CN115360438B - 一种电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池，包括电池壳体、电芯组件和电解液，电解液和电芯组件设置在电池壳体的内腔中，以残留在内腔的电解液为游离电解液，以内腔的容积为V0，以电芯组件的体积为V1，以游离电解液的体积为Vt，电池满足

Description

一种电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体地，涉及一种电池。
背景技术
目前，以锂离子电池为代表的二次电池属于高能量密度的新型电池，正在日益成为手机、移动DVD、掌上电脑等通讯产品上重要的必不可少的电源配件。
在锂离子电池中，一般由电池壳体对锂离子电池的内部结构加以定位和保护，锂离子电池的内部结构核心是由干燥的电极芯体与电解液相互作用而成；锂离子电池制造过程中，要对电池进行首次的充电激活，电池首次的充电反应即电池的化成发应将在经过电解液润湿的负极活性物质表面生成固体电解质界面(solid electrolyte interface)或称SEI膜。在电池的这种化成过程中，伴随一系列电化学反应，电解液产生气体，使电池的内压加大，如果产生的气体量过大，会导致电池变形，这样的变形会对电池的厚度和安全具有不利的影响，而当电解液所产生的气体在电池壳体中的内压达到电池安全阀的开阀压力，则电池的安全阀会被开启，电池的容量往往会发生明显下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池，以使电池产品同时具备良好的电学性能和安全性能。
根据本发明的一个方面，提供一种电池，包括电池壳体、电芯组件和电解液，电解 液和电芯组件设置在电池壳体的内腔中，以残留在内腔的电解液为游离电解液，以内腔的 容积为V0，以电芯组件的体积为V1，以游离电解液的体积为Vt，电池满足
Figure 201234DEST_PATH_IMAGE001
5%~50%。上 述游离电解液指的残留在电池壳体的内腔的电解液，具体为在对电池壳体进行开口后，将 电池壳体倒置并静置一定时间后，能够从电池壳体内流出的电解液。
电池在充放电循环过程中会产气，气体会存储于电池壳体内；电池壳体内还存在游离的电解液，会占用壳体一部分空间。在本发明提供的电池产品中，电解液载量适中，既能够使锂离子电池保持良好的循环性能，又能够为后续的产气留有足够的储气空间，防止由于电池壳体的内腔内压过大至达到防爆阀的开启压力而过早地撑开安全阀，由此使电池产品同时兼备良好的循环特性和安全性。
具体实施方式
根据本发明的一个方面，提供一种电池，包括电池壳体、电芯组件和电解液，电解 液和电芯组件设置在电池壳体的内腔中，以残留在内腔的电解液为游离电解液：以内腔的 容积为V0，以电芯组件的体积为V1，以游离电解液的体积为Vt，电池满足
Figure 139366DEST_PATH_IMAGE001
5%~50%。
优选地，正极片包括正极活性物质，正极活性物质包括磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸锰铁锂、镍锰酸锂中的至少一种；负极片包括负极活性物质，负极活性物质包括石墨。
在本发明提供的电池中，负极活性物质为石墨，正极活性物质为磷酸铁锂，电池满 足
Figure 796743DEST_PATH_IMAGE001
30%~50%。
优选地，负极活性物质为石墨，正极活性物质为镍钴锰酸锂，镍钴锰酸锂的物质组 成满足如下通式LiNixCoyMn(1-x-y)O2，在通式中，0.5≤x≤0.9，0.05≤y≤0.2；电池满足
Figure 559032DEST_PATH_IMAGE001
15%~50%。
优选地，在通式LiNixCoyMn(1-x-y)O2中，0.5≤x≤0.7，电池满足
Figure 629756DEST_PATH_IMAGE001
20%~50%。在所 采用的正极活性材料相同以及所采用的负极活性材料的情况下，具有该结构特征的锂电池 的循环性能更佳。
优选地，在通式LiNixCoyMn(1-x-y)O2中，0.7＜x≤0.9，电池满足
Figure 620846DEST_PATH_IMAGE001
15%~40%。在所 采用的正极活性材料相同以及所采用的负极活性材料的情况下，具有该结构特征的锂电池 的循环性能更佳。
在本发明提供的电池中，负极活性材料还包括硅基材料，按质量百分比计算，硅基材料在负极活性材料中的含量为3~10%。
优选地，硅基材料包括氧化亚硅、纳米硅、硅碳、硅合金中至少一种；其中，氧化亚硅的通式为SiOx，0＜x＜2。
优选地，正极活性物质为磷酸铁锂，电池满足
Figure 146111DEST_PATH_IMAGE001
20%~50%。
优选地，正极活性物质为镍钴锰酸锂，镍钴锰酸锂的物质组成满足如下通式 LiNixCoyMn(1-x-y)O2，在通式中，0.5≤x≤0.9，0.05≤y≤0.2；电池满足
Figure 626771DEST_PATH_IMAGE001
5%~40%。
优选地，在通式LiNixCoyMn(1-x-y)O2中，0.5≤x≤0.7，电池满足
Figure 856896DEST_PATH_IMAGE001
10%~40%。
优选地，在通式LiNixCoyMn(1-x-y)O2中，0.7＜x≤0.9，电池满足
Figure 713993DEST_PATH_IMAGE001
5%~30%。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
在以下实施例中，用于进行电芯组件体积（包括卷芯、极耳组件、连接片组件、绝缘部件总体积测定）测定的方法如下：使用直尺测量卷芯的长度和宽度（厚度采用定容后的卷芯厚度），计算卷芯体积，取下极耳组件、连接片组件、绝缘部件等，用天平称量重量，并根据材料密度计算各组件体积，将计算得到卷芯的体积与极耳组件、转接片等部件的总体积之和作为电芯组件的总体积。其中，在采用卷绕工艺得到电芯组件的实施例或对比例中，卷绕电池拐角截面为半圆形，在计算电芯体积时需要考虑。
实施例1
1.制备锂离子电池
本实施例按照以下方法制备锂离子电池：
1）正极制备：将正极活性材料LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比97:1:2进行混合，然后向由此形成的混合物料中加入溶剂NMP，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在正极集流体上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、按所需规格分切得到正极片。
2）负极制备：将负极活性材料石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR按质量比96.2:0.8:1.2:1.8进行混合，然后向由此形成的混合物料加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极集流体上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、按所需规格分切得到负极片。
3）电芯组件组装：将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极极片之间起到隔离的作用，然后通过卷绕或叠片的工艺得到电芯组件。
4）注液、化成、定容：将电芯组件置入电池壳体的内腔中，干燥后向电池外壳的内腔中注入电解液；经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得本实施例的锂离子电池。
按照上述方法，通过改变所采用的电池壳体的内腔体积V0、电芯组件的总体积、电解液注入量作为变量，设置不同的实验组和对比实验组，各实验组和对比实验组的产品信息如表1所示。在各组别中：实验组1-1、实验组1-2、实验组1-3、实验组1-5、对比实验组1-1、对比实验组1-2的电池外形尺寸电芯尺寸均相同；实验组1-4、实验组1-6、实验组1-7、对比实验组1-3、对比实验组1-4的电池外形尺寸、电池壳内腔尺寸、电芯尺寸均相同。
Figure 329651DEST_PATH_IMAGE002
表1.本实施例各实验组及对比实验组的产品信息
测试例1
1.参试对象
以实施例1制备的锂离子电池作为本测试例的参试对象。
2.检测项目
（1）游离电解液体积
在作为参试对象的锂离子电池的上部破开小口，倒置后静置30min，让电池壳体的内腔中的游离电解液完全流入容器，之后使用天平称量流出电解液的重量，并使用密度计测定密度以计算游离电解液体积Vt。
（2）锂离子电池循环性能
在45℃下，将作为参试对象的锂离子电池以1C倍率充电、以1C倍率放电，进行满充满放循环测试，直至锂离子电池的容量衰减至初始容量的80％，记录循环圈数，并观察EOL状态电池排气阀是否打开，高温下循环是为了加快老化和产气速度。
3.测试结果
本实施例的参试对象的产品结构参数及性能指标如表2所示。从表2展示的数据中 可以看到，对比实验组1-1~1-4制得的锂离子电池产品结构不满足关系式5%≤
Figure 184475DEST_PATH_IMAGE003
≤50%， 在本测试例的测试过程中，上述参试产品或出现开阀的状况、或出现容量快速下降的状况、 或同时出现前述两种状况，由此说明这些参试产品的工作稳定性较差。其中，对比实验组1- 1和对比实验组1-3的锂离子电池属于
Figure 229791DEST_PATH_IMAGE003
＜5%的产品结构，这两组的锂离子电池的电池壳 体内游离电解液量比较少，锂离子传输速率变差，因此在投入工作后容易在负极出现析锂， 当负极析锂积累到一定程度，会形成锂枝晶，存在着锂枝晶穿透隔膜、造成正负极直接短接 的风险。而对比实验组1-2和对比实验组1-4的锂离子电池属于
Figure 313416DEST_PATH_IMAGE003
＞50%的产品结构，这两 组的锂离子电池的电池壳体内游离电解比较多，由此具有较高的锂离子传输速率，然而，由 于电池壳体的内腔体积一定，内腔被游离电解液占据一部分体积后，能够用于存储气体的 剩余体积比较少，锂离子电池在循环充放电过程中产出的气体没有足够的容纳空间，导致 电池壳体的内腔压力增加过快，容易到达防爆阀开启压力，防爆阀爆开。而实验组1-1~1-7 制得的锂离子电池的产品结构满足关系式5%≤
Figure 534313DEST_PATH_IMAGE003
≤50%，均具有良好的循环特性，在本测 试例的测试过程中，上述参试产品的安全阀没有被撑开，而且也没有出现电池容量快速下 降的状况，由此说明这些参试产品具备良好的安全性和工作稳定性。在实验组1-1~1-7中， 实验组1-4的锂离子电池对应的结构参数为
Figure 622354DEST_PATH_IMAGE003
≤20%，这个参试产品对应的循环圈数明显 低于与其具有同样的电池壳体规格、电芯组件规格的实验组1-6的参试产品对应的循环圈 数。由此可以说明，当采用LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2作为正极活性材料、采用石墨作为负极活性材 料时，通过将锂离子电池的结构设置为满足20%≤
Figure 341918DEST_PATH_IMAGE003
≤50%，可以增加锂离子电池的循环 圈数，进一步改善其循环性能。
Figure 212922DEST_PATH_IMAGE004
表2.测试例1的参试对象的产品结构参试及性能指标
实施例2
1.制备锂离子电池
本实施例按照以下方法制备锂离子电池：
1）正极制备：将正极活性材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比97:1:2进行混合，然后向由此形成的混合物料中加入溶剂NMP，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在正极集流体上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、按所需规格分切得到正极片。
2）负极制备：将负极活性材料石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR按质量比96.2:0.8:1.2:1.8进行混合，然后向由此形成的混合物料加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极集流体上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、按所需规格分切得到负极片。
3）电芯组件组装：将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极极片之间起到隔离的作用，然后通过卷绕的工艺得到电芯组件。
4）注液、化成、定容：将电芯组件置入电池壳体的内腔中，干燥后向电池外壳的内腔中注入电解液；经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得本实施例的锂离子电池。
按照上述方法，通过改变所采用的电池壳体的内腔体积V0、电芯组件总体积、电解液注入量作为变量，设置不同的实验组和对比实验组，各实验组和对比实验组的产品信息如表3所示。在各组别中：实验组2-1、实验组2-2、实验组2-3、实验组2-4、实验组2-5的电池外形尺寸、电池壳内腔尺寸、电芯尺寸均相同。
Figure 616221DEST_PATH_IMAGE005
表3.本实施例各实验组及对比实验组的产品信息
测试例2
1.参试对象
以实施例2制备的锂离子电池作为本测试例的参试对象。
2.检测项目
（1）游离电解液体积
在作为参试对象的锂离子电池的上部破开小口，倒置后静置30min，让电池壳体的内腔中的游离电解液完全流入容器，之后使用天平称量流出电解液的重量，并使用密度计测定密度以计算游离电解液体积Vt。
（2）锂离子电池循环性能
在45℃下，将作为参试对象的锂离子电池以1C倍率充电、以1C倍率放电，进行满充满放循环测试，直至锂离子电池的容量衰减至初始容量的80％，记录循环圈数，并观察EOL状态电池排气阀是否打开，高温下循环是为了加快老化和产气速度。
3.测试结果
本实施例的参试对象的产品结构参数及性能指标如表4所示。实验组2-1~2-5制得 的锂离子电池的产品结构满足关系式5%≤
Figure 843807DEST_PATH_IMAGE003
≤50%，均具有良好的循环特性，在本测试例 的测试过程中，上述参试产品的安全阀没有被撑开，由此说明这些参试产品具备良好的安 全性和工作稳定性。在实验组2-1~2-5中，实验组2-4的锂离子电池对应的结构参数
Figure 598137DEST_PATH_IMAGE003
＜ 15%，而实验组2-5的结构参数
Figure 272832DEST_PATH_IMAGE003
＞40%，这两组的锂离子电池对应的循环圈数偏少。由此 可以说明，当采用LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2作为正极活性材料、采用石墨作为负极活性材料时，通 过将锂离子电池的结构设置为满足15%≤
Figure 717588DEST_PATH_IMAGE003
≤40%，可以增加锂离子电池的循环圈数，进 一步改善其循环性能。
Figure 147433DEST_PATH_IMAGE006
表4.测试例2的参试对象的产品结构参试及性能指标
实施例3
1.制备锂离子电池
本实施例按照以下方法制备锂离子电池：
1）正极制备：将正极活性材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比97:1:2进行混合，然后向由此形成的混合物料中加入溶剂NMP，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在正极集流体上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、按所需规格分切得到正极片。
2）负极制备：将负极活性材料（石墨93%+硅基材料7%）、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR按质量比96.2:0.8:1.2:1.8进行混合，然后向由此形成的混合物料加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极集流体上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、按所需规格分切得到负极片。
3）电芯组件组装：将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极极片之间起到隔离的作用，然后通过叠片的工艺得到电芯组件。
4）注液、化成、定容：将电芯组件置入电池壳体的内腔中，干燥后向电池外壳的内腔中注入电解液；经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得本实施例的锂离子电池。
按照上述方法，通过改变所采用的电池壳体的内腔体积V0、电芯组件总体积、电解液注入量作为变量，设置不同的实验组和对比实验组，各实验组和对比实验组的产品信息如表5所示。在各组别中：实验组3-1、实验组3-2、实验组3-3、实验组3-4的电池外形尺寸、电池壳内腔尺寸、电芯尺寸均相同。
Figure 326741DEST_PATH_IMAGE007
表5.本实施例各实验组及对比实验组的产品信息
测试例3
1.参试对象
以实施例3制备的锂离子电池作为本测试例的参试对象。
2.检测项目
（1）游离电解液体积
在作为参试对象的锂离子电池的上部破开小口，倒置后静置30min，让电池壳体的内腔中的游离电解液完全流入容器，之后使用天平称量流出电解液的重量，并使用密度计测定密度以计算游离电解液体积Vt。
（2）锂离子电池循环性能
在45℃下，将作为参试对象的锂离子电池以1C倍率充电、以1C倍率放电，进行满充满放循环测试，直至锂离子电池的容量衰减至初始容量的80％，记录循环圈数，并观察EOL状态电池排气阀是否打开，高温下循环是为了加快老化和产气速度。
3.测试结果
本实施例的参试对象的产品结构参数及性能指标如表6所示。本实施例的参试对 象的产品结构参数及性能指标如表4所示。实验组2-1~2-5制得的锂离子电池的产品结构满 足关系式5%≤
Figure 867444DEST_PATH_IMAGE003
≤50%，均具有良好的循环特性，在本测试例的测试过程中，上述参试产 品的安全阀没有被撑开，由此说明这些参试产品具备良好的安全性和工作稳定性。
Figure 933751DEST_PATH_IMAGE008
表6.测试例3的参试对象的产品结构参试及性能指标
实施例4
1.制备锂离子电池
本实施例按照以下方法制备锂离子电池：
1）正极制备：将正极活性材料磷酸铁锂、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比97:1:2进行混合，然后向由此形成的混合物料中加入溶剂NMP，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在正极集流体上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、按所需规格分切得到正极片。
2）负极制备：将负极活性材料石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR按质量比96.2:0.8:1.2:1.8进行混合，然后向由此形成的混合物料加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极集流体上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、按所需规格分切得到负极片。
3）电芯组件组装：将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极极片之间起到隔离的作用，然后通过卷绕的工艺得到电芯组件。
4）注液、化成、定容：将电芯组件置入电池壳体的内腔中，干燥后向电池外壳的内腔中注入电解液；经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得本实施例的锂离子电池。
按照上述方法，通过改变所采用的电池壳体的内腔体积V0、电芯组件总体积、电解液注入量作为变量，设置不同的实验组和对比实验组，各实验组和对比实验组的产品信息如表7所示。在各组别中：实验组4-1、实验组4-2、对比实验组4-1、对比实验组4-2的电池外形尺寸、电池壳内腔尺寸、电芯尺寸均相同。
Figure 659131DEST_PATH_IMAGE009
表7.本实施例各实验组及对比实验组的产品信息
测试例4
1.参试对象
以实施例4制备的锂离子电池作为本测试例的参试对象。
2.检测项目
（1）游离电解液体积
在作为参试对象的锂离子电池的上部破开小口，倒置后静置30min，让电池壳体的内腔中的游离电解液完全流入容器，之后使用天平称量流出电解液的重量，并使用密度计测定密度以计算游离电解液体积Vt。
（2）锂离子电池循环性能
在45℃下，将作为参试对象的锂离子电池以1C倍率充电、以1C倍率放电，进行满充满放循环测试，直至锂离子电池的容量衰减至初始容量的80％，记录循环圈数，并观察EOL状态电池排气阀是否打开，高温下循环是为了加快老化和产气速度。
3.测试结果
本实施例的参试对象的产品结构参数及性能指标如表8所示。从表8展示的数据中 可以看到，对比实验组4-1、对比实验组4-2制得的锂离子电池产品结构不满足关系式5%≤
Figure 60156DEST_PATH_IMAGE003
≤50%，在本测试例的测试过程中，上述参试产品或出现开阀的状况、或出现容量快速 下降的状况、或同时出现前述两种状况，由此说明这些参试产品的工作稳定性较差。而实验 组4-1、实验组4-2制得的锂离子电池的产品结构满足关系式5%≤
Figure 138971DEST_PATH_IMAGE003
≤50%，均具有良好的 循环特性，在本测试例的测试过程中，上述参试产品的安全阀没有被撑开，而且也没有出现 电池容量快速下降的状况，由此说明这些参试产品具备良好的安全性和工作稳定性。
Figure 588013DEST_PATH_IMAGE010
表8.测试例4的参试对象的产品结构参试及性能指标
实施例5
1.制备锂离子电池
本实施例按照以下方法制备锂离子电池：
1）正极制备：将正极活性材料磷酸铁锂、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比97:1:2进行混合，然后向由此形成的混合物料中加入溶剂NMP，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在正极集流体上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、按所需规格分切得到正极片。
2）负极制备：将负极活性材料石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR按质量比96.2:0.8:1.2:1.8进行混合，然后向由此形成的混合物料加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极集流体上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、按所需规格分切得到负极片。
3）电芯组件组装：将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极极片之间起到隔离的作用，然后通过卷绕的工艺得到电芯组件。
4）注液、化成、定容：将电芯组件置入电池壳体的内腔中，干燥后向电池外壳的内腔中注入电解液；经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得本实施例的锂离子电池。
按照上述方法，通过改变所采用的电池壳体的内腔体积V0、电芯组件总体积、电解液注入量作为变量，设置不同的实验组和对比实验组，各实验组和对比实验组的产品信息如表9所示。在各组别中：实验组5-1、实验组5-2、对比实验组5-1、对比实验组5-2的电池外形尺寸、电池壳内腔尺寸、电芯尺寸均相同。
Figure 766185DEST_PATH_IMAGE011
表9.本实施例各实验组及对比实验组的产品信息
测试例5
1.参试对象
以实施例5制备的锂离子电池作为本测试例的参试对象。
2.检测项目
（1）游离电解液体积
在作为参试对象的锂离子电池的上部破开小口，倒置后静置30min，让电池壳体的内腔中的游离电解液完全流入容器，之后使用天平称量流出电解液的重量，并使用密度计测定密度以计算游离电解液体积Vt。
（2）锂离子电池循环性能
在45℃下，将作为参试对象的锂离子电池以1C倍率充电、以1C倍率放电，进行满充满放循环测试，直至锂离子电池的容量衰减至初始容量的80％，记录循环圈数，并观察EOL状态电池排气阀是否打开，高温下循环是为了加快老化和产气速度。
3.测试结果
本实施例的参试对象的产品结构参数及性能指标如表10所示。从表10展示的数据 中可以看到，对比实验组5-1、对比实验组5-2制得的锂离子电池产品结构不满足关系式5% ≤
Figure 982402DEST_PATH_IMAGE003
≤50%，在本测试例的测试过程中，上述参试产品或出现开阀的状况、或出现容量快 速下降的状况、或同时出现前述两种状况，由此说明这些参试产品的工作稳定性较差。而实 验组5-1、实验组5-2制得的锂离子电池的产品结构满足关系式5%≤
Figure 51858DEST_PATH_IMAGE003
≤50%，均具有良好 的循环特性，在本测试例的测试过程中，上述参试产品的安全阀没有被撑开，而且也没有出 现电池容量快速下降的状况，由此说明这些参试产品具备良好的安全性和工作稳定性。
Figure 30441DEST_PATH_IMAGE012
表10.测试例5的参试对象的产品结构参试及性能指标
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (12)

1.一种电池，其特征在于：包括电池壳体、电芯组件和电解液，所述电解液和所述电芯 组件设置在所述电池壳体的内腔中，以残留在所述内腔的所述电解液为游离电解液，以所 述内腔的容积为V0，以所述电芯组件的体积为V1，以所述游离电解液的体积为Vt，所述电池 满足
Figure 649536DEST_PATH_IMAGE001
5%~50%。
2.如权利要求1所述电池，所述电芯组件包括正极片和负极片，其特征在于：
所述正极片包括正极活性物质，所述正极活性物质包括磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸锰铁锂、镍锰酸锂中的至少一种；所述负极片包括负极活性物质，所述负极活性物质包括石墨。
3.如权利要求2所述电池，其特征在于：所述负极活性物质为石墨，所述正极活性物质 为磷酸铁锂，所述电池满足
Figure 258372DEST_PATH_IMAGE001
30%~50%。
4.如权利要求2所述电池，其特征在于：所述负极活性物质为石墨，所述正极活性物质 为镍钴锰酸锂，所述镍钴锰酸锂的物质组成满足如下通式LiNixCoyMn(1-x-y)O2，在所述通式 中，0.5≤x≤0.9，0.05≤y≤0.2；所述电池满足
Figure 369548DEST_PATH_IMAGE001
15%~50%。
5.如权利要求4所述电池，其特征在于：在所述通式LiNixCoyMn(1-x-y)O2中，0.5≤x≤0.7， 所述电池满足
Figure 380229DEST_PATH_IMAGE001
20%~50%。
6.如权利要求4所述电池，其特征在于：在所述通式LiNixCoyMn(1-x-y)O2中，0.7＜x≤0.9， 所述电池满足
Figure 535136DEST_PATH_IMAGE001
15%~40%。
7.如权利要求2所述电池，其特征在于：所述负极活性材料还包括硅基材料，按质量百分比计算，所述硅基材料在所述负极活性材料中的含量为3~10%。
8.如权利要求7所述电池，其特征在于：所述硅基材料包括氧化亚硅、纳米硅、硅碳、硅合金中至少一种；其中，所述氧化亚硅的通式为SiOx，0＜x＜2。
9.如权利要求7所述电池，其特征在于：所述正极活性物质为磷酸铁锂，所述电池满足
Figure 631268DEST_PATH_IMAGE001
20%~50%。
10.如权利要求7所述电池，其特征在于：所述正极活性物质为镍钴锰酸锂，所述镍钴锰 酸锂的物质组成满足如下通式LiNixCoyMn(1-x-y)O2，在所述通式中，0.5≤x≤0.9，0.05≤y≤ 0.2；所述电池满足
Figure 280555DEST_PATH_IMAGE001
5%~40%。
11.如权利要求10所述电池，其特征在于：在所述通式LiNixCoyMn(1-x-y)O2中，0.5≤x≤ 0.7，所述电池满足
Figure 145743DEST_PATH_IMAGE001
10%~40%。
12.如权利要求10所述电池，其特征在于：在所述通式LiNixCoyMn(1-x-y)O2中，0.7＜x≤ 0.9，所述电池满足
Figure 970086DEST_PATH_IMAGE001
5%~30%。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4081833B2 (ja) * 1997-08-01 2008-04-30 宇部興産株式会社 密閉型非水電解液二次電池
JP2000294295A (ja) * 1999-04-08 2000-10-20 Hitachi Maxell Ltd 非水電解液二次電池
JP2001155762A (ja) * 1999-11-26 2001-06-08 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 自動車用密閉型鉛電池
JP2014036010A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Toyota Motor Corp 非水電解液二次電池
WO2015119486A1 (ko) * 2014-02-10 2015-08-13 주식회사 엘지화학 전기 화학 소자
JP6892285B2 (ja) * 2017-03-01 2021-06-23 株式会社東芝 非水電解質電池
CN112582596B (zh) * 2019-09-27 2021-10-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及含有该二次电池的电池模组、电池包、装置
JP7216696B2 (ja) * 2020-12-08 2023-02-01 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 電池の製造方法

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