环性能测试，如图4所示，对比例1中锂离子电池的循环寿命出现严重的衰减，实施例1中的锂离子电池随着循环次数的增加，仍保持较高的放电容量保持率，具有良好的循环性能。

对比例2

本对比例的锂离子电池同实施例1，所不同的是，石墨的石墨化度为85％，OI值为10.5。

对比例3

本对比例的锂离子电池同实施例1，所不同的是，本对比例所使用的电解液与实施例1所使用的电解液不同。本对比例所使用的电解液的成分及配比，如表2所示。

表2

实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5以及对比例1、对比例2、对比例3中锂离子电池各物质满足的条件如表3所示，对上述实施例以及对比例中的锂离子电池进行性能测试，测试结果如表4所示。

表3

表4

根据上述实施例和对比例中锂离子电池的性能测试可以看出，根据本发明实施例的锂离子储能电池具有优异的安全性能，能有效通过较为苛刻的过充电测试和针刺测试，且成本较为低廉，循环寿命长久，循环结束的膨胀力也较小，相对于对比例中的锂离子电池，具有优异的性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括：

正极、负极、隔膜以及电解液，所述正极和所述负极被所述隔膜隔开，且所述正极、所述负极以及所述隔膜封装在密闭空间中，所述电解液填充在所述密闭空间内，

其中，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质包括镍钴锰三元材料，所述镍钴锰三元材料中镍的物质的量的百分比为50-60%，

所述负极包括负极活性物质，所述负极活性物质包括石墨，所述石墨的石墨化度为91-94%，所述石墨的OI值为6-7，

所述电解液包括锂盐、溶剂以及添加剂，所述锂盐包括六氟磷酸锂以及双氟磺酰亚胺锂，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯以及丙酸丙酯，所述添加剂包括二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、三（三甲基硅烷）硼酸酯、碳酸亚乙烯酯以及丁二腈，

所述锂盐中所述六氟磷酸锂的浓度为1.04-1.06mol/L，所述双氟磺酰亚胺锂的浓度为0.09-0.11mol/L，

所述添加剂的质量占所述锂盐以及所述溶剂的总质量的百分比分别为：所述二氟磷酸锂为0.9-1.1%，所述双草酸硼酸锂为0.4-0.6%，所述三（三甲基硅烷）硼酸酯为0.4-0.6%，所述碳酸亚乙烯酯为1.9-2.1%，所述丁二腈为0.4-0.6%。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，进一步包括：

壳体，所述正极、所述负极、所述隔膜以及所述电解液封装在所述壳体中，所述壳体为硬质壳体，构成所述壳体的材料包括铝合金以及不锈钢的至少之一。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述壳体的厚度为50-60mm。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极进一步包括导电剂以及粘结剂，所述正极中所述正极活性物质的质量百分比为90-99%，所述导电剂的质量百分比为0.5-5%，所述粘结剂的质量百分比为0.5-5%，

所述负极进一步包括导电剂、增稠剂以及粘结剂，所述负极中所述负极活性物质的质量百分比为85-98.5%，所述导电剂的质量百分比为0.5-5%，所述增稠剂的质量百分比为0.5-5%，所述粘结剂的质量百分比为0.5-5%。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，

所述溶剂中所述碳酸乙烯酯的质量百分比为18-22%，所述碳酸甲乙酯的质量百分比为38-42%，所述碳酸二甲酯的质量百分比为18-22%，所述丙酸丙酯的质量百分比为18-22%。

6.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，进一步包括：

正极极柱以及负极极柱，所述正极极柱与所述正极的极耳连接，所述负极极柱与所述负极的极耳连接，所述正极极柱以及所述负极极柱延伸至所述壳体的外部；

盖板，所述盖板设置在所述壳体的顶部，且与贯穿所述盖板的所述正极极柱、所述负极极柱连接。

7.一种制备锂离子电池的方法，其特征在于，所述方法包括：

制备正极浆料以及负极浆料，所述正极浆料包括正极活性物质，所述正极活性物质包括镍钴锰三元材料，所述镍钴锰三元材料中镍的物质的量的百分比为50-60%，所述负极浆料包括负极活性物质，所述负极活性物质包括石墨，所述石墨的石墨化度为91-94%，所述石墨的OI值为6-7；

利用所述正极浆料以及所述负极浆料制备正极以及负极，并将所述正极、所述负极以及隔膜封装在密闭空间中，所述正极和所述负极被所述隔膜隔开；

制备电解液，所述电解液包括锂盐、溶剂以及添加剂，所述锂盐包括六氟磷酸锂以及双氟磺酰亚胺锂，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯以及丙酸丙酯，所述添加剂包括二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、三（三甲基硅烷）硼酸酯、碳酸亚乙烯酯以及丁二腈；

在所述密闭空间内注入所述电解液，获得所述锂离子电池，

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

将所述正极浆料涂布在铝箔的正反面，经辊压、模切、烘烤后获得所述正极；

将所述负极浆料涂布在铜箔的正反面，经辊压、模切、烘烤后获得所述负极；

将所述正极、所述负极与所述隔膜组成电芯，将所述正极的极耳与正极极柱连接，将所述负极的极耳与负极极柱连接，将盖板与贯穿所述盖板的所述正极极柱以及所述负极极柱进行连接，获得由所述盖板与所述电芯构成的连接体，并将所述连接体装入壳体中；

在所述壳体中注入所述电解液，获得电池初品；

将所述电池初品进行静置处理、化成处理、二次注入所述电解液、封口处理以及分容处理，以获得所述锂离子电池。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述溶剂中所述碳酸乙烯酯的质量百分比为18-22%，所述碳酸甲乙酯的质量百分比为38-42%，所述碳酸二甲酯的质量百分比为18-22%，所述丙酸丙酯的质量百分比为18-22%。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述化成处理包括：对所述电池初品0.02C恒流充电0.5h，0.05C恒流充电4h，以及0.2C恒流充电4h，其中，所述化成处理的温度为45℃，负压力为-70±3KPa。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述分容处理包括：（1）将经所述封口处理后的电池初品静置5min；（2）0.5C恒流恒压充电至4.2V，截止电流0.02C；（3）静置5min；（4）0.5C恒流放电至2.8V；（5）静置5min；（6）0.5C恒流恒压充电至3.85V，截止电流0.02C。