CN112002935A - 一种锂离子电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种锂离子电池及其制作方法，属于电池领域。锂离子电池包括壳体、在壳体内的电芯以及电解液。电芯具有叠层布置的负极片、隔膜以及正极片。通过对正极片和负极片的制作材料进行选择可以改善其充放电性能和能量密度，从而可以增强其使用性能。

Description

一种锂离子电池及其制作方法

技术领域

本申请涉及电池领域，具体而言，涉及一种锂离子电池及其制作方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，在汽车动力电池展显巨大潜力。但是，其充电时间相较于燃油车仍存在明显的差距，因而开发具有更高倍率快充能力的电池，以适应新能源汽车的市场需求是必要的。

发明内容

基于上述的不足，本申请提供了一种锂离子电池及其制作方法，以部分或全部地改善、甚至解决锂离子电池充电速度慢的问题。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种锂离子电池。

该锂离子电池包括壳体、电芯以及电解液，且电芯和电解液均容纳在壳体所设置的内腔中。

电芯具有叠层布置的负极片、隔膜以及正极片。

其中，负极片由负极集流体、附着于负极集流体的负极浆料构成。负极浆料包括负极活性物质、负极导电剂以及负极粘结剂，且负极活性物质为第一单质碳材料，负极粘结剂为离子型粘结材料。

其中，正极片由正极集流体、附着于正极集流体的正极浆料构成，正极浆料包括正极活性物质、正极导电剂以及正极粘结剂，且正极导电剂为与第一单质碳材料相异的第二单质碳材料。

通过正极和负极的导电剂进行选择可以提高电芯的电导率，使获得的锂离子电池良好的恒流比及降低温升的结果。同时通过使用单质碳材料作为负极活性物质以及对粘结剂的类型选择，从而获得低的电化学反应阻抗和扩散阻抗，使得电芯内部阻抗减小，以达到满足持续大倍率充放电后仍具有良好的循环性能。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的实施方式中，负极片包括下述之一项或任意多项的限定。

(i)、第一单质碳材料包括单颗粒人造石墨、单颗粒炭包覆人造石墨、二次造粒人造石墨、二次造粒碳包覆人造石墨、软炭、硬炭和中间相炭微球中的一种或多种混合物。

(ii)、离子型粘结材料包括羧甲基纤维素纳和离子型丁苯橡胶。

(iii)、离子型粘结材料包括羧甲基纤维素纳和离子型丁苯橡胶，且羧甲基纤维素钠与离子型丁苯橡胶的质量比为2:1至1:2。

(iv)、以负极浆料总质量计，负极活性物质的质量含量为90％～97％，负极导电剂的质量含量为1％～5％，负极粘结剂的质量含量为2％～5％。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的实施方式中，正极片包括下述之一项或任意多项的限定。

(a)、第二单质碳材料包括石墨烯、碳黑、碳纳米管中的一种或多种的组合。

(b)、正极导电剂为第二单质碳材料和/或碳硅材料。

(c)、正极粘结剂为聚偏氟乙烯。

(d)、正极活性物质为钴酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的一种或多种的混合物。

结合第一方面或第一方面的第一种或第二种实施方式，在本申请的第一方面的第三种可能的实施方中，隔膜为聚偏四氟乙烯膜或复合膜，复合膜包括基膜和涂覆在基膜表面的陶瓷层。

可选地，基膜包括聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、涂陶瓷隔膜、单面涂胶隔膜、双面涂胶隔膜、涂陶瓷单面涂胶隔膜或涂陶瓷双面涂胶隔膜。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的实施方式中，电解液包括溶剂和分散在溶剂中的电解质。

其中的电解质包括氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂中的一种或几种，溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲基乙基酯以及碳酸二乙酯组中的一种或多种。

可选地，以电解液的总质量计，电解质的含量为10％至20％。

可选地，溶剂的组分构成为10wt％至25wt％的碳酸乙烯酯、2wt％至10wt％的碳酸丙烯酯、25wt％至50wt％的碳酸甲基乙基酯以及5wt％至20wt％的碳酸二乙酯。

结合第一方面的第四种实施方式，在本申请的第一方面的第五种可能的实施方中，锂离子电池的比能量在200Wh/kg以上，且充放电倍率能够达到6C以上。

或者，锂离子电池在6C倍率的充电过程中恒流比可以到83％，且温升小于30℃。

或者，锂离子电池在60℃条件、100％荷电状态下放置7天后的容量保持率达到90％、容量恢复率为95％。

或者，锂离子电池以6C至10C的倍率充放循环1400周之后，电池的容量保持率95％以上，且每个充放电周期中，充电过程终止于80％的荷电状态、放电过程终止于10％的荷电状态。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第六种可能的实施方式中，正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔。

结合第一方面或第一方面的第六种实施方式，在本申请的第一方面的第七种可能的实施方中，正极集流体和负极集流体均焊接有极耳，且极耳的宽厚比为40至500。

可选地，正极集流体厚度为8至20微米，负极集流体厚度为6至20微米。

在第二方面，本申请的示例提供了一种制作锂离子电池的方法，其包括下述步骤。

负极片和正极片的制作，其中，负极片的负极活性物质为第一碳材料、负极粘结剂为离子型粘结材料，正极片的正极导电剂为与第一碳材料相异的第二碳材料。

按照负极片、隔膜和正极片的顺序叠片并进行极耳焊接，以制作电芯。

将电芯装入电池壳内并注入电解液。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的实施方式中，方法包括：

正极片制作步骤、将聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮中配制为胶液，随后加入正极导电剂、正极活性物质，混合均匀得到固含量为60～80wt％、粘度为3000～10000mPa·s的正极浆料；将正极浆料涂覆于8～20μm厚的铝箔上，并进行烘烤、辊压、模切制片；其中正极导电剂包括石墨烯、碳黑、碳纳米管中的一种或多种，正极活性物质包括钴酸锂、镍钴锰酸锂以及镍钴铝酸锂中的一种或多种。

负极片制作步骤、将羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制为胶液，随后加入负极导电剂与负极活性物质的干混物和去离子水至固含量为40～60wt％、粘度为1000～5000mPa·s，然后加入离子型丁苯橡胶乳液混合均匀得到负极浆料；将负极浆料涂敷于6～20μm厚的铜箔上，经过烘烤、辊压、模切制片；其中，负极活性物质包括单颗粒人造石墨、单颗粒炭包覆人造石墨、二次造粒人造石墨、二次造粒碳包覆人造石墨、软炭、硬炭、中间相炭微球和硅碳负极中的一种或多种混合物。

按照负极、隔膜、正极的结构依次进行叠片，再进行极耳焊接并装入铝塑膜壳内，在真空条件下进行烘烤，再进行装配、注电解液、高温静置后化成、老化、分容；其中，隔膜为聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、涂陶瓷隔膜、单面涂胶隔膜、双面涂胶隔膜、涂陶瓷单面涂胶隔膜、涂陶瓷双面涂胶隔膜中的任一种。

电解液中，电解质含量为10～20％，余量为溶剂；电解质由六氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂中的一种或几种的组合构成；溶剂是10wt％至25wt％的碳酸乙烯酯、2wt％至10wt％的碳酸丙烯酯、25wt％至50wt％的碳酸甲基乙基酯以及5wt％至20wt％的碳酸二乙酯的混合物。

通过上述各方案的实施，本申请示例中的锂离子电池至少可以具有下述中一个或多个优点：

一、通过优化选择的导电剂的种类和比例，提高电芯的电导率，使获得的锂离子电池良好的恒流比及降低温升的结果。经过优化后的锂离子电池6C快充恒流比达到83％以上，温升低于30℃。

二、通过优化筛选具有低电化学反应阻抗和扩散阻抗的快充负极石墨，减小电芯内部阻抗，以达到满足持续大倍率充放电后仍具有良好的循环性能；

三、通过筛选高电压体系正极材料，在满足6C及以上倍率快充的前提下实现能量密度≥200Wh/kg；

四、通过优化电解液和隔膜体系，获得较好的高低温放电、高温存储和常温循环性能。例如，60℃、7天容量保持率在90％，恢复率为95％；6C及以上充放循环1400周，容量保持率95％以上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本申请实施例二中的电池以6C/1C(10～80％SOC)的倍率于常温条件下进行充放电的循环曲线；

图2为实施例三的恒流比-充电倍率图；

图3为实施例三的温升-充电倍率图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下针对本申请实施例的锂离子电池及其制作方法进行具体说明：

作为动力电池使用的锂离子电池，被希望具有高的充电效率，即能够尽量更快地实现充电。例如，目前一些车辆已经能够达到1.6C倍率的充电能力。即通过30分钟的充电可以使电池达到额定容量的80％。换言之，30分钟就可以使电池达到80％SOC(State OfCharge，荷电状态)。然而，市场上对于具有更高倍率充电的电池的需求仍然非常强烈。

为了进一步提高动力电池的充电效率，一些尝试被实施并取得了一定的成果。例如，使用低比容量、高电压平台的钛酸锂负极、小粒径及高比表面的正、负活性材料、高导电剂添加、低面密度和压实密度。然而，这些措施都是以牺牲电池能量密度为前提的。因此，在相同量级的能量密度的前提下，提高锂离子电池的快充性能就显得非常有必要。通过在能量密度和充电速度方面均取得一定程度上的改善，可以为使用者提供便捷的充电能力、适用的续航里程，从而极大缓解用户焦虑。

那么，如何获得大倍率快充性能兼顾高能量密度就是动力电池研发中必须要解决的重大课题。本申请也是基于该现实问题开展，并取得了一定的成果。总体上而言，本申请公开是针对现有锂离子电池的快充电芯化学体系的不足，通过添加不同导电添加剂，以提供一种满足6C-10C以上大倍率快充要求，并且同时兼顾高能量密度、较好的高低温性能、长循环寿命的。因此，本申请实质上公开了一种高倍率快充型且兼具高能量密度的锂离子电池，其可用作动力电池。

本申请涉及的锂离子电池从结构组成方面，有针对性地进行了改进，其中涉及正极片、负极片、电解液、隔膜等结构中的一者或多者。这些改进独立或各自配合对锂离子电池的性能起到改良作用。

该锂离子电池包括电池壳以及设置在其内部的电解液和电芯。

其中的电池壳例如可以使用塑料或者金属材料(如钢壳、铝壳，等等)制作的壳体，其具有空腔，能够容纳电解液和电芯。通过采用铝塑膜为壳体，可以封装成为锂电池。例如，将得到的正极片与负极片，按照负极-隔膜-正极结构依次进行叠片，从而可得到裸电芯。然后，将该裸电芯进行极耳焊接，并装入铝塑膜壳内。随后，在真空条件下进行烘烤，经装配、注电解液、高温静置后化成、老化、分容，即可得到单体电芯。而通过对其各个构成的优化可以实现高倍率快充且兼顾高能量密度的动力电池。

单体的电芯具有叠层布置的负极片、隔膜以及正极片。正极片和负极片将隔膜夹持在中间，并相对布置。正极片和负极片还可选择地连接(如焊接)极耳。

其中的极耳是金属材质的电导体，其用以从电芯中将正极和负极引出来，并作为充放电和电池内部的一种连接的接触点。对应于正极片，极耳可选择使用铝材料，对应于负极片的极耳则可使用镍/铜镍合金材料或也可以使用铜镀镍(Ni—Cu)材料。一般地，极耳由柔性胶带和金属带复合而成；例如，两片胶带将金属带夹持在中间构成极耳。其中的胶带是绝缘的，其用以在电池封装时防止金属带与如铝塑膜接触发生短路，同时还能够在封装时通过加热与铝塑膜密封粘合在一起防止电解液渗漏。

本申请示例中，极耳被特别地设置以便控制在一般的电池中所引起的问题。作为一种可选的方案，选择对极耳的宽度进行优化，从而寻求对电池使用过程中的电芯和极耳的温升。示例中的电池的正极极耳和负极极耳具有相同或相近的规格尺寸，例如，极耳宽度为18至50毫米，同时厚度为0.1至04毫米。当然，极耳的尺寸也可以进行按需调整而不必以上述尺寸为限。但是，将极耳的宽厚比(宽度/厚度)限定在40至500，例如50、70、110、130、190、220、310或460。

以下就电池中的各个主要构成部分进行详细说明。

其中，负极片包括集流体和附着层。该附着层附着于负极集流体，并由负极浆料制作而成。负极浆料则包括负极活性物质、负极导电剂以及负极粘结剂。负极浆料中的负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂的质量百分含量可以被选择为90～97％、1～5％和2～5％，并且负极粘结剂中的羧甲基纤维素钠与离子型顶苯橡胶的质量比可以为1:0.5至1:2。其中的负极活性材料例如也可以是通过在人造石墨表面包覆软炭或硬炭而获得，并且还可以改善倍率性能。

负极集流体为负极浆料的载体，其一般为金属材质的导体，例如铜箔，其厚度可以被选择为6微米至20微米，例如8微米、11微米、14微米、17微米或19微米。

负极浆料为具有适当黏度和流动性的流体。其被转移到负极集流体表面，再通过脱除浆料中的液体、挤压等操作(如烘烤、辊压、模切制片)而被固着。负极活性物质选择使用单质碳材料，如单颗粒人造石墨、单颗粒炭包覆人造石墨、二次造粒人造石墨、二次造粒碳包覆人造石墨、软炭、硬炭、中间相炭微球、硅碳负极中的一种或多种混合物。相应地，负极粘结剂则可以选择离子型粘结材料。

示例性地，负极浆料的制作方法如下：

将作为粘结剂的羧甲基纤维素钠溶于去离子水中，混合均匀，测试其粘度值并取出待用。示例中，羧甲基纤维素钠胶液的粘度为5000至12000mPa·s。

将导电剂与负极活性物质进行干混，再羧甲基纤维素钠胶液及去离子水加入其中，以调整混合物的固含量为40～60wt％、粘度为1000～5000mPa·s。最后加入离子型丁苯橡胶乳液粘结剂，经过均匀混合即得到负极浆料。

在上述示例中，负极活性物质采用具有锂离子扩散路径短的人造石墨搭配高锂离子扩散系数的硬炭材料，并使用离子型负极粘结剂，从而能够满足电池6C-10C高倍率快充性能，同时减小电化学反应和扩散内阻。由此获得负极片具有满足快充的潜力，以及持续大倍率充放电后仍具有良好的循环性能的可能。

其中，正极片由正极集流体、附着于正极集流体的正极浆料构成，正极浆料包括正极活性物质、正极导电剂以及正极粘结剂。

与负极相似，正极片中的正极集流体通常也选择导电的金属材料制作而成，同时其还应当具备适当的结构稳定性如硬度。作为一种示例，正极集流体选择使用铝箔或涂炭铝箔，其厚度为8至20微米。正极浆料被转移到正极集流体上后，通过烘烤去除液体如溶剂，然后再经过由辊压、模切制片得所需规格和尺寸的正极极片。

正极浆料中的正极活性物质选择为能够提供高电压的高电压体系材料，例如钴酸锂、镍钴锰酸锂(NCM523)、镍钴锰酸锂(NCM622)、镍钴锰酸锂(NCM811)、镍钴铝酸锂中的一种或多种混合物。且其在浆料中的质量百分含量可以达到90～98％。同时与之相配合，正极片使用具有高比表面导电剂，并通过分散使其在浆料中均匀地分布，从而可以为提升正极导电性及电芯能量密度带来积极的意义。导电剂的比表面积高，同时结合搅拌工艺使其更充分地分散，以抑制其团聚，并因此可以降低该类导电剂的用量。

示例中的正极导电剂可以选择为碳纳米管、高比表面导电炭黑、石墨烯中的一种或多种混合物；正极导电剂是前述之一种或多种材料的组合与碳硅材料的混合物。并且，这个即导电剂在浆料中的含量可以被限定于1％至5％的质量百分比。本申请示例中，构成正极片中的导电剂和构成负极片中的活性物质均被选择为碳元素材料，其两者是不同的类型的碳元素材料。

可替代地，示例中正极浆料制作方法如下：

将聚偏氟乙烯粘结剂加入N-甲基吡咯烷酮溶剂中配置成胶液，随后加入前述的导电剂和正极活性物质，混合均匀得到固含量为60～80wt％，粘度为3000～10000mPa·s的正极浆料。

在电池中，除了正极片和负极片对性能起到相当程度的影响之外，作为正极和负极之间隔离物即隔膜，以及为离子传输提供通道的电解液也起到不同程度的作用。因此，通过优化电解液和隔膜体系，可以是单体电池获得较好的高低温放电、高温存储和常温循环性能。

示例中，隔膜被可选地使用聚偏四氟乙烯膜或复合膜。其中的复合膜包括基膜和涂覆在基膜表面的陶瓷层。基膜包括聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、涂陶瓷隔膜、单面涂胶隔膜、双面涂胶隔膜、涂陶瓷单面涂胶隔膜或涂陶瓷双面涂胶隔膜。电解液一般由溶剂和电解质构成。且通常选择电解质在溶剂中具有更高的溶解度是有利的。示例性地，电解质包括氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂中的一种或几种。而溶剂则选择包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲基乙基酯以及碳酸二乙酯组，即溶剂选择为复合溶剂。

通过上述描述，本领域技术人员可以根据该公开而制作一种新的锂离子电池，并取得高倍率充电和高能量密度的优点。基于更方便实施锂离子电池的考虑，一种锂离子电池的制作方法被提出，并按以下步骤进行。

步骤1、负极片和正极片的制作，其中，负极片的负极活性物质为第一碳材料、负极粘结剂为离子型粘结材料，正极片的正极导电剂为与第一碳材料相异的第二碳材料。

步骤2、按照负极片、隔膜和正极片的顺序叠片并进行极耳焊接，以制作电芯。

步骤3、将电芯装入电池壳内并注入电解液。

作为一种更具体的示例，锂离子电池的制作方法如下。

一、正极片制备：将粘结剂加入N-甲基吡咯烷酮溶剂中配置为胶液，随后加入导电剂、正极活性物质，混合均匀得到正极浆料。将正极浆料涂覆铝箔上，经过烘烤、辊压、模切制片得正极极片；

二、负极片制备：将羧甲基纤维素钠溶于去离子水中，混合均匀，测试其粘度值并取出待用。将导电剂与负极活性物质进行干混，加入羧甲基纤维素钠胶液及去离子水调整固含量和粘度。最后加入离子型丁苯橡胶乳液混合均匀得到负极浆料。将负极浆料涂敷于铜箔上，经过烘烤、辊压、模切制片得负极极片；

三、电芯制备：将步骤一中得到的正极片与步骤二中得到的负极片，按照负极-隔膜-正极结构依次进行叠片，得到裸电芯。将此裸电芯进行极耳焊接，并装入铝塑膜壳内，在真空条件下进行烘烤，经装配、注电解液、高温静置后化成、老化、分容，即得到高倍率快充型兼顾高能量密度的动力电池(单体电芯)。

以下结合实施例对本申请的锂离子电池及其制作方法作进一步的详细描述。

实施例一

一、正极片制备：将聚偏氟乙烯粘结剂加入N-甲基吡咯烷酮溶剂中配置胶液，随后加入碳纳米管+高比表面炭黑混合导电剂、NCM523正极，NCM523：导电剂：聚偏氟乙烯比例为95％、3％和2％。混合均匀得到正极浆料，固含量为68wt％，粘度为4500mPa·s。将正极浆料涂覆12μm铝箔上，经过烘烤、辊压、模切制片得正极极片。

二、负极片制备：将一定量羧甲基纤维素钠溶于去离子水中，混合均匀，测试其粘度值为9000mPa·s并取出待用；将炭黑与单颗粒碳包覆人造石墨进行干混，加入羧甲基纤维素钠胶液及去离子水调整固含量为49wt％，粘度为2400mPa·s，最后加入丁苯橡胶乳液混合均匀得到负极浆料，单颗粒碳包覆人造石墨、炭黑、羧甲基纤维素钠和离子型丁苯橡胶比例为96.3％、1.2％、1.0％和1.5％；将负极浆料涂敷于8μm铜箔上，经过烘烤、辊压、模切制片得负极极片。

三、电芯制备：将步骤一中得到的正极片与步骤二中得到的负极片，按照负极-涂陶瓷隔膜-正极结构依次进行叠片，得到裸电芯；将此裸电芯用25*0.01mm极耳进行焊接，并装入铝塑膜壳内，在真空条件下进行烘烤，经装配、注电解液(电解质为六氟磷酸锂，质量百分含量为18％和2％双(氟磺酰)亚胺锂；溶剂为15％碳酸乙烯酯、10％碳酸丙烯酯、40％碳酸甲基乙基酯、15％碳酸二乙酯组成)、高温静置后化成、老化、分容，即得到高倍率快充型兼顾高能量密度的动力电池单体电芯。

实施例二

一、正极片制备：将聚偏氟乙烯粘结剂加入N-甲基吡咯烷酮溶剂中配置胶液，随后加入碳纳米导电剂、NCM622正极，NCM622：导电剂：聚偏氟乙烯比例为95％、3％和2％。混合均匀得到正极浆料，固含量为70wt％，粘度为5500mPa·s。将正极浆料涂覆12+1+1μm涂炭铝箔上，经过烘烤、辊压、模切制片得正极极片。

二、负极片制备：将一定量羧甲基纤维素钠溶于去离子水中，混合均匀，测试其粘度值为12000mPa·s并取出待用；将炭黑与二次颗粒碳包覆人造石墨+硬炭进行干混，加入羧甲基纤维素钠胶液及去离子水调整固含量为53wt％，粘度为2800mPa·s，最后加入离子型丁苯橡胶乳液混合均匀得到负极浆料，二次颗粒碳包覆人造石墨、炭黑、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶比例为96.5％、1.2％、1.0％和1.3％；将负极浆料涂敷于8μm铜箔上，经过烘烤、辊压、模切制片得负极极片。

三、电芯制备：将步骤一中得到的正极片与步骤二中得到的负极片，按照负极-单面涂胶隔膜-正极结构依次进行叠片，得到裸电芯；将此裸电芯用35*0.02mm极耳进行焊接，并装入铝塑膜壳内，在真空条件下进行烘烤，经装配、注电解液(电解质为六氟磷酸锂，质量百分含量为19％和1％双(氟磺酰)亚胺锂；溶剂为15％碳酸乙烯酯、10％碳酸丙烯酯、40％碳酸甲基乙基酯、15％碳酸二乙酯组成)、高温静置后化成、老化、分容，即得到高倍率快充型兼顾高能量密度的动力电池单体电芯。

对本示例中的电池进行充放电试验。如图1所示，6C充/1C放(10～80％SOC，即6C倍率充电至80％soc，1C倍率放电至10％SOC)循环1400周后进行1C/1C满充-满放，1C放电容量保持率≥95％。

实施例三

一、正极片制备：将聚偏氟乙烯粘结剂加入N-甲基吡咯烷酮溶剂中配置胶液，随后加入碳纳米管+高比表面炭黑混合导电剂、NCM523正极，NCM523：导电剂：聚偏氟乙烯比例为95.3％、2.7％和2％。混合均匀得到正极浆料，固含量为71wt％，粘度为5800mPa·s。将正极浆料涂覆12+1+1μm(铝箔本体厚度12um，两面各涂覆一层1μm厚度碳层的涂炭铝箔材料，正极浆料涂敷于该涂炭铝箔上)铝箔上，经过烘烤、辊压、模切制片得正极极片。

二、负极片制备：将一定量羧甲基纤维素钠溶于去离子水中，混合均匀，测试其粘度值为9000mPa·s并取出待用；将炭黑与单颗粒人造石墨和硬炭的混合物进行干混，加入羧甲基纤维素钠胶液及去离子水调整固含量为48wt％，粘度为2000mPa·s，最后加入离子型丁苯橡胶乳液混合均匀得到负极浆料，负极活性材料、炭黑、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶比例为96.3％、1.2％、1.0％和1.5％；将负极浆料涂敷于6μm铜箔上，经过烘烤、辊压、模切制片得负极极片。

三、电芯制备：将步骤一中得到的正极片与步骤二中得到的负极片，按照负极-涂陶瓷隔膜-正极结构依次进行叠片，得到裸电芯；将此裸电芯用25*0.02极耳进行焊接，并装入铝塑膜壳内，在真空条件下进行烘烤，经装配、注电解液(电解质为六氟磷酸锂，质量百分含量为18％和2％双(氟磺酰)亚胺锂；溶剂为12％碳酸乙烯酯、10％碳酸丙烯酯、45％碳酸甲基乙基酯、13％碳酸二乙酯组成)、高温静置后化成、老化、分容，即得到高倍率快充型兼顾高能量密度的动力电池单体电芯。

重复本实施制作得到的8个锂离子电池，其能量密度如表1所示。

表1电池能量密度

另外，为了检测电池的性能，对其进行充电试验。实验条件：对同一个电芯分别以1C/2C/3C/4C/6C/8C恒流恒压充电至4.3V，截止电流0.05C，静置30min，然后以1C恒流放电至2.75V，记录包裹海绵情况下充电恒流比及温升。

结果如图2和图3所示。其中，图2表示了电池在不同的倍率下充电，在充电过程中的恒流比；图3表示了电池在不同的倍率下充电，在充电过程中的温度升高情况。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括：

壳体，具有内腔且注入有电解液；

电芯，容纳于所述内腔，所述电芯具有叠层布置的负极片、隔膜以及正极片；

其中，所述负极片由负极集流体、附着于负极集流体的负极浆料构成，所述负极浆料包括负极活性物质、负极导电剂以及负极粘结剂，且负极活性物质为第一单质碳材料，所述负极粘结剂为离子型粘结材料；

其中，所述正极片由正极集流体、附着于正极集流体的正极浆料构成，所述正极浆料包括正极活性物质、正极导电剂以及正极粘结剂，且所述正极导电剂为与所述第一单质碳材料相异的第二单质碳材料。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极片包括下述之一项或任意多项的限定：

(i)、第一单质碳材料包括单颗粒人造石墨、单颗粒炭包覆人造石墨、二次造粒人造石墨、二次造粒碳包覆人造石墨、软炭、硬炭和中间相炭微球中的一种或多种混合物；

(ii)、所述离子型粘结材料包括羧甲基纤维素纳和离子型丁苯橡胶；

(iii)、所述离子型粘结材料包括羧甲基纤维素纳和离子型丁苯橡胶，且羧甲基纤维素钠与离子型丁苯橡胶的质量比为2:1至1:2；

(iv)、以负极浆料总质量计，所述负极活性物质的质量含量为90％～97％，所述负极导电剂的质量含量为1％～5％，所述负极粘结剂的质量含量为2％～5％。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极片包括下述之一项或任意多项的限定：

(a)、所述第二单质碳材料包括石墨烯、碳黑、碳纳米管中的一种或多种的组合；

(b)、所述正极导电剂为第二单质碳材料和/或碳硅材料；

(c)、所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯；

(d)、所述正极活性物质为钴酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔膜为聚偏四氟乙烯膜或复合膜，所述复合膜包括基膜和涂覆在基膜表面的陶瓷层；

可选地，所述基膜包括聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、涂陶瓷隔膜、单面涂胶隔膜、双面涂胶隔膜、涂陶瓷单面涂胶隔膜或涂陶瓷双面涂胶隔膜。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液包括溶剂和分散在溶剂中的电解质；

其中的电解质包括氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂中的一种或几种，溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲基乙基酯以及碳酸二乙酯组中的一种或多种；

可选地，以电解液的总质量计，电解质的含量为10％至20％；

可选地，溶剂的组分构成为10wt％至25wt％的碳酸乙烯酯、2wt％至10wt％的碳酸丙烯酯、25wt％至50wt％的碳酸甲基乙基酯和5wt％至20wt％的碳酸二乙酯。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的比能量在200Wh/kg以上，且充放电倍率能够达到6C以上；

或者，所述锂离子电池在6C倍率的充电过程中恒流比达到83％，且温升小于30℃；

或者，所述锂离子电池在60℃条件、100％荷电状态下放置7天后的容量保持率达到90％、容量恢复率为95％；

或者，所述锂离子电池以6C至10C的倍率充放循环1400周之后，电池的容量保持率95％以上，且每个充放电周期中，充电过程终止于80％的荷电状态、放电过程终止于10％的荷电状态。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极集流体为铝箔，所述负极集流体为铜箔。

8.根据权利要求1或7所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极集流体和所述负极集流体均焊接有极耳，且极耳的宽厚比为40至500；

可选地，所述正极集流体厚度为8至20微米，所述负极集流体厚度为6至20微米。

9.一种制作锂离子电池的方法，其特征在于，所述方法包括：

负极片和正极片的制作，其中，所述负极片的负极活性物质为第一碳材料、负极粘结剂为离子型粘结材料，所述正极片的正极导电剂为与所述第一碳材料相异的第二碳材料；

按照负极片、隔膜和正极片的顺序叠片并进行极耳焊接，以制作电芯；

将电芯装入电池壳内并注入电解液。

10.根据权利要求9所述的制作锂离子电池的方法，其特征在于，所述方法包括：

正极片制作步骤、将聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮中配制为胶液，随后加入正极导电剂、正极活性物质，混合均匀得到固含量为60～80wt％、粘度为3000～10000mPa·s的正极浆料；将正极浆料涂覆于8～20μm厚的铝箔上，并进行烘烤、辊压、模切制片；其中正极导电剂包括石墨烯、碳黑、碳纳米管中的一种或多种，正极活性物质包括钴酸锂、镍钴锰酸锂以及镍钴铝酸锂中的一种或多种；

负极片制作步骤、将羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制为胶液，随后加入负极导电剂与负极活性物质的干混物和去离子水至固含量为40～60wt％、粘度为1000～5000mPa·s，然后加入离子型丁苯橡胶乳液混合均匀得到负极浆料；将负极浆料涂敷于6～20μm厚的铜箔上，经过烘烤、辊压、模切制片；其中，负极活性物质包括单颗粒人造石墨、单颗粒炭包覆人造石墨、二次造粒人造石墨、二次造粒碳包覆人造石墨、软炭、硬炭、中间相炭微球和硅碳负极中的一种或多种混合物；

按照负极、隔膜、正极的结构依次进行叠片，再进行极耳焊接并装入铝塑膜壳内，在真空条件下进行烘烤，再进行装配、注电解液、静置后化成、老化、分容；其中，所述隔膜为聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、涂陶瓷隔膜、单面涂胶隔膜、双面涂胶隔膜、涂陶瓷单面涂胶隔膜、涂陶瓷双面涂胶隔膜中的任一种；

电解液中，电解质含量为10～20％，余量为溶剂；电解质由六氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂中的一种或几种的组合构成；溶剂是10wt％至25wt％的碳酸乙烯酯、2wt％至10wt％的碳酸丙烯酯、25wt％至50wt％的碳酸甲基乙基酯以及5wt％至20wt％的碳酸二乙酯的混合物。

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