CN112018428A - 一种锂离子电池及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂离子电池及其制备方法和用途，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述正极片包括正极集流体和正极浆料，所述负极片包括负极集流体和负极浆料；所述正极浆料按质量分数包括：正极活性物质95.5％～97.5％，正极导电剂2％～3.5％，正极粘结剂0.5％～1.5％；所述正极浆料的涂布面密度为70～100g/m2。本发明所述锂离子电池通过化学组成体系的改进，尤其是正极片中活性物质比例的增加以及面密度的降低，可以有效提高电池中电子及离子的导电率，从而改善电池的功率性能，达到高倍率、宽温度范围下的充放电要求，且循环性能优异，能够满足48V启停锂离子电池的实际应用需求。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂离子电池及其制备方法和用途。
背景技术
锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、绿色环保等优点，成为二次电池发展的趋势，在航空航天、国防军工、电动汽车、混合动力车、野外作业、潜艇等领域电源方面应用广泛。而随着二氧化碳排放标准以及油耗目标的日趋严格，需要不断加大汽车电动化的研究，尤其是对启停电池的研究应用，以启停电池的使用帮助汽车实现助力爬坡，刹车能量回收，电动助力等功能，从而达到减少二氧化碳的排放目的。
近年来，锂离子电池在启停电池领域的应用逐渐扩展，因而对锂离子电池的充放电性能提出了更高的要求，需要在大倍率瞬时充电能力、放电启动能力上做出突破，但由于锂离子电极材料的限制，其充放电功率性能以及高低温性能还有待提高。目前采用的锂离子电池电极材料主要为镍钴锰酸锂三元材料、纳米磷酸铁锂材料等，均具有各自的缺陷，难以直接满足启停电池的实际应用需要，需要进行改进。
CN 108511788A公开了一种高倍率三元体系启停锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液以及铝塑膜；所述正极片包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体上的正极混合物层，其中正极混合物层中的正极活性物质也是采用镍钴锰酸锂三元材料，所述负极片包括负极集流体以及涂覆于所述负极集流体上负极混合物层；所述正极混合物层的涂布面密度为0.96～1.60g/dm2，所述负极混合物层的涂布面密度为0.5～0.8g/dm2；该锂离子电池集流体上涂布面密度的选择使得其充放电性能提升有限，且未明确其可以用于48V启停电源系统。
CN 106876714A公开了一种用于汽车启停系统的锂离子电池，其包括正极片、负极片、隔膜、电解液及外部封装结构；所述正极片包括片状式正极集流体及正极材料层；所述正极材料层设置在正极集流体两个相对的表面；所述正极材料层包括正极活性料、正极导电剂、正极粘结剂，所述正极活性料的粒径为D50＜3μm，比表面积为11-17m2/g，其中正极活性料为磷酸铁锂，正极导电剂为导电炭黑，正极粘结剂为聚偏氟乙烯。该锂离子电池过调整正极材料的粒径及比表面积，提高大倍率放电性能，但该正极活性料的比能量较低，使得用于启停系统时的装机量较低，难以满足电动化需求。
综上所述，对于锂离子电池电极材料的选择，还需要通过组分及其含量调整，提高其充放电功率性能，使其能够更好地用于48V启停电源系统。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池及其制备方法和用途，所述锂离子电池通过化学组成体系的改进，尤其是通过提高正极片中活性物质的比例来提高电子和离子的传导率，从而改善其功率性能，达到高倍率充放电的要求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述正极片包括正极集流体和涂布于正极集流体上的正极浆料，所述负极片包括负极集流体和涂布于负极集流体上的负极浆料；所述正极浆料按质量分数包括以下组分：正极活性物质95.5％～97.5％，正极导电剂2％～3.5％，正极粘结剂0.5％～1.5％；所述正极浆料的涂布面密度为70～100g/m2。
其中，所述正极浆料的组成中，正极活性物质的质量分数可选择95.5％、95.8％、96％、96.3％、96.5％、96.8％、97％、97.2％或97.5％等，正极导电剂的质量分数可选择2％、2.2％、2.5％、2.7％、3％、3.2％或3.5％等，正极粘结剂的质量分数可选择0.5％、0.6％、0.8％、0.9％、1％、1.2％、1.4％或1.5％等，但并不仅限于所列举的数值，在各自范围内其他未列举的数值同样适用；所述正极浆料的涂布面密度为70～100g/m2，例如70g/m2、75g/m2、80g/m2、85g/m2、90g/m2、95g/m2或100g/m2等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，根据锂离子电池的结构组成，对正极片中正极浆料的组成进行改进，通过提高正极活性物质的含量，提升电池运行时电子及离子导电率，从而改善电池的功率性能，达到高倍率充放电要求，同时还可以提高电池的容量；而且，所述电极片的面密度设计值较低，可以缩短离子传导路径，提升电芯的功率性能；以上改进均有助于所述锂离子电池能够满足48V启停电源系统的应用需求，实现节能减排的目标。
本发明中，所述启停电源是指在传统燃油车中增加具有自动启停功能的电源设计，能够帮助车辆在驻车时起到关闭发动机起到节能减排的效果，传统启停电源是12V，电量较低，节能减排效果不显著；48V启停系统通过提高电量，提升电芯充放电功率性能，实现更大的节能减排效果。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述锂离子电池包括启停锂离子电池。
优选地，所述正极活性物质包括镍钴锰酸锂三元材料。
本发明中，镍钴锰酸锂是一类常用的电池正极材料，根据各元素比例的不同包括不同的种类，本发明中可选择NCM111、NCM523或NCM622单独使用或组合使用，组合使用时可选择不同的比例，以满足高容量和高导电率为宜。
优选地，所述正极导电剂包括导电石墨、碳纳米管、石墨烯或科琴黑中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：导电石墨和碳纳米管的组合，碳纳米管和石墨烯的组合，石墨烯和科琴黑的组合，导电石墨、碳纳米管和石墨烯的组合等。
优选地，所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯。
作为本发明优选的技术方案，所述负极浆料按质量分数包括以下组分：负极活性物质93％～96％，例如93％、93.5％、94％、94.5％、95％、95.5％或96％等，负极导电剂2％～5％，例如2％、2.5％、3％、3.5％、4％或5％等，负极粘结剂2％～3.5％，例如2％、2.2％、2.5％、2.7％、3％、3.2％或3.5％等，但并不仅限于所列举的数值，在各自范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述负极活性物质包括石墨、中间相碳微球或软碳中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：石墨和中间相碳微球的组合，中间相碳微球和软碳的组合，石墨、中间相碳微球和软碳的组合等；其中石墨可选择人造石墨和/或天然石墨。
优选地，所述负极导电剂包括导电石墨、碳纳米管、石墨烯或科琴黑中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：导电石墨和碳纳米管的组合，碳纳米管和石墨烯的组合，石墨烯和科琴黑的组合，导电石墨、碳纳米管和石墨烯的组合等。
优选地，所述负极粘结剂包括羧甲基纤维素钠、海藻酸钠或聚丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：羧甲基纤维素钠和海藻酸钠的组合，海藻酸钠和聚丙烯酸的组合，羧甲基纤维素钠、海藻酸钠和聚丙烯酸的组合等。
本发明中，所述粘结剂的选择主要根据电芯的性能要求以及极片的制造加工性进行选择，其中聚丙烯酸类粘结剂的低温性能较好。
作为本发明优选的技术方案，所述正极浆料的压实密度为3.1～3.4g/cm3，例如3.1g/cm3、3.15g/cm3、3.2g/cm3、3.25g/cm3、3.3g/cm3、3.35g/cm3或3.4g/cm3等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述负极浆料的涂布面密度为45～65g/m2，例如45g/m2、48g/m2、50g/m2、54g/m2、57g/m2、60g/m2、63g/m2或65g/m2等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；压实密度为1.2～1.35g/cm3，例如1.2g/cm3、1.22g/cm3、1.24g/cm3、1.25g/cm3、1.27g/cm3、1.28g/cm3、1.3g/cm3、1.32g/cm3或1.35g/cm3等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述锂离子电池的电极片制备过程中，选择较低的面密度，有助于缩短离子传导路径，提升电芯的功率性能。
优选地，所述正极浆料以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制得。
优选地，所述负极浆料以水为溶剂制得。
作为本发明优选的技术方案，所述隔膜包括聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚乙烯-聚丙烯复合膜中任意一种。
优选地，所述电解液的组成包括锂盐、碳酸酯类溶剂和添加剂。
本发明中，所述隔膜的选择需要具备高强度的性能，以避免因隔膜破损而造成正负极短路，影响电池的使用，可以在聚乙烯膜上涂覆陶瓷来提高强度。
所述电解液的组成配方需要为电池的高性能服务，本申请中的选择需要满足电池的高循环性能、高电导率性能，适合宽温度范围内的使用；其中，必需组分锂盐可选择六氟磷酸锂LiPF6，溶剂可选择碳酸酯类的组合，如碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC和碳酸二甲酯DMC组合使用；还可以加入添加剂来提高性能，如双氟磺酰亚胺锂LiFSI、二氟磷酸锂LiPO2F2、碳酸亚乙烯酯VC、硫酸亚乙酯DTD等。
第二方面，本发明提供了一种上述锂离子电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照正极浆料的配方制得正极浆料，将正极浆料涂布于正极集流体上；同理制得负极浆料，将负极浆料涂布于负极集流体上；
(2)步骤(1)所述涂布后依次进行干燥、压实，分别得到正极片和负极片；
(3)将步骤(2)得到的正极片和负极片与隔膜、电解液进行封装，得到所述锂离子电池。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述正极浆料由正极浆料的配方按比例混合后，加入正极溶剂进行湿法搅拌制备得到。
优选地，步骤(1)所述负极浆料由负极浆料的配方按比例混合后，加入负极溶剂进行湿法搅拌制备得到。
优选地，步骤(1)所述涂布采用转移涂布或挤压涂布的方式。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述压实的方式包括辊压。
优选地，步骤(2)所述正极片的压实密度为3.1～3.4g/cm3，例如3.1g/cm3、3.15g/cm3、3.2g/cm3、3.25g/cm3、3.3g/cm3、3.35g/cm3或3.4g/cm3等，面密度为70～100g/m2，例如70g/m2、75g/m2、80g/m2、85g/m2、90g/m2、95g/m2或100g/m2等，但并不仅限于所列举的数值，在各自数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述负极片的压实密度为1.2～1.35g/cm3，例如1.2g/cm3、1.22g/cm3、1.24g/cm3、1.25g/cm3、1.27g/cm3、1.28g/cm3、1.3g/cm3、1.32g/cm3或1.35g/cm3等，面密度为45～65g/m2，例如45g/m2、48g/m2、50g/m2、54g/m2、57g/m2、60g/m2、63g/m2或65g/m2等，但并不仅限于所列举的数值，在各自数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述正、负浆料制备完成后，分别进行涂布，根据所用涂布方法选择相应的涂布设备，按照面密度设计要求进行涂布，涂布时正负极箔材分别留出一定间距的空箔区，成为全极耳极片，然后按照设计的压实密度进行辊压，得到电极片。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述正极片和负极片按照要求尺寸进行分切，然后进行卷绕，得到卷芯。
优选地，所述卷芯依次进行组装、烘烤、注液、密封、化成和分容，得到所述锂离子电池。
优选地，所述密封和化成工序之间还包括高温储存工序。
本发明中，所述高温储存工序的作用在于使电解液充分浸润到芯包中，以使得电解液分布均匀，有助于锂离子电池使用寿命的延长。
优选地，所述高温储存的温度为40～50℃，例如40℃、42℃、44℃、45℃、46℃、48℃或50℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；高温储存的时间为24～72h，例如24h、30h、36h、42h、48h、54h、60h、66h或72h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第三方面，本发明提供了一种上述锂离子电池的用途，所述锂离子电池用于启停电源系统。
优选地，所述锂离子电池用于48V启停电源系统。
本发明中，所述48V启停电源对锂离子电池的性能要求较高，因而对锂离子电池的化学组成体系的改进设计，来达到高倍率下的充放电性能，同时使其具有优异的循环性能，以满足48V启停锂离子电池的实际应用需求。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述锂离子电池通过化学组成体系的改进，尤其是正极片中活性物质比例的增加，可以有效提高电池中电子及离子的导电率，从而改善电池的功率性能，达到30C～50C的高倍率、-30～65℃宽温度范围下的充放电要求，且循环性能优异，能够满足48V启停锂离子电池的实际应用需求；
(2)本发明所述电极片的面密度设计值较低，可以缩短离子传导路径，提升电芯的功率性能。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的锂离子电池在不同倍率下的放电曲线；
图2是本发明实施例1提供的锂离子电池在不同倍率下的充电曲线；
图3是本发明实施例1提供的锂离子电池在40℃下的循环性能测试曲线；
图4是本发明实施例1提供的锂离子电池在60℃下的循环性能测试曲线。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种锂离子电池及其制备方法，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述正极片包括正极集流体和涂布于正极集流体上的正极浆料，所述负极片包括负极集流体和涂布于负极集流体上的负极浆料；所述正极浆料按质量分数包括以下组分：正极活性物质95.5％～97.5％，正极导电剂2％～3.5％，正极粘结剂0.5％～1.5％；所述正极浆料的涂布面密度为70～100g/m2。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种锂离子电池及其制备方法，所述锂离子电池为启停锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述正极片包括正极集流体和涂布于正极集流体上的正极浆料，所述负极片包括负极集流体和涂布于负极集流体上的负极浆料；所述正极浆料按质量分数包括以下组分：正极活性物质96.0％，正极导电剂3.2％，正极粘结剂0.8％；所述正极浆料的涂布面密度为85g/m2。
所述正极活性物质为镍钴锰酸锂三元材料，具体选择NCM111。
所述正极导电剂为质量比11:5的导电石墨和碳纳米管，所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯。
所述负极浆料按质量分数包括以下组分：负极活性物质95.5％，负极导电剂2.0％，负极粘结剂2.5％。
所述负极活性物质为中间相碳微球，所述负极导电剂为质量比1:1的导电石墨和碳纳米管，所述负极粘结剂为质量比4:1的聚丙烯酸和羧甲基纤维素钠。
所述正极浆料的压实密度为3.2g/cm3。
所述负极浆料的涂布面密度为60g/m2，压实密度为1.3g/cm3。
所述正极浆料以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制得，所述负极浆料以水为溶剂制得。
所述隔膜为聚乙烯-聚丙烯复合膜。
所述电解液的组成包括六氟磷酸锂、混合溶剂和LiFSI添加剂，所述混合溶剂包括体积比1:1:1的EC、EMC和DMC。
所述锂离子电池的制备方法包括以下步骤：
(1)所述正极浆料的配方按比例混合后，加入相应溶剂湿法搅拌制得正极浆料，将正极浆料涂布于正极集流体铝箔上；同理负极浆料的配方按比例混合后，加入相应溶剂湿法搅拌制得负极浆料，将负极浆料涂布于负极集流体铜箔上；
(2)步骤(1)所述涂布后依次进行干燥、辊压，分别得到所需压实密度和面密度的正极片和负极片；
(3)将步骤(2)得到的正极片和负极片按照要求尺寸进行分切，然后依次进行卷绕、组装、烘烤、注液、密封、高温储存、化成分容工序，所述高温储存的温度为45℃，储存时间为48h，得到所述锂离子电池。
将本实施例中制备的锂离子电池进行倍率性能测试以及循环性能测试，其中倍率性能测试包括不同倍率下的充放电性能测试；上述性能测试的方法及条件为：在室温25℃下以不同倍率进行充电或放电，电芯截止电压为2.5～4.2V，根据充电或放电容量计算不同倍率充电或放电下的电芯容量保持率。所述锂离子电池在不同倍率下的放电曲线如图1所示，充电曲线如图2所示，不同温度下的循环性能测试曲线分别如图3和图4所示。
本实施例中，由图1可知，所述电池在10～50C倍率放电条件下，在截止电压范围内，随着倍率增加，可放电量虽逐渐降低，但均可达到70％以上，40C倍率以下均可达到80％以上，满足高倍率放电要求；由图2所示，所述电池在10～50C倍率充电条件下，在截止电压范围内，随着倍率增加，可充电量虽逐渐降低，但40C倍率以下时均可达到70％以上，满足高倍率充电要求；由图3可知，在40℃、5C倍率条件下，500次循环后，电池的容量保持率仍为96.0％，1000次循环后，电池的容量保持率仍为93.1％；由图4可知，在60℃、5C倍率条件下，500次循环后，电池的容量保持率仍为95.0％。
实施例2：
本实施例提供了一种锂离子电池及其制备方法，所述锂离子电池为启停锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述正极片包括正极集流体和涂布于正极集流体上的正极浆料，所述负极片包括负极集流体和涂布于负极集流体上的负极浆料；所述正极浆料按质量分数包括以下组分：正极活性物质95.5％，正极导电剂3.0％，正极粘结剂1.5％；所述正极浆料的涂布面密度为70g/m2。
所述正极活性物质为镍钴锰酸锂三元材料，具体选择NCM523。
所述正极导电剂为石墨烯，所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯。
所述负极浆料按质量分数包括以下组分：负极活性物质93.0％，负极导电剂5.0％，负极粘结剂2.0％。
所述负极活性物质为天然石墨，所述负极导电剂为科琴黑，所述负极粘结剂为质量比3:1的聚丙烯酸和海藻酸钠。
所述正极浆料的压实密度为3.1g/cm3。
所述负极浆料的涂布面密度为45g/m2，压实密度为1.2g/cm3。
所述正极浆料以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制得，所述负极浆料以水为溶剂制得。
所述隔膜为涂覆陶瓷的聚乙烯膜。
所述电解液的组成包括六氟磷酸锂、混合溶剂和LiPO2F2添加剂，所述混合溶剂包括体积比2:1的EC和EMC。
所述锂离子电池的制备方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：所述高温储存的温度为40℃，储存时间为72h。
将本实施例中制备的锂离子电池进行倍率性能测试以及循环性能测试，测试方法及条件参照实施例1。
本实施例中，所述电池在不同倍率放电或充电条件下，均可保持较高的容量，满足高倍率充放电要求；在40℃、5C倍率条件下，经500次循环后电池的容量保持率仍为95.5％，1000次循环后，电池的容量保持率仍为93.0％。
实施例3：
本实施例提供了一种锂离子电池及其制备方法，所述锂离子电池为启停锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述正极片包括正极集流体和涂布于正极集流体上的正极浆料，所述负极片包括负极集流体和涂布于负极集流体上的负极浆料；所述正极浆料按质量分数包括以下组分：正极活性物质97.0％，正极导电剂2.0％，正极粘结剂1.0％；所述正极浆料的涂布面密度为100g/m2。
所述正极活性物质为镍钴锰酸锂三元材料，具体选择NCM622。
所述正极导电剂为科琴黑，所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯。
所述负极浆料按质量分数包括以下组分：负极活性物质96.0％，负极导电剂2.0％，负极粘结剂2.0％。
所述负极活性物质为软碳，所述负极导电剂为科琴黑，所述负极粘结剂为聚丙烯酸。
所述正极浆料的压实密度为3.4g/cm3。
所述负极浆料的涂布面密度为65g/m2，压实密度为1.35g/cm3。
所述正极浆料以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制得，所述负极浆料以水为溶剂制得。
所述隔膜为涂覆陶瓷的聚乙烯膜。
所述电解液的组成包括六氟磷酸锂、混合溶剂和添加剂，所述混合溶剂包括体积比1:2的DMC和EMC，所述添加剂包括质量比1:1的LiPO2F2和DTD。
所述锂离子电池的制备方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：所述高温储存的温度为50℃，储存时间为24h。
将本实施例中制备的锂离子电池进行倍率性能测试以及循环性能测试，测试方法及条件参照实施例1。
本实施例中，所述电池在不同倍率放电或充电条件下，均可保持较高的容量，满足高倍率充放电要求；在40℃、5C倍率条件下，经500次循环后电池的容量保持率仍为96.3％，1000次循环后，电池的容量保持率仍为93.5％。
实施例4：
本实施例提供了一种锂离子电池及其制备方法，所述锂离子电池为启停锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述正极片包括正极集流体和涂布于正极集流体上的正极浆料，所述负极片包括负极集流体和涂布于负极集流体上的负极浆料；所述正极浆料按质量分数包括以下组分：正极活性物质97.5％，正极导电剂2.0％，正极粘结剂0.5％；所述正极浆料的涂布面密度为90g/m2。
所述正极活性物质为镍钴锰酸锂三元材料，具体选择质量比1:1的NCM111和NCM622。
所述正极导电剂为质量比1:2的导电石墨和石墨烯，所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯。
所述负极浆料按质量分数包括以下组分：负极活性物质94.5％，负极导电剂2.5％，负极粘结剂3.0％。
所述负极活性物质为中间相碳微球，所述负极导电剂为质量比1:2的导电石墨和石墨烯，所述负极粘结剂为羧甲基纤维素钠。
所述正极浆料的压实密度为3.3g/cm3。
所述负极浆料的涂布面密度为50g/m2，压实密度为1.25g/cm3。
所述正极浆料以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制得，所述负极浆料以水为溶剂制得。
所述隔膜为聚乙烯-聚丙烯复合膜。
所述电解液的组成包括六氟磷酸锂、EMC溶剂和添加剂，所述添加剂包括质量比2:1的LiFSI和VC。
所述锂离子电池的制备方法参照实施例1中的方法。
将本实施例中制备的锂离子电池进行倍率性能测试以及循环性能测试，测试方法及条件参照实施例1。
本实施例中，所述电池在不同倍率放电或充电条件下，均可保持较高的容量，满足高倍率充放电要求；在40℃、5C倍率条件下，经500次循环后电池的容量保持率仍为96.1％，1000次循环后，电池的容量保持率仍为93.2％。
实施例5：
本实施例提供了一种锂离子电池及其制备方法，所述锂离子电池的组成参照实施例1中的组成；所述锂离子电池的制备方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(3)中不包括高温储存工序。
本实施例中，由于在所述锂离子电池的制备过程中，未进行高温储存步骤，会使得电芯的长期循环老化及日历老化过程中，容量衰减速度和电芯内阻增长速度加快，从而影响电池的使用寿命。
综合上述实施例可以看出，本发明所述锂离子电池通过化学组成体系的改进，尤其是正极片中活性物质比例的增加，可以有效提高电池中电子及离子的导电率，从而改善电池的功率性能，达到30C～50C的高倍率、宽温度范围下的充放电要求，且循环性能优异，所述电极片的面密度设计值较低，可以缩短离子传导路径，提升电芯的功率性能，能够满足48V启停锂离子电池的实际应用需求。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细产品和方法，但本发明并不局限于上述详细产品和方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细产品和方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品的等效替换及辅助组分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，其特征在于，所述正极片包括正极集流体和涂布于正极集流体上的正极浆料，所述负极片包括负极集流体和涂布于负极集流体上的负极浆料；所述正极浆料按质量分数包括以下组分：正极活性物质95.5％～97.5％，正极导电剂2％～3.5％，正极粘结剂0.5％～1.5％；所述正极浆料的涂布面密度为70～100g/m2。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括启停锂离子电池；
优选地，所述正极活性物质包括镍钴锰酸锂三元材料；
优选地，所述正极导电剂包括导电石墨、碳纳米管、石墨烯或科琴黑中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极浆料按质量分数包括以下组分：负极活性物质93％～96％，负极导电剂2％～5％，负极粘结剂2％～3.5％；
优选地，所述负极活性物质包括石墨、中间相碳微球或软碳中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述负极导电剂包括导电石墨、碳纳米管、石墨烯或科琴黑中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述负极粘结剂包括羧甲基纤维素钠、海藻酸钠或聚丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极浆料的压实密度为3.1～3.4g/cm3；
优选地，所述负极浆料的涂布面密度为45～65g/m2，压实密度为1.2～1.35g/cm3；
优选地，所述正极浆料以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制得；
优选地，所述负极浆料以水为溶剂制得。
5.根据权利要求1-4任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔膜包括聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚乙烯-聚丙烯复合膜中任意一种；
优选地，所述电解液的组成包括锂盐、碳酸酯类溶剂和添加剂。
6.根据权利要求1-5任一项所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照正极浆料的配方制得正极浆料，将正极浆料涂布于正极集流体上；同理制得负极浆料，将负极浆料涂布于负极集流体上；
(2)步骤(1)所述涂布后依次进行干燥、压实，分别得到正极片和负极片；
(3)将步骤(2)得到的正极片和负极片与隔膜、电解液进行封装，得到所述锂离子电池。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述正极浆料由正极浆料的配方按比例混合后，加入正极溶剂进行湿法搅拌制备得到；
优选地，步骤(1)所述负极浆料由负极浆料的配方按比例混合后，加入负极溶剂进行湿法搅拌制备得到；
优选地，步骤(1)所述涂布采用转移涂布或挤压涂布的方式。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述压实的方式包括辊压；
优选地，步骤(2)所述正极片的压实密度为3.1～3.4g/cm3，面密度为70～100g/m2；
优选地，步骤(2)所述负极片的压实密度为1.2～1.35g/cm3，面密度为45～65g/m2。
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述正极片和负极片按照要求尺寸进行分切，然后进行卷绕，得到卷芯；
优选地，所述卷芯依次进行组装、烘烤、注液、密封、化成和分容，得到所述锂离子电池；
优选地，所述密封和化成工序之间还包括高温储存工序；
优选地，所述高温储存的温度为40～50℃，高温储存的时间为24～72h。
10.根据权利要求1-5任一项所述的锂离子电池的用途，其特征在于，所述锂离子电池用于启停电源系统；
优选地，所述锂离子电池用于48V启停电源系统。
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| CN202010881133.XA CN112018428A (zh) | 2020-08-27 | 2020-08-27 | 一种锂离子电池及其制备方法和用途 |
Applications Claiming Priority (1)
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