CN112531157A - 正极活性物质、正极和包括该正极的锂离子电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种正极活性物质、正极和包括该正极的锂离子电池及其制造方法，所述正极活性物质包括：高镍镍钴锰三元正极材料和包覆在所述高镍镍钴锰三元正极材料的金属氧化物，其中，所述高镍镍钴锰三元正极材料由单晶颗粒形成，所述单晶颗粒的粒径为3‑5μm，金属氧化物的包覆量为0.1‑0.3％。本发明提供的正极活性物质，采用了小粒径的单晶高镍NCM三元材料，用于提高含有该正极活性物质的锂离子电池的容量和能量密度；而且，还在高镍NCM三元材料的表面包覆适量的金属氧化物，在保证锂离子电池的容量和能量密度的同时，还能够提高锂离子电池的循环性能和安全性能。

Description

正极活性物质、正极和包括该正极的锂离子电池及其制造 方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极活性物质、正极和包括该正极的锂离子电池及其制造方法。
背景技术
锂离子电池由于具有高能量密度、循环寿命长、洁净无污染等优点，使其成为最受青睐的新能源之一。随着对锂离子电池的使用更加频繁，其能量密度、循环寿命、安全等性能逐渐无法满足需求。正极活性物质作为锂离子电池中关键部件，对电池的能量密度、循环性能及安全等性能起着决定性的作用。因此，研究和开发具有高能量密度及循环性能好、安全性能高等性能的正极活性物质已成为锂离子电池行业的主要研究方向之一。
传统的锂离子电池中，其正极材料通常采用钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等，但由于其材料本身的理论克容量较低，已无法满足高能量密度的要求。目前，高镍含量的镍钴锰(NCM)三元正极材料是重点研究和应用的正极活性物质之一。
然而，现有的高镍NCM三元正极材料在实际应用过程中仍然存在容量及能量密度低，循环性能和安全性能较差的问题。
因此，急需研发一种在兼顾容量和能量密度的同时，还能够提高电池的循环和安全性能的正极活性物质。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的就是提供一种正极活性物质、正极和包括该正极的锂离子电池及其制造方法，该正极活性物质采用小粒径的单晶高镍镍钴锰三元材料，使含有该正极活性物质的锂离子电池具有较高的容量和能量密度。同时，单晶高镍镍钴锰三元材料的表面上包覆有金属氧化物，进而可以提高锂离子电池的循环性能和安全性能。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一个方面，本发明提供了一种正极活性物质，包括：
高镍镍钴锰三元正极材料，所述高镍镍钴锰三元正极材料由单晶颗粒形成，其中，所述单晶颗粒的粒径为3-5μm；
金属氧化物，包覆在所述高镍镍钴锰三元正极材料的表面上，且包覆量为0.1-0.3％。
在本发明的一些实施方案中，所述正极活性物质的比表面积为0.5-0.7m2/g。
在本发明的一些实施方案中，所述高镍镍钴锰三元正极材料采用NCM811。
在本发明的一些实施方案中，所述金属氧化物选自氧化铝。
第二个方面，本发明进一步的提供了一种锂离子电池正极，包括：
正极集流体；
正极材料层，设置在所述正极集流体的表面上，所述正极材料层主要由第一导电剂、第一粘结剂和上述任一实施方案中所述的正极活性物质构成。
在本发明的一些实施方案中，所述正极活性活性物质、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为(97-98):(0.8-1.5):(1.2-1.5)。
第三个方面，本发明更进一步的提供了一种锂离子电池，包括：
正极，所述正极为上述任一实施方案中所述的正极；
负极，包括负极集流体和设置在所述负极集流体表面上的负极材料层，所述负极材料层主要由第二导电剂、第二粘结剂和负极活性物质构成，其中，所述负极活性物质包括：石墨及包覆在所述石墨表面的碳，所述碳由针状焦制成的；
电解液；
隔膜，设置所述正极和所述负极之间。
在本发明的一些实施方案中，所述负极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂的质量比为(95-96):(0.8-1.2):(3.2-3.8)。
在本发明的一些实施方案中，所述隔膜的第一表面上依次设置有陶瓷层和第一粘结层，所述隔膜的第二表面上设置有第二粘结层，且所述陶瓷层朝向所述正极；所述陶瓷层的厚度优选为2-4μm；所述第一粘结层和所述第二粘结层的厚度优选为2-5μm。
第四个方面，本发明还提供了一种上述任一实施方案中所述锂离子电池的制造方法，所述制造方法包括：
制备正极和负极；
将正极、隔膜和负极进行叠片处理得到电芯；
所述电芯中正极通过直焊的方式焊接有正极耳，所述电芯中负极通过直焊的方式焊接有负极耳；
将焊接后的电芯置于软包内，对所述软包的顶侧边进行密封；
向所述软包内注入电解液，经化成、二封、分容后，得到所述锂离子电池。
本发明提供的实施方案，至少具有如下有益效果：
1)本发明提供的正极活性物质，采用了小粒径的单晶高镍NCM三元材料，用于提高含有该正极活性物质的锂离子电池的容量和能量密度；而且，还在高镍NCM三元材料的表面包覆适量的金属氧化物，在保证锂离子电池的容量和能量密度的同时，还能够提高锂离子电池的循环性能和安全性能。
2)本发明提供的锂离子电池正极，由于该正极含有上述正极活性物质，因此，该正极可以在保证锂离子电池的容量和能量密度的同时，能够提高锂离子电池的循环性能和安全性能。
3)本发明提供的锂离子电池，由于含有上述正极，因此，锂离子电池在具有高容量和能量密度的同时，还具有较好的循环性能和安全性能。
4)本发明提供的锂离子电池的制造方法，通过该制造方法能够提高锂离子电池的能量密度和功率性能。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明提供的正极活性物质、锂离子电池正极和包括该正极的锂离子电池所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一、二和对比例一、二所制造的锂离子电池在常温下的循环性能曲线图；
图2为本发明实施例一、二和对比例一、二所制造的锂离子电池在高温下的循环性能曲线图。
具体实施方式
本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本发明首先提供了一种正极活性物质，包括：由单晶颗粒形成高镍镍钴锰三元正极材料，其中，单晶颗粒的粒径为3-5μm，例如单晶颗粒的粒径可以但不限于为3.0μm、3.1μm、3.2μm、3.3μm、3.4μm、3.5μm、3.6μm、3.7μm、3.8μm、3.9μm、4.0μm、4.1μm、4.2μm、4.3μm、4.4μm、4.5μm、4.6μm、4.7μm、4.8μm、4.9μm、5.0μm；
还包括金属氧化物，包覆在高镍镍钴锰三元正极材料的表面上，且包覆量为0.1-0.3％，例如包覆量可以但不限于为0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％。
如上所述，本发明的正极活性物质中采用了3-5μm小粒径的单晶颗粒构成的高镍镍钴锰三元正极材料，可以使含有上述正极活性物质的锂离子电池具有高容量的同时，还能进一步提高其压实密度，从而提高锂离子电池的能量密度。此外，正极活性物质中还包括有金属氧化物，且包覆在高镍镍钴锰三元正极材料上，且包覆量为0.1-0.3％，金属氧化物的包覆可以提高含有正极活性物质的正极的结构稳定性，从而实现提高锂离子电池的循环性能和安全性能。基于这种现象，发明人认为可能是：适当的包覆量可以减少在高温高压下含有正极活性物质的正极与电池中的电解液之间的副反应。
除上述采用金属氧化物包覆高镍NCM三元材料来减少副反应以外，还可以适当的调整正极活性物质的比表面积来进一步减少正极表面的副反应，从而提高锂离子电池的循环性能和安全性能。在本发明的一些实施方案中，正极活性物质的比表面积为0.5-0.7m2/g。在一些具体的实施方案中，正极活性物质的比表面积可以但不限于为0.50m2/g、0.51m2/g、0.52m2/g、0.53m2/g、0.54m2/g、0.55m2/g、0.56m2/g、0.57m2/g、0.58m2/g、0.59m2/g、0.60m2/g、0.61m2/g、0.62m2/g、0.63m2/g、0.64m2/g、0.65m2/g、0.66m2/g、0.67m2/g、0.68m2/g、0.69m2/g、0.70m2/g。
在本发明提供的正极活性物质中，对于高镍NCM三元正极材料中的镍、钴、锰的比例没有特殊限制，可以是本领域技术人员已知的高镍NCM三元正极材料。在本发明的一些具体实施方案中，高镍NCM三元正极材料可以采用NCM811。
如前所述，金属氧化物的包覆可以减少正极与电解液之间所产生的副反应，在本发明的一些具体实施方案中，金属氧化物可以选自选择氧化铝(Al2O3)。
基于上述正极活性物质所带来的优异性能，本发明进一步的提供了一种锂离子电池正极，包括：正极集流体和设置在该正极集流体表面上的正极材料层，其中，正极材料层主要由第一导电剂、第一粘结剂和上述任一实施方案中的正极活性物质构成。
在本发明的一些实施方案中，正极材料层中的正极活性物质、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为(97-98):(0.8-1.5):(1.2-1.5)。在一些具体实施方案中，上述三者的质量比可以为97.5：1.2:1.3或97：1.5：1.5。
在本发明提供的正极中，对于正极集流体并没有特殊限制，该正极集流体可以是本领域技术人员所熟知的集流体，例如金属箔。具体的，该金属箔可以选自铜、铝、镍、钛、铁、银、金或它们的合金。在本发明的一些具体实施过程中，正极集流体选自铝箔。
正极材料层中的正极活性物质如上所述，在此不再赘述。
正极材料层中第一导电剂可以是本领域技术人员已知的导电材料，例如，第一导电剂可以但不限于为碳纳米管、炭黑、石墨、乙炔黑、石墨烯、气相生长炭纤维中的一种或多种组合。
在本发明的一些具体实施方案中，第一导电剂可以选择碳纳米管和炭黑，其中，碳纳米管在正极材料层中的质量百分比为0.5-0.7％，具体的，可以但不限于为0.50％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.60％、0.61％、0.62％、0.63％、0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、0.70％。炭黑在正极材料层中的质量百分比为0.5-1％，具体的，可以但不限于为0.50％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.60％、0.61％、0.62％、0.63％、0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％0.69％、0.70％、0.71％、0.72％、0.73％、0.74％、0.75％、0.76％、0.77％、0.78％、0.79％、0.80％、0.81％、0.82％、0.83％、0.84％、0.85％、0.86％、0.87％、0.88％、0.90％、0.91％、0.92％、0.93％、0.94％、0.95％、0.96％、0.97％、0.98％、0.99％、1.0％。
正极材料层中第一粘结剂也可以是本领域技术人员已知的具有粘性的材料，例如，第一粘结剂可以但不限于为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠中的一种或多种组合。
在本发明的一些具体实施方案中，第一粘结剂可以选择聚四氟乙烯，且聚四氟乙烯在正极材料层的质量百分比为1.3％-1.5％，具体的，可以但不限于为1.31％、1.32％、1.33％、1.34％、1.35％、1.36％、1.37％、1.38％、1.39％、1.40％、1.41％、1.42％、1.43％、1.44％、1.45％、1.46％、1.47％、1.48％、1.49％、1.50％。
基于上述正极所具有的优异性能，本发明更进一步的提供了一种锂离子电池，包括：正极、负极、隔膜和电解液，其中正极为上述任一实施方案中的正极。
在本发明的一些实施方案中，锂离子电池中的负极包括：负极集流体及设置在该负极集流体表面上的负极材料层，该负极材料层主要由第二导电剂、第二粘结剂和负极活性物质构成，其中，负极活性物质包括：由二次颗粒的石墨及包覆在石墨表面的碳，该碳由针状焦制成的。
在本发明提供的锂离子电池中，上述石墨的克容量约为350mAh/g，经过碳包覆后，能够提高石墨的倍率性能，进而能够提高锂离子电池的功率性能。
在本发明的一些实施方案中，所述负极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂的质量比为(95-96):(0.8-1.2):(3.2-3.8)。
在本发明提供的锂离子电池中，负极中的负集流体采用金属箔，该金属箔可以选自铜、铝、镍、钛、铁、银、金、锂或它们的合金。在本发明的具体实施过程中，金属箔为金属铜箔。
此外，负极材料层中的第二导电剂选自然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维和石墨烯中的至少一种。
第二粘结剂选自羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含环氧乙烷的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠中的至少一种。
对于本发明锂离子电池中的电解液并没有特别限定，可以是本领域技术人员所熟知的电解液，例如非水电解液。在本发明的一些可选实施方案中，非水电解液包括电解质和有机溶剂。
在本发明的一些具体实施方案中，电解质可以选择锂盐，该锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚丁酯、γ-丁内酯和碳酸亚戊酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯和碳酸甲乙酯。羧酸酯可以但不限于为丁酸乙酯、丁酸甲酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸甲酯中的至少一种。
此外，上述非水电解液中还可以加入添加剂，用于提高锂离子电池的电化学性能。该添加剂可以为本领域技术人员所熟知的添加剂，示例性的，添加剂可以选自SEI膜成膜添加剂、阻燃添加剂、防过充添加剂和导电添加剂中的至少一种。
在本发明提供的锂离子电池中，对于隔膜的材料并没有特别限制，可以是本领域技术人员所熟知的隔膜材料，例如，隔膜的材料可以选自聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜或聚偏二氟乙烯隔膜中的一种。
在本发明的一些实施方案中，隔膜的第一表面上具有陶瓷层，且该陶瓷层朝向锂离子电池的正极。在本发明的一些具体实施方案中，该陶瓷层为纳米级的三氧化二铝陶瓷层，这层陶瓷层可以防止隔膜被氧化以及锂枝晶刺穿隔膜。
进一步的，上述陶瓷层的厚度可以控制在2-4μm范围内。在一些具体实施方案中，陶瓷层的厚度可以但不限于为2.0μm、2.1μm、2.2μm、2.3μm、2.4μm、2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm、3.0μm、3.1μm、3.2μm、3.3μm、3.4μm、3.5μm、3.6μm、3.7μm3.8μm、3.9μm、4.0μm。
另外，隔膜上还设置有第一粘结层和第二粘结层，第一粘结层位于上述陶瓷层的表面上，第二粘结层位于隔膜的第二表面上。其中，第一粘结层和第二粘结层的材质可以选择聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠中的一种或多种组合，以使正、负极贴合更加紧密，从而能够进一步提高锂离子电池的安全性能，及提高电解液保液量来保证循环稳定性，进而实现进一步提高锂离子电池的循环性能。
在本发明的一些实施方案中，第一粘结层和第二粘结层的厚度均为2-5μm。在一些具体实施方案中，第一粘结层和第二粘结层的厚度可以但不限于为2.0μm、2.1μm、2.2μm、2.3μm、2.4μm、2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm、3.0μm、3.1μm、3.2μm、3.3μm、3.4μm、3.5μm、3.6μm、3.7μm3.8μm、3.9μm、4.0μm、4.1μm、4.2μm、4.3μm、4.4μm、4.5μm、4.6μm、4.7μm、4.8μm、4.9μm、5.0μm。
对于上述锂离子电池，本发明还提供了一种上述任一实施方案中锂离子电池的制造方法，该制造方法包括：
1)制备正极和负极；
制备正极
采用上述正极活性物质与导电剂、粘结剂、溶剂按一定比例混合制成正极浆料，将该正极浆料涂布在铝箔的表面上，再经过烘烤、辊压、分条、模切制成正极。
制备负极
将负极活性物质与导电剂、粘结剂、水按一定比例混合制成负极浆料，将该浆料涂布在铜箔的表面上，再经过烘烤、辊压、分条、模切制成负极。
2)将正极、隔膜和负极进行叠片处理得到电芯；
3)电芯中正极通过直焊的方式焊接有正极耳，电芯中负极通过直焊的方式焊接有负极耳；
4)将焊接后的电芯置于软包内，对软包的顶侧边进行密封；
5)向软包内注入电解液，经化成、二封、分容后，得到所述锂离子电池。
本发明提供的锂离子电池的制造方法，其极耳通过直焊工艺，并且封装还采用三边封工艺，可以进一步提高锂离子电池的能量密度和功率性能。
以下，通过具体实施例对本发明的锂离子电池进行详细的介绍。
如无特别说明，以下实施例和对比例中所用化学材料及仪器，均为常规化学材料及常规仪器，均可商购获得。
实施例一
本实施例提供了一种锂离子电池的制造方法，该方法包括如下步骤：
1)制备正极和负极；
正极片的制备
将1.3％聚四氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮，形成混合均匀的胶液，再加入0.5％炭黑和0.7％碳纳米管，搅拌2h，混合均匀后，再加入97.5％正极活性物质(正极活性物质：NCM811，单晶颗粒为3.5μm，Al2O3的包覆量为0.2％)搅拌4h，得到正极浆料，将该正极浆料均匀涂布在12μm铝箔上，经烘烤、辊压(压实密度3.5g/cm3)、模切得到所需要的正极极片；
负极片制备
将1.2％羧甲基纤维素钠溶于去离子水中，得到胶液，依次加入95.4％负极活性物质(负极活性物质：由二次颗粒形成的石墨及包覆在该石墨上的碳，该碳由针焦炭烧制而成的)、0.9％炭黑和2.5％丁苯橡胶，搅拌均匀后得到负极浆料，将该负极浆料涂布在6μm铜箔上，经烘烤、辊压、模切得到所需要的负极极片；
2)将上述正极片和负极片，用隔膜(隔膜：聚丙烯隔膜，2.0μm的三氧化二铝陶瓷层，3.0μm的聚偏氟乙烯粘结层)隔开，采用叠片的方式制成叠芯，再经过直焊的方式将极耳焊接在正极片和负极片上。
3)将焊接后的电芯置于软包内，对软包的顶边进行密封；
4)向软包内注入电解液(电解液：六氟磷酸锂和成膜添加剂的混合物)，经化成(压力1500kg，温度为60℃)、二封、分容后，得到本实施例的锂离子电池，该锂离子电池的尺寸为：厚8.6mm，宽88mm，长190mm。
工作电压区间为2.8～4.2V，标称容量为20Ah，平均能量密度为250Wh/kg。
25℃条件下，功率密度为2060W/kg(50％SOC)，1C(1C＝20A)倍率循环2000次，锂离子电池容量保持率为93.4％。
45℃条件下，1C倍率循环800次，锂离子电池容量保持率为92.4％。
锂离子电池通过过充(1.5倍)、热箱(135℃)、短路、挤压安全测试，不起火不爆炸。
实施例二
本实施例提供了一种锂离子电池的制造方法，该方法包括如下步骤：
1)制备正极和负极；
正极片的制备
将1.3％聚四氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮，形成混合均匀的胶液，再加入0.5％炭黑和0.7％碳纳米管，搅拌2h，混合均匀后，再加入97.5％正极活性物质(5μm厚的正极活性物质：NCM811，单晶颗粒为4.0μm，Al2O3的包覆量为0.3％)搅拌4h，得到正极浆料，将该正极浆料均匀涂布在12μm铝箔上，经烘烤、辊压(压实密度3.5g/cm3)、模切得到所需要的正极极片；
负极片制备
将1.2％羧甲基纤维素钠溶于去离子水中，得到胶液，依次加入95.4％负极活性物质(负极活性物质：由二次颗粒形成的石墨及包覆在该石墨上的碳，该碳由针焦炭烧制而成的)、0.9％炭黑和2.5％丁苯橡胶，搅拌均匀后得到负极浆料，将该负极浆料涂布在6μm铜箔上，经烘烤、辊压、模切得到所需要的负极极片；
2)将上述正极片和负极片，用隔膜(隔膜：聚丙烯隔膜，3.0μm的三氧化二铝陶瓷层，4.0μm的聚偏氟乙烯粘结层)隔开，采用叠片的方式制成叠芯，再经过直焊的方式将极耳焊接在正极片和负极片上。
3)将焊接后的电芯置于软包内，对软包的顶边进行密封；
4)向软包内注入电解液(电解液：六氟磷酸锂和成膜添加剂的混合物)，经化成(压力1500kg，温度为60℃)、二封、分容后，得到本实施例的锂离子电池，该锂离子电池的尺寸为：厚11.4mm，宽100mm，长302mm。
工作电压区间为2.8～4.2V，标称容量为50Ah，平均能量密度为250Wh/kg，功率密度为2027W/kg(50％SOC)。
25℃条件下，1C(1C＝50A)倍率循环1200次，锂离子电池容量保持率为98.59％。
45℃条件下，1C倍率循环800次，锂离子电池容量保持率为94.04％。
锂离子电池通过过充(1.5倍)、热箱(135℃)、短路、挤压安全测试，不起火不爆炸。
对比例一
1)制备正极和负极；
正极片的制备
将1.5％聚四氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮，形成混合均匀的胶液，再加入1.0％炭黑和0.5％碳纳米管，搅拌2h，混合均匀后，再加入97％正极活性物质(5μm的正极活性物质：NCM523，未包覆Al2O3)搅拌4h，得到正极浆料，将该正极浆料均匀涂布在12μm铝箔上，经烘烤、辊压(压实密度3.5g/cm3)、模切得到所需要的正极极片；
负极片制备
本对比例提供了一种锂离子电池的制造方法，该方法包括如下步骤：
将1.2％羧甲基纤维素钠溶于去离子水中，得到胶液，依次加入95.4％负极活性物质(负极活性物质：由二次颗粒形成的石墨及包覆在该石墨上的碳，该碳由针焦炭烧制而成的)、0.9％炭黑和2.5％丁苯橡胶，搅拌均匀后得到负极浆料，将该负极浆料涂布在6μm铜箔上，经烘烤、辊压、模切得到所需要的负极极片；
2)将上述正极片和负极片，用隔膜(隔膜：聚丙烯隔膜，2.0μm的三氧化二铝陶瓷层，3.0μm的聚偏氟乙烯粘结层)隔开，采用叠片的方式制成叠芯，再经过直焊的方式将极耳焊接在正极片和负极片上。
3)将焊接后的电芯置于软包内，对软包的顶边进行密封；
4)向软包内注入电解液(电解液：六氟磷酸锂和成膜添加剂的混合物)，经化成(压力1500kg，温度为60℃)、二封、分容后，得到本对比例的锂离子电池，该锂离子电池的尺寸为：厚8.6mm，宽88mm，长190mm。
工作电压区间为3.0～4.35V，标称容量为17.5Ah，平均能量密度228Wh/kg，功率密度为1737W/kg(50％SOC)。
25℃条件下，1C(1C＝17.5A)倍率循环2000次，锂离子电池容量保持率为83.0％。
45℃条件下，1C倍率循环800次，锂离子电池容量保持率为81.4％。
锂离子电池通过过充(1.5倍)、热箱(135℃)、短路、挤压安全测试，不起火不爆炸。
对比例二
本对比例提供了一种锂离子电池的制造方法，该方法包括如下步骤：
1)制备正极和负极；
正极片的制备
将1.3％聚四氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮，形成混合均匀的胶液，再加入0.5％炭黑和0.7％碳纳米管，搅拌2h，混合均匀后，再加入97.5％正极活性物质(5μm厚的正极活性物质：NCM811，未包覆Al2O3)搅拌4h，得到正极浆料，将该正极浆料均匀涂布在12μm铝箔上，经烘烤、辊压(压实密度3.5g/cm3)、模切得到所需要的正极极片；
负极片制备
将1.2％羧甲基纤维素钠溶于去离子水中，得到胶液，依次加入95.4％负极活性物质(负极活性物质：由二次颗粒形成的石墨及包覆在该石墨上的碳，该碳由针状焦烧制而成的)、0.9％炭黑和2.5％丁苯橡胶，搅拌均匀后得到负极浆料，将该负极浆料涂布在6μm铜箔上，经烘烤、辊压、模切得到所需要的负极极片；
2)将上述正极片和负极片，用隔膜(隔膜：聚丙烯隔膜，3.0μm的三氧化二铝陶瓷层，4.0μm的聚偏氟乙烯粘结层)隔开，采用叠片的方式制成叠芯，再经过直焊的方式将极耳焊接在正极片和负极片上。
3)将焊接后的电芯置于软包内，对软包的顶边进行密封；
4)向软包内注入电解液(电解液：六氟磷酸锂和成膜添加剂的混合物)，经化成(压力1500kg，温度为60℃)、二封、分容后，得到本对比例的锂离子电池，该锂离子电池的尺寸为：厚8.6mm，宽88mm，长190mm。
工作电压区间为2.8～4.35V，标称容量为13.5Ah，平均能量密度254Wh/kg。
25℃条件下，1C(1C＝15A)倍率循环1150次，锂离子电池容量保持率为81.9％。
45℃条件下，1C倍率循环450次，锂离子电池容量保持率为82.4％。
锂离子电池通过过充(1.5倍)、热箱(135℃)、短路安全测试，不起火不爆炸，但挤压不合格。
将实施例一、二和对比例一、二所制造的锂离子电池在高温和常温下分别进行循环性能测试，测试结果如图1和图2所示。从图中可以看出，在25℃条件下，实施例的循环次数明显高于对比例，而且电池循环2000次，容量保持率不低于90％；在45℃条件下，实施例的循环次数明显高于对比例，且电池循环800次，容量保持率不低于90％。
综上所述，本发明提供的锂离子电池具有较好的安全性能和循环性能，其中，常温循环2000次不低于初始容量的90％、45℃高温循环1500次后容量保持率不低于初始容量的80％。此外，锂离子电池还具有较高的能量密度和功率密度，其中，锂离子电池能量密度≥250Wh/kg，功率密度≥2000W/kg。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种正极活性物质，其特征在于，所述正极活性物质包括：
高镍镍钴锰三元正极材料，所述高镍镍钴锰三元正极材料由单晶颗粒形成，其中，所述单晶颗粒的粒径为3-5μm；
金属氧化物，包覆在所述高镍镍钴锰三元正极材料的表面上，且包覆量为0.1-0.3％。
2.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，所述正极活性物质的比表面积为0.5-0.7m2/g。
3.根据权利要求1或2所述的正极活性物质，其特征在于，所述高镍镍钴锰三元正极材料采用NCM811。
4.根据权利要求1-3任一项所述的正极活性物质，其特征在于，所述金属氧化物选自氧化铝。
5.正极，其特征在于，包括：
正极集流体；
正极材料层，设置在所述正极集流体的表面上，所述正极材料层主要由第一导电剂、第一粘结剂和权利要求1-4任一项所述的正极活性物质构成。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池正极，其特征在于，所述正极活性活性物质、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为(97-98):(0.8-1.5):(1.2-1.5)。
7.锂离子电池，其特征在于，包括：
正极，所述正极为权利要求5或6所述的正极；
负极，包括负极集流体和设置在所述负极集流体表面上的负极材料层，所述负极材料层主要由第二导电剂、第二粘结剂和负极活性物质构成，其中，所述负极活性物质包括：石墨及包覆在所述石墨表面的碳，所述碳由针状焦制成的；
电解液；
隔膜，设置所述正极和所述负极之间。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂的质量比为(95-96):(0.8-1.2):(3.2-3.8)。
9.根据权利要求7或8所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔膜的第一表面上依次设置有陶瓷层和第一粘结层，所述隔膜的第二表面上设置有第二粘结层，且所述陶瓷层朝向所述正极；所述陶瓷层的厚度优选为2-4μm；所述第一粘结层和所述第二粘结层的厚度优选为2-5μm。
10.如权利要求7-9任一项所述锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
制备正极和负极；
将正极、隔膜和负极进行叠片处理得到电芯；
所述电芯中正极通过直焊的方式焊接有正极耳，所述电芯中负极通过直焊的方式焊接有负极耳；
将焊接后的电芯置于软包内，对所述软包的顶侧进行密封；
向所述软包内注入电解液，经化成、二封、分容后，得到所述锂离子电池。
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