CN110600696A - 一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池 - Google Patents

一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池，包括正极片和负极片；所述负极片包括负极活性材料和负极导电剂，所述负极活性物质为人造石墨和氧化亚硅的混合物，其中，所述人造石墨是形态大小均一的圆饼形结构；所述负极导电剂为单壁碳纳米管和导电炭黑所组合制成的复合物。本发明提供一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池，不仅在常温下5C放电容量保持率高达93%（2.86Ah），还可以‑30℃放电容量保持率也高达80.4%（2.45Ah），此外，常温下，1C/‑1C循环1000次，容量保持率高达80%。

Description

一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池
技术领域
本发明涉及了锂离子电池技术领域，特别是涉及了一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池。
背景技术
2019年5月20日，中国石油消费总量控制和政策研究项目在京发布《中国传统燃油车退出时间表研究》报告，报告提出中国有望于2050年以前实现传统燃油车的全面退出，而以北京为代表的特大型城市，公交车、物流车、出租车以及网约车市场或将提前到2020年实现全面新能源化，私家车领域则将在2030年前后完成这一目标。该报告还指出传统燃油车的逐步替代与退出是一个不可逆转的全球性趋势，未来电和燃料等新能源汽车有着更大的市场潜力，锂离子电池在动力电池领域的应用备受瞩目。
长寿命作为圆柱型锂离子电池的一项重要指标，对节能减排和环境保护有着重要的意义。而且由于我国地幅辽阔，南北存在较大的温度差异，锂离子电池的低温放电能力也尤为重要。
目前，提升锂离子电池低温放电能力和循环性能的方法，主要有：（一）优化正负极体系：主要是降低正负极材料的粒径、正负极极片压实或者涂布厚度；（二）优化导电剂体系，主要采用复合导电剂体系；（三）优化隔膜结构，主要是增加隔膜孔隙率。
但上述技术也存在一些缺点，对于方法（一），降低正负极材料的粒径，虽然可以降低锂离子的扩散路径和浓差极化，但是增大的比表面积，可加大电芯副反应的界面（如产气增加，界面副反应产物增加，增大内阻，不利于循环）；降低正负极极片的压实，虽然增大了极片的保液能力，降低极化内阻，但是一定程度降低电芯的容量；对于方法（三），高孔隙率隔膜容易增加短路风险，降低电芯的安全测试通过率，如重冲，挤压等测试。
现有的圆柱型锂离子电池需要在低温放电能力和循环性能方面得到进一步的研究提升。
发明内容
针对现有圆柱型锂离子电池低温放电容量低、低温下放电容量保持率低、循环性能差的技术缺陷，解决目前商业化动力电池因温度差异而导致的续航里程低的这一技术难题，本发明提供一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池，不仅在常温下5C放电容量保持率高达93%（2.86Ah），还可以-30℃放电容量保持率也高达80.4%，此外，常温下，1C/-1C循环1000次，容量保持率高达80%。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池，包括正极片和负极片；所述负极片包括负极活性材料和负极导电剂，所述负极活性物质为人造石墨和氧化亚硅的混合物，其中，所述人造石墨是形态大小均一的圆饼形结构；所述负极导电剂为单壁碳纳米管和导电炭黑所组合制成的复合物。
进一步地，所述负极片由负极浆料涂覆于负极集流体上制成，所述负极浆料由负极粉体和负极溶剂组成，所述负极粉体由以下重量百分比的材料制成：负极活性物质94%-99%、负极导电剂0.5%-2%、负极粘接剂0.5%-4%。
进一步地，所述负极活性物质中氧化亚硅的质量分数为2％-15％；所述负极活性物质的D10≥8μm，D50为11-18μm，Dmax≤30μm，比表面积为1.0-1.6 m2/g；所述负极片的克容量为400-650mAh/g。
进一步地，所述正极片由正极浆料涂覆于正极集流体上制成，所述正极浆料由正极粉体和正极溶剂组成，所述正极粉体由以下重量百分比的材料制成：正极活性物质95-99%、正极导电剂0.5%-2.5%、正极粘接剂0.5%-2.5%。
进一步地，所述正极活性物质为镍钴铝三元材料；所述镍钴铝三元材料的化学式为LiNixCoyAlzO2，其中，x、y、z满足0 .7≤x≤0 .9，0 .05≤y≤0 .15，x+y+z＝1；所述正极活性物质的D50为8-15μm，Dmax≤45μm，比表面积为1.0-1.3 m2/g；所述正极导电剂为SuperP、CNTs、VGCF中的至少一种；所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯。
进一步地，所述负极集流体采用厚度为6-12μm的铜箔；所述正极集流体采用厚度为10-18μm的铝箔；所述负极浆料涂覆的面密度为150-300g/m2，所述正极浆料涂覆的面密度为420-510g/m2。
进一步地，所述负极片经过辊压后的厚度为90-150μm，压实密度为1.3-1.8g/cm3；所述正极片经过辊压后的厚度为120-180μm，压实密度为3-3.6g/cm3。
进一步地，所述负极片上还设有负极耳，所述负极耳采用单极耳，所述负极耳为铜镍复合带；正极片上还设有正极耳，所述正极耳采用单极耳，所述正极耳为铝带。
进一步地，所述正极片和负极片之间设有隔膜，所述正极片、隔膜、负极片通过卷绕方式形成圆柱状；所述隔膜为陶瓷隔膜，所述隔膜的厚度为10-16μm，孔隙率为35-43%，透气性系数为150-250s/100cc。
进一步地，所述圆柱型锂离子电池还包括电解液，所述电解液包括电解质、溶剂、添加剂；所述电解质为六氟磷酸锂，所述溶剂为EC、PC、EMC、DMC和DEC中至少一种，所述添加剂为VC、FEC、SN、AN中至少一种；所述电解质的浓度为0.8-1.5mol/L；所述电解液的注液量为1.0-2.0g/Ah。
本发明具有如下有益效果：
本发明中，所述负极活性物质为人造石墨和氧化亚硅的混合物，其中，所述人造石墨是形态大小均一的圆饼形结构；所述负极导电剂为单壁碳纳米管和导电炭黑所组合制成的复合物，能够在提高锂离子电池的低温放电容量和容量保持率的同时提高锂离子电池的循环寿命，有效了解决目前商业化动力电池因温度差异而导致的续航里程低的这一技术难题，为实现圆柱型锂离子电池的大规模商业化应用提供重要的技术基础。
本发明的圆柱型锂离子电池的首次库伦效率达到83.7％，容量在3.0-3.3Ah，能量密度在220-250Wh/kg，常温下，1C/-1C充放电倍率，4.18-2.75V下，循环1000次，容量保持率高达80%，在常温下5C放电容量保持率高达93%（2.86Ah），还可以-30℃条件下0.33C放电容量保持率高达80.4%（2.45Ah）。
附图说明
图1是本发明人造石墨的扫描电镜图；
图2是本发明实施例2所制得的圆柱型锂离子电池首次充放电曲线示意图；
图3是本发明实施例2所制得的圆柱型锂离子电池的高低温放电性能示意图；
图4是本发明实施例1、2所制得的圆柱型锂离子电池的高低温放电容量比示意图；
图5是本发明实施例2所制得的圆柱型锂离子电池的循环容量示意图；
图6是本发明实施例2所制得的圆柱型锂离子电池的循环容量保持率示意图。
具体实施方式
除非另外指明，所有百分比、分数和比率都是按本发明组合物的总重量计算的。除非另外指明，有关所列成分的所有重量均给予活性物质的含量，因此它们不包括在可商购获得的材料中可能包含的溶剂或副产物。本文术语“重量含量”可用符号“％”表示。
除非另外指明，在本文中所有配制和测试发生在25℃的环境。
本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本发明的组合物和方法/工艺可包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。
一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液。
所述负极片由负极浆料涂覆于负极集流体上制成，所述负极浆料由负极粉体和负极溶剂组成，所述负极粉体由以下重量百分比的材料制成：负极活性物质94%-99%、负极导电剂0.5%-2%、负极粘接剂0.5%-4%。
所述负极活性物质的重量百分比可以为94%、95%、96%、97%、98%、99%或上述数值之间的任意值。
所述负极导电剂的重量百分比可以为0.5%、0.8%、1%、1.2%、1.5%、1.8%、2%或上述数值之间的任意值。
所述负极粘结剂的重量百分比可以为0.5%、0.8%、1%、1.2%、1.5%、1.8%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%或上述数值之间的任意值。
其中，所述负极活性物质为人造石墨和氧化亚硅的混合物，其中，所述人造石墨是形态大小均一的圆饼形结构。
所述负极活性物质中氧化亚硅的质量分数为2％-15％；所述负极活性物质的D10≥8μm，D50为11-18μm，Dmax≤30μm，比表面积为1.0-1.6m2/g；所述负极片的克容量为400-650mAh/g。
现有技术中，作为负极活性物质的石墨的形貌为球形、椭球形、多边形、无规则形的一种或多种混合，且石墨的粒径分布范围广。发明人在实践中发现，采用大小均一的圆饼形人造石墨与氧化亚硅复配作为负极活性物质，可降低由于负极导电剂分散不均匀导致的电芯正负极过充/过放现象，同时由于其粒径的均一性，一方面有利于减弱人造石墨表面SEI膜的复杂性和电芯老化损失，另一方面降低界面处的副反应。本发明中，大小均一的圆饼形人造石墨与氧化亚硅复配，协同作用，有助于提高圆柱型锂离子电池在低温条件下的放电容量，改善循环性能。
本发明中，对所述人造石墨的制备方法不作特别限定，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，也可以直接采用现有市售的人造石墨。
所述负极导电剂为单壁碳纳米管和导电炭黑所组合制成的复合物。
本发明中，采用单壁碳纳米管（SWCNTs）和导电炭黑（SP）复配作为负极导电剂，点状导电剂SP分布在颗粒表面，增加负极表面的导电性，线状导电剂SWCNTs分布在颗粒与颗粒之间，增加颗粒与颗粒之间的导电性，这种组合不仅有利于缓解硅负极膨胀带来了负极材料与导电剂脱离失效，还降低电芯极化内阻，提升了循环性能。
但是，现有的圆柱型锂离子电池中，采用硅氧负极材料（SiOx/C）作为负极活性物质时，石墨的形貌为球形、椭球形、多边形、无规则形的一种或多种混合，且石墨的粒径分布范围广；发明人在实践中发现，采用单壁碳纳米管（SWCNTs）和导电炭黑（SP）复配作为负极导电剂，同时采用现有技术中通常采用的石墨作为硅碳负极材料，会影响该负极导电剂的分散均匀性，负极导电剂分散不均匀导致电芯正负极过充/过放现象，同时由于其粒径的均一性差，石墨表面SEI膜的复杂性，增加电芯老化损失。这是一个本领域技术人员以前从未意识到的技术问题。本发明人为解决该技术问题进行了更加深入的研究，从而发现：采用单壁碳纳米管（SWCNTs）和导电炭黑（SP）复配作为负极导电剂，同时负极活性物质为人造石墨和氧化亚硅的混合物，所述人造石墨是形态大小均一的圆饼形结构，有助于提高该负极导电剂分散均匀性，避免电芯正负极过充/过放现象，同时利于减弱人造石墨表面SEI膜的复杂性和电芯老化损失，有助于提高圆柱型锂离子电池在低温条件下的放电容量，改善循环性能，这是本领域技术人员无法从现有技术预料的技术效果。
本发明中，对单壁碳纳米管和导电炭黑的质量比不作特别限定，本领域技术人员可以根据需要进行设定。作为优选，单壁碳纳米管和导电炭黑的质量比为1:9.6。
本发明中，所述负极粘结剂为丁苯橡胶和CMC。但不局限于此，本实施例的负极粘结剂包括但不限于前面所列举的材料，也可以是其他未列举在本实施例中的但被本领域技术人员所熟知的其他材料。
本发明中，对所述负极溶剂的种类不作具体限定，可以采用现有技术中已有的各种负极溶剂，作为举例，所述负极溶剂为水或N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
本发明中，所述负极浆料的粘度为1000-3000mpa.s。
本发明中，所述正极片由正极浆料涂覆于正极集流体上制成，所述正极浆料由正极粉体和正极溶剂组成，所述正极粉体由以下重量百分比的材料制成：正极活性物质95-99%、正极导电剂0.5%-2.5%、正极粘接剂0.5%-2.5%。
所述正极活性物质的重量百分比可以为95%、96%、97%、98%、99%或上述数值之间的任意值。
所述负极导电剂的重量百分比可以为0.5%、0.8%、1%、1.2%、1.5%、1.8%、2%、2.5%或上述数值之间的任意值。
所述正极粘结剂的重量百分比可以为0.5%、0.8%、1%、1.2%、1.5%、1.8%、2%、2.5%或上述数值之间的任意值。
其中，所述正极活性物质为镍钴铝三元材料；所述镍钴铝三元材料的化学式为LiNixCoyAlzO2，其中，x、y、z满足0 .7≤x≤0 .9，0 .05≤y≤0 .15，x+y+z＝1；所述正极活性物质的D50为8-15μm，Dmax≤45μm，比表面积为1.0-1.3 m2/g。
本发明中，采用上述镍钴铝三元材料作为正极活性物质，可以有利于提升电芯的存储性能。
本发明中，所述正极导电剂为Super P、CNTs、VGCF中的至少一种；更优选地，所述正极导电剂为VGCF（气相生长的网络状纳米纤维）。VGCF气相生长碳纳米纤维，石墨化程度高，在高温生长，碳层结构与石墨单晶类似，使其具有高强度，高石墨化程度，高导热和导电性能，一方面，不仅能够降低导电剂的用量，还能提升导电能力，另一方面，还能分解正极脱嵌Li带来的应力作用，缓解正极粉化。
发明人在实践中发现，正极活性物质为镍钴铝三元材料时，采用Super P、CNTs等常规正极导电剂，会增加导电剂的用量，降低体系压实，可能会导致低容。发明人经过研究发现，正极活性物质为镍钴铝三元材料，正极导电剂采用VGCF时，不仅能降低导电剂的用量，还能够降低电子在电极内的传输路径，提升电化学反应速率；另一方面，在用量相同的配比下，VGCF与传统正极导电剂(如SP)相比，不仅具有更高的体系（正极-导电剂-粘接剂）压实，还具有更好的导热能力，降低大电流下正极的温度，提升电芯安全性能。
本发明中，所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯。但不局限于此，本实施例的正极粘结剂包括但不限于前面所列举的材料，也可以是其他未列举在本实施例中的但被本领域技术人员所熟知的其他材料。
本发明中，对所述正极溶剂的种类不作具体限定，可以采用现有技术中已有的各种正极溶剂，作为举例，所述正极溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
本发明中，所述正极浆料的粘度为1000-4000 mpa.s。
本发明中，对集流体的种类不作具体限定，可以采用现有技术中已有的各种集流体。作为优选，所述负极集流体采用厚度为6-12μm的铜箔；所述正极集流体采用厚度为10-18μm的铝箔。
所述负极浆料涂覆的面密度为150-300g/m2，所述正极浆料涂覆的面密度为420-510g/m2；所述负极片经过辊压后的厚度为90-150μm，压实密度为1.3-1.8g/cm3；所述正极片经过辊压后的厚度为120-180μm，压实密度为3-3.6g/cm3。
本发明中，所述负极片上还设有负极耳，所述负极耳采用单极耳，所述负极耳为铜镍复合带；正极片上还设有正极耳，所述正极耳采用单极耳，所述正极耳为铝带。
现有技术中，极耳通常采用双极耳，极耳的材质为镍带。本发明中，极耳采用单极耳，且正极耳为铝带，负极耳为铜镍复合带，不仅简化了制作工艺，而且有利于降低电芯欧姆内阻，提升倍率放电容量。
所述正极片、隔膜、负极片通过卷绕方式形成圆柱状；所述隔膜为陶瓷隔膜，相对于普通隔膜而言，陶瓷隔膜具有耐高温性、高安全性、高倍率和良好的保液性等优点。所述隔膜的厚度为10-16μm，孔隙率为35-43%，透气性系数为150-250s/100cc。
所述电解液包括电解质、溶剂、添加剂；所述电解质为六氟磷酸锂，所述溶剂为EC（碳酸乙烯酯）、PC（聚碳酸酯）、EMC（碳酸甲乙酯）、DMC（碳酸二甲酯）和DEC（碳酸二乙酯）中至少一种，所述添加剂为VC（碳酸亚乙烯酯）、FEC（氟代碳酸乙烯酯）、SN、AN（乙腈）中至少一种；所述电解质的浓度为0.8-1.5mol/L；所述电解液的注液量为1.0-2.0g/Ah。
本发明中对电解液中溶剂和添加剂的用量不作具体限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行调整。
可以理解，本发明的圆柱型锂离子电池还包括外壳，本发明实施例中不对外壳进行限定，只需要匹配的电池外壳即可。
本发明中，上述圆柱型锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
1）配料：将正极活性物质、正极导电剂、正极粘合剂与正极溶剂混合搅拌均匀，制成正极浆料；将负极活性物质、负极导电剂、负极粘合剂与负极溶剂混合搅拌均匀，制成负极浆料；
2）涂覆：将正极浆料涂覆在正极集流体上，然后进行辊压、分条，得到正极片；将负极浆料涂覆在负极集流体上，然后进行辊压、分条，得到负极片；
3）卷绕：将正极片、隔膜、负极片通过卷绕方式形成圆柱状的电芯；
4）装配：将电芯片装入电池外壳中，经过滚槽，测短路，焊上盖帽后，于80 ℃条件下烘烤24h；
5）注液、封口：注入电解液后电芯封口；
6）清洗涂油：清洗外壳，打油套热塑膜，将电芯陈化12h。
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例1
一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳。
所述负极片由负极浆料涂覆于负极集流体上制成，所述负极浆料由负极粉体和负极溶剂组成，所述负极粉体由以下重量百分比的材料制成：负极活性物质96.88%、负极导电剂0.53%、负极粘接剂2.59%；所述负极活性物质为人造石墨和氧化亚硅的混合物，其中，所述人造石墨是形态大小均一的圆饼形结构；所述负极活性物质中氧化亚硅的质量分数为12.4％；所述负极活性物质的D10≥8μm，D50为11-18μm，Dmax≤30μm，比表面积为1.0-1.6m2/g；所述负极片的0.2C克容量为500mAh/g，首次效率为87%；所述负极导电剂为单壁碳纳米管和导电炭黑所组合制成的复合物；其中，所述单壁碳纳米管和导电炭黑的质量比为5:48；所述负极粘结剂为丁苯橡胶羧甲基纤维素钠的组合，其中所述丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠的质量比为1.26:1.33；所述丁苯橡胶的固含量为50%；所述负极溶剂由水和NMP组成，所述负极浆料的粘度为1000-3000mpa.s。
所述正极片由正极浆料涂覆于正极集流体上制成，所述正极浆料由正极粉体和正极溶剂组成，所述正极粉体由以下重量百分比的材料制成：正极活性物质97.94%、正极导电剂0.98%、正极粘接剂1.08%；所述正极溶剂为NMP，所述正极浆料的粘度为1000-4000mpa.s。
所述正极活性物质为镍钴铝三元材料；所述镍钴铝三元材料的化学式为LiNi0.88Co0.07Al0.05O2 ；所述正极活性物质的D50为8-15μm，Dmax≤45μm，比表面积为1.0-1.3m2/g；所述正极导电剂为Super P；所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯。
所述负极集流体采用厚度为6-12μm的铜箔；所述正极集流体采用厚度为10-18μm的铝箔；所述负极浆料涂覆的面密度为150-300g/m2，所述正极浆料涂覆的面密度为420-510g/m2。
所述负极片上还设有负极耳，所述负极耳采用单极耳，所述负极耳为铜镍复合带；正极片上还设有正极耳，所述正极耳采用单极耳，所述正极耳为铝带。
所述隔膜为陶瓷隔膜，所述隔膜的厚度为12μm，孔隙率为41.2%，透气性系数为225s/100cc。
所述电解液按照质量百分比包含12 .5％的LiPF6、54.8％的DMC、11.3％的EMC、2.9％的EC、及16.9％的FEC和1.6％的VC；所述LiPF6的浓度为0.8-1.5mol/L；所述电解液的注液量为1.0-2.0g/Ah。
上述圆柱型锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
1）配料：将正极活性物质、正极导电剂、正极粘合剂与正极溶剂混合搅拌均匀，制成正极浆料；将负极活性物质、负极导电剂、负极粘合剂与负极溶剂混合搅拌均匀，制成负极浆料；
2）涂覆：将正极浆料涂覆在正极集流体上，然后进行辊压、分条，得到正极片；将负极浆料涂覆在负极集流体上，然后进行辊压、分条，得到负极片；所述负极片经过辊压后的厚度为126μm，压实密度为1.6g/cm3；所述正极片经过辊压后的厚度为152μm，压实密度为3.5g/cm3；
3）卷绕：将正极片、隔膜、负极片通过卷绕方式形成圆柱状的电芯；
4）装配：将电芯片装入电池外壳中，经过滚槽，测短路，焊上盖帽后，于80 ℃条件下烘烤24h；
5）注液、封口：注入电解液后电芯封口；
6）清洗涂油：清洗外壳，打油套热塑膜，将电芯陈化12h。
实施例2
一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液。
所述负极片由负极浆料涂覆于负极集流体上制成，所述负极浆料由负极粉体和负极溶剂组成，所述负极粉体由以下重量百分比的材料制成：负极活性物质95.92%、负极导电剂1.06%、负极粘接剂3.02%；所述负极活性物质为人造石墨和氧化亚硅的混合物，其中，所述人造石墨是形态大小均一的圆饼形结构；所述负极活性物质中氧化亚硅的质量分数为12.4％；所述负极活性物质的D10≥8μm，D50为11-18μm，Dmax≤30μm，比表面积为1.0-1.6m2/g；所述负极片的0.2C克容量为500mAh/g，首次效率为87%；所述负极导电剂为单壁碳纳米管和导电炭黑所组合制成的复合物；所述单壁碳纳米管和导电炭黑的质量比为1:9.6；所述负极粘结剂为丁苯橡胶羧甲基纤维素钠的组合，其中所述丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠的质量比为1.44:1.58；所述丁苯橡胶的固含量为50%；所述负极溶剂由水和NMP组成，所述负极浆料的粘度为1000-3000mpa.s。
所述正极片由正极浆料涂覆于正极集流体上制成，所述正极浆料由正极粉体和正极溶剂组成，所述正极粉体由以下重量百分比的材料制成：正极活性物质96.53%、正极导电剂1.93%、正极粘接剂1.54%；所述正极溶剂为NMP，所述正极浆料的粘度为1000-4000mpa.s。
所述正极活性物质为镍钴铝三元材料；所述镍钴铝三元材料的化学式为LiNi0.88Co0.07Al0.05O2 ；所述正极活性物质的D50为8-15μm，Dmax≤45μm，比表面积为1.0-1.3m2/g；所述正极导电剂为VGCF；所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯。
所述负极集流体采用厚度为6-12μm的铜箔；所述正极集流体采用厚度为10-18μm的铝箔；所述负极浆料涂覆的面密度为150-300g/m2，所述正极浆料涂覆的面密度为420-510g/m2。
所述负极片上还设有负极耳，所述负极耳采用单极耳，所述负极耳为铜镍复合带；正极片上还设有正极耳，所述正极耳采用单极耳，所述正极耳为铝带。
所述隔膜为陶瓷隔膜，所述隔膜的厚度为12μm，孔隙率为41.2%，透气性系数为220s/100cc。
所述电解液按照质量百分比包含12 .5％的LiPF6、54.8％的DMC、11.3％的EMC、2.9％的EC、及16.9％的FEC和1.6％的VC；所述LiPF6的浓度为0.8-1.5mol/L；所述电解液的注液量为1.0-2.0g/Ah。
上述圆柱型锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
1）配料：将正极活性物质、正极导电剂、正极粘合剂与正极溶剂混合搅拌均匀，制成正极浆料；将负极活性物质、负极导电剂、负极粘合剂与负极溶剂混合搅拌均匀，制成负极浆料；
2）涂覆：将正极浆料涂覆在正极集流体上，然后进行辊压、分条，得到正极片；将负极浆料涂覆在负极集流体上，然后进行辊压、分条，得到负极片；所述负极片经过辊压后的厚度为126μm，压实密度为1.62g/cm3；所述正极片经过辊压后的厚度为152μm，压实密度为3.5g/cm3；
3）卷绕：将正极片、隔膜、负极片通过卷绕方式形成圆柱状的电芯；
4）装配：将电芯片装入电池外壳中，经过滚槽，测短路，焊上盖帽后，于80 ℃条件下烘烤24h；
5）注液、封口：注入电解液后电芯封口；
6）清洗涂油：清洗外壳，打油套热塑膜，将电芯陈化12h。
实施例3
一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液。
所述负极片由负极浆料涂覆于负极集流体上制成，所述负极浆料由负极粉体和负极溶剂组成，所述负极粉体由以下重量百分比的材料制成：负极活性物质94%、负极导电剂2%、负极粘接剂4%；所述负极活性物质为人造石墨和氧化亚硅的混合物，其中，所述人造石墨是形态大小均一的圆饼形结构；所述负极活性物质中氧化亚硅的质量分数为2％；所述负极活性物质的D10≥8μm，D50为11-18μm，Dmax≤30μm，比表面积为1.0-1.6 m2/g；所述负极片的0.2C克容量为400mAh/g，首次效率为87%；所述负极导电剂为单壁碳纳米管和导电炭黑所组合制成的复合物；所述负极导电剂为单壁碳纳米管和导电炭黑的质量比为1:8；所述负极粘结剂为丁苯橡胶羧甲基纤维素钠的组合，其中所述丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠的质量比为1:1；所述丁苯橡胶的固含量为50%；所述负极溶剂由水和NMP组成，所述负极浆料的粘度为1000-3000mpa.s。
所述正极片由正极浆料涂覆于正极集流体上制成，所述正极浆料由正极粉体和正极溶剂组成，所述正极粉体由以下重量百分比的材料制成：正极活性物质95%、正极导电剂2.5%、正极粘接剂2.5%；所述正极溶剂为NMP，所述正极浆料的粘度为1000-4000 mpa.s。
所述正极活性物质为镍钴铝三元材料；所述镍钴铝三元材料的化学式为LiNi0.7Co0.15Al0.15O2；所述正极活性物质的D50为8-15μm，Dmax≤45μm，比表面积为1.0-1.3m2/g；所述正极导电剂为VGCF；所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯。
所述负极集流体采用厚度为6-12μm的铜箔；所述正极集流体采用厚度为10-18μm的铝箔；所述负极浆料涂覆的面密度为150-300g/m2，所述正极浆料涂覆的面密度为420-510g/m2。
所述负极片上还设有负极耳，所述负极耳采用单极耳，所述负极耳为铜镍复合带；正极片上还设有正极耳，所述正极耳采用单极耳，所述正极耳为铝带。
所述隔膜为陶瓷隔膜，所述隔膜的厚度为10μm，孔隙率为43%，透气性系数为150s/100cc。
所述电解液按照质量百分比包含12％的LiPF6、53％的DMC、11.8％的PC、4.7％的EC、及16.9％的FEC和1.6％的AN；所述LiPF6的浓度为0.8-1.5mol/L；所述电解液的注液量为1.0-2.0g/Ah。
上述圆柱型锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
1）配料：将正极活性物质、正极导电剂、正极粘合剂与正极溶剂混合搅拌均匀，制成正极浆料；将负极活性物质、负极导电剂、负极粘合剂与负极溶剂混合搅拌均匀，制成负极浆料；
2）涂覆：将正极浆料涂覆在正极集流体上，然后进行辊压、分条，得到正极片；将负极浆料涂覆在负极集流体上，然后进行辊压、分条，得到负极片；所述负极片经过辊压后的厚度为90μm，压实密度为1.8g/cm3；所述正极片经过辊压后的厚度为120μm，压实密度为3.6g/cm3；
3）卷绕：将正极片、隔膜、负极片通过卷绕方式形成圆柱状的电芯；
4）装配：将电芯片装入电池外壳中，经过滚槽，测短路，焊上盖帽后，于80 ℃条件下烘烤24h；
5）注液、封口：注入电解液后电芯封口；
6）清洗涂油：清洗外壳，打油套热塑膜，将电芯陈化12h。
实施例4
一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液。
所述负极片由负极浆料涂覆于负极集流体上制成，所述负极浆料由负极粉体和负极溶剂组成，所述负极粉体由以下重量百分比的材料制成：负极活性物质99%、负极导电剂0.5%、负极粘接剂0.5%；所述负极活性物质为人造石墨和氧化亚硅的混合物，其中，所述人造石墨是形态大小均一的圆饼形结构；所述负极活性物质中氧化亚硅的质量分数为15％；所述负极活性物质的D10≥8μm，D50为11-18μm，Dmax≤30μm，比表面积为1.0-1.6 m2/g；所述负极片的0.2C克容量为650mAh/g，首次效率为87%；所述负极导电剂为单壁碳纳米管和导电炭黑所组合制成的复合物；所述单壁碳纳米管和导电炭黑的质量比为1:5；所述负极溶剂由水和NMP组成，所述负极粘结剂为丁苯橡胶羧甲基纤维素钠的组合，其中所述丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠的质量比为1:1；所述丁苯橡胶的固含量是50%；所述负极浆料的粘度为1000-3000mpa.s。
所述正极片由正极浆料涂覆于正极集流体上制成，所述正极浆料由正极粉体和正极溶剂组成，所述正极粉体由以下重量百分比的材料制成：正极活性物质99%、正极导电剂0.5%、正极粘接剂0.5%；所述正极溶剂为NMP，所述正极浆料的粘度为1000-4000 mpa.s。
所述正极活性物质为镍钴铝三元材料；所述镍钴铝三元材料的化学式为LiNi0.9Co0.05Al0.05O2；所述正极活性物质的D50为8-15μm，Dmax≤45μm，比表面积为1.0-1.3m2/g；所述正极导电剂为VGCF；所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯。
所述负极集流体采用厚度为6-12μm的铜箔；所述正极集流体采用厚度为10-18μm的铝箔；所述负极浆料涂覆的面密度为150-300g/m2，所述正极浆料涂覆的面密度为420-510g/m2。
所述负极片上还设有负极耳，所述负极耳采用单极耳，所述负极耳为铜镍复合带；正极片上还设有正极耳，所述正极耳采用单极耳，所述正极耳为铝带。
所述隔膜为陶瓷隔膜，所述隔膜的厚度为16μm，孔隙率为35%，透气性系数为250s/100cc。
所述电解液按照质量百分比包含13％的LiPF6、56％的DMC、10.8％的EMC、2.6％的DEC、及16％的FEC和1.6％的SN；所述LiPF6的浓度为0.8-1.5mol/L；所述电解液的注液量为1.0-2.0g/Ah。
上述圆柱型锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
1）配料：将正极活性物质、正极导电剂、正极粘合剂与正极溶剂混合搅拌均匀，制成正极浆料；将负极活性物质、负极导电剂、负极粘合剂与负极溶剂混合搅拌均匀，制成负极浆料；
2）涂覆：将正极浆料涂覆在正极集流体上，然后进行辊压、分条，得到正极片；将负极浆料涂覆在负极集流体上，然后进行辊压、分条，得到负极片；所述负极片经过辊压后的150μm，压实密度为1.3g/cm3；所述正极片经过辊压后的厚度为180μm，压实密度为3g/cm3；
3）卷绕：将正极片、隔膜、负极片通过卷绕方式形成圆柱状的电芯；
4）装配：将电芯片装入电池外壳中，经过滚槽，测短路，焊上盖帽后，于80 ℃条件下烘烤24h；
5）注液、封口：注入电解液后电芯封口；
6）清洗涂油：清洗外壳，打油套热塑膜，将电芯陈化12h。
试验例
为了验证实施例1-2获得的锂离子电池各发明的性能，对制得的圆柱型锂离子电池进行相应的性能，具体测试如下：
（1）首效测试：将电池恒流0 .2C充电至4 .2V，4 .2V恒压至截止电流0 .01C，静置5分钟，再恒流0 .2C放电至2 .5V，0 .2C放电容量为3173 .4mAh/g，首次效率为83.7％，具体结果详见说明书附图2。
（2）高低温测试：将电池恒流0 .33C充电至4 .2V，4 .2V恒压至截止电流0 .05C，再恒流0 .33C放电至2 .5V，放电温度为-30℃、-20℃、-10℃、0℃、25℃、45℃、55℃和60℃；电池-30℃、-20℃、-10℃、0℃、25℃、45℃、55℃和60℃的容量相对于25℃的容量为80.4%，88.54%，91.99%，95.03%，100%，99.58%，99.51%和100.26%，具体结果详见说明书附图3和附图4。
（3）电芯能量密度测试：所制得电芯重量为47.37g，电芯质量能量密度为241.2Wh/kg。
（4）循环测试：电池循环测试温度25±2℃，将电池恒流1C充电至4 .18V，4 .18V恒压至截止电流0 .05C，静置5分钟，再恒流1C放电至2 .75V；循环1000周，容量保持率80%，具体结果详见说明书附图5和附图6。
鉴于本发明实施例提供的锂离子电池的性能具有良好的均一性和稳定性，实施例3-4获得的电池的性能同样有相同的结果，只是由于本发明材料性能十分稳定，为节省篇幅，这里就不对其他实施例进行逐个的性能测试与分析测试不做详细的分析。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快充式长循环、低温放电容量高的圆柱型锂离子电池，包括正极片和负极片；所述负极片包括负极活性材料和负极导电剂；其特征在于，所述负极活性物质为人造石墨和氧化亚硅的混合物，其中，所述人造石墨是形态大小均一的圆饼形结构；所述负极导电剂为单壁碳纳米管和导电炭黑所组合制成的复合物。
2.如权利要求1所述的圆柱型锂离子电池，其特征在于，所述负极片由负极浆料涂覆于负极集流体上制成，所述负极浆料由负极粉体和负极溶剂组成，所述负极粉体由以下重量百分比的材料制成：负极活性物质94%-99%、负极导电剂0.5%-2%、负极粘接剂0.5%-4%。
3.如权利要求1所述的圆柱型锂离子电池，其特征在于，所述负极活性物质中氧化亚硅的质量分数为2％-15％；所述负极活性物质的D10≥8μm，D50为11-18μm，Dmax≤30μm，比表面积为1.0-1.6 m2/g；所述负极片的克容量为400-650mAh/g。
4.如权利要求1所述的圆柱型锂离子电池，其特征在于，所述正极片由正极浆料涂覆于正极集流体上制成，所述正极浆料由正极粉体和正极溶剂组成，所述正极粉体由以下重量百分比的材料制成：正极活性物质95-99%、正极导电剂0.5%-2.5%、正极粘接剂0.5%-2.5%。
5.如权利要求4所述的圆柱型锂离子电池，其特征在于，所述正极活性物质为镍钴铝三元材料；所述镍钴铝三元材料的化学式为LiNixCoyAlzO2，其中，x、y、z满足0 .7≤x≤0 .9，0.05≤y≤0 .15，x+y+z＝1；所述正极活性物质的D50为8-15μm，Dmax≤45μm，比表面积为1.0-1.3 m2/g；所述正极导电剂为Super P、CNTs、VGCF中的至少一种；所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯。
6.如权利要求2或4所述的圆柱型锂离子电池，其特征在于，所述负极集流体采用厚度为6-12μm的铜箔；所述正极集流体采用厚度为10-18μm的铝箔；所述负极浆料涂覆的面密度为150-300g/m2，所述正极浆料涂覆的面密度为420-510g/m2。
7.如权利要求2或4所述的圆柱型锂离子电池，其特征在于，所述负极片经过辊压后的厚度为90-150μm，压实密度为1.3-1.8g/cm3；所述正极片经过辊压后的厚度为120-180μm，压实密度为3-3.6g/cm3。
8.如权利要求1所述的圆柱型锂离子电池，其特征在于，所述负极片上还设有负极耳，所述负极耳采用单极耳，所述负极耳为铜镍复合带；正极片上还设有正极耳，所述正极耳采用单极耳，所述正极耳为铝带。
9.如权利要求1所述的圆柱型锂离子电池，其特征在于，所述正极片和负极片之间设有隔膜，所述正极片、隔膜、负极片通过卷绕方式形成圆柱状；所述隔膜为陶瓷隔膜，所述隔膜的厚度为10-16μm，孔隙率为35-43%，透气性系数为150-250s/100cc。
10.如权利要求1所述的圆柱型锂离子电池，其特征在于，所述圆柱型锂离子电池还包括电解液，所述电解液包括电解质、溶剂、添加剂；所述电解质为六氟磷酸锂，所述溶剂为EC、PC、EMC、DMC和DEC中至少一种，所述添加剂为VC、FEC、SN、AN中至少一种；所述电解质的浓度为0.8-1.5mol/L；所述电解液的注液量为1.0-2.0g/Ah。
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