CN115799441A - 一种锂离子电池及用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种锂离子电池及用电装置，锂离子电池中，正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc和负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa满足：0.25≤Fc/Fa≤5；Fc=2(Dvc50+5Mc)+PDc/4Pc，Fa=Dva50+Ma+PDa/2Pa，Dvc50为正极涂层中正极活性物质的平均粒径；Mc为正极极片的内阻；PDc为正极涂层的压实密度；Pc为正极涂层的孔隙率；Dva50为负极涂层中负极活性物质的平均粒径；Ma为负极极片的内阻；PDa为负极涂层的压实密度；Pa为负极涂层的孔隙率。上述锂离子电池中锂离子在正极涂层的脱出速度与其在负极涂层的嵌入速度达到相对平衡，保证锂离子电池的充电能力。

Description

一种锂离子电池及用电装置
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池及用电装置。
背景技术
近年来，随着新能源汽车的发展，锂离子电池凭借其高电压、高能量密度、长循环寿命、低自放电、无污染等优点得到了广泛的应用。锂离子电池作为新能源汽车的动力来源，其充电速度、循环寿命和安全性至关重要。锂离子电池包括相对设置的正极极片和负极极片、隔离正极极片和负极极片的隔膜、以及位于正极极片和负极极片之间的电解液。正极极片包括正极集流体和位于正极集流体的至少一个表面上的正极涂层，负极极片包括负极集流体和位于负极集流体的至少一个表面上的负极涂层。在锂离子电池充电时，锂离子从正极活性物质中脱出，在电场作用下通过电解液迁移到负极极片并嵌入至负极活性物质中。
锂离子从正极活性物质脱出的速度和嵌入负极活性物质的速度不平衡限制了锂离子电池的充电能力。
发明内容
因此，本申请提供一种锂离子电池及用电装置，以解决如何提高锂离子电池的充电能力的技术问题。
本发明的第一方面提供一种锂离子电池，包括正极极片和负极极片，正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体至少一个表面上的正极涂层，负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体至少一个表面上的负极涂层，正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc和负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa满足：0.25≤Fc/Fa≤5；Fc=2(Dvc50+5Mc)+PDc/4Pc，式中，Dvc50μm为正极涂层中正极活性物质的平均粒径；McΩ为正极极片的内阻；PDcg/cm3为正极涂层的压实密度；Pc为正极涂层的孔隙率；Fa=Dva50+Ma+PDa/2Pa，式中，Dva50 μm为负极涂层中负极活性物质的平均粒径；MamΩ为负极极片的内阻；PDag/cm3为负极涂层的压实密度；Pa为负极涂层的孔隙率。
可选的，正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc和负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa满足：0.25≤Fc/Fa≤2.8。
可选的，正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc为6-33，负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa为7-40。
可选的，正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc为8-22，负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa为10-28。
可选的，正极活性物质的平均粒径为2μm-8μm，正极极片的内阻为0.05Ω-1.6Ω，正极涂层的压实密度为3.0g/cm3-3.8g/cm3，正极涂层的孔隙率为20%-50%；负极活性物质的平均粒径为6μm-20μm，负极极片的内阻为0.8mΩ-15mΩ，负极涂层的压实密度为1.4g/cm3-1.8g/cm3，负极涂层的孔隙率为20%-60%。
可选的，正极活性物质的平均粒径为2.53μm-7.56μm，正极极片的内阻为0.05Ω-0.9Ω，正极涂层的压实密度为3.1g/cm3-3.6g/cm3，正极涂层的孔隙率为20%-40%；负极活性物质的平均粒径为8μm-18μm，负极极片的内阻为0.8mΩ-10mΩ，负极涂层的压实密度为1.4g/cm3-1.7g/cm3，负极涂层的孔隙率为35%-55%。
可选的，至少部分正极活性物质为单晶颗粒。
可选的，正极活性物质包含改性正极活性物质。
可选的，改性正极活性物质包含掺杂元素，掺杂元素包括Al、Zr、Sr、Ti、B、Mg、V、Ba、W、Y和Nb中的至少一种。
可选的，改性正极活性物质包含包覆剂，包覆剂的组成元素包括Li、Al、Ti、Mn、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B、W和Co中的至少一种。
可选的，包覆剂包括金属氧化物和/或无机盐，金属氧化物包括Al、Ti、Mn、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B、W和Co中的至少一种形成的氧化物，无机盐包括Li2ZrO3、LiNbO3、Li4Ti5O12、Li2TiO3、LiTiO2、Li3VO4、LiSnO3、Li2SiO3、LiAlO2、AlPO4和AlF3中的至少一种。
本发明个的第二方面提供一种用电装置，包含前述锂离子电池。
本申请提供的锂离子电池能够实现以下有益效果：
1.本申请提供的锂离子电池，通过限定所述正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc和所述负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa的比值大于等于0.25且小于等于5，使得锂离子在正极涂层的脱出速度与其在负极涂层的嵌入速度达到相对平衡，充电电流不会被锂离子的脱出速度和嵌入速度中相对较小的速度所限制，提高了锂离子电池的充电能力；同时，减弱了由于锂离子的脱出速度和嵌入速度不平衡导致的析锂程度，减小了锂离子的损耗程度，降低了锂离子电池循环充放电过程中电池容量的衰减程度，提高了电池的循环性能并延长了电池的使用寿命，并降低了由于锂枝晶引起的安全隐患的发生风险；此外，还避免了电池极化，这也有利于提高了电池的循环性能并延长了电池的使用寿命。
2.本申请提供的锂离子电池，通过限定正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc为6-33，使锂离子从正极活性物质脱出时速度较快，通过限定负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa为7-40，使锂离子嵌入负极活性物质时速度较快，从而使锂离子电池具有较快的充电速度。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供了一种锂离子电池，包括壳体、位于壳体内的正极极片、负极极片、隔膜和电解液，正极极片和负极极片相对设置，隔膜用以分隔正极极片和负极极片；正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体至少一个表面上的正极涂层，负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体至少一个表面上的负极涂层，正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc和负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa满足：
0.25≤Fc/Fa≤5；
Fc=2(Dvc50+5Mc)+PDc/4Pc，式中，Dvc50 μm为正极涂层中正极活性物质的平均粒径；McΩ为正极极片的内阻；PDcg/cm3为正极涂层的压实密度；Pc为正极涂层的孔隙率；
Fa=Dva50+Ma+PDa/2Pa，式中，Dva50 μm为负极涂层中负极活性物质的平均粒径；MamΩ为负极极片的内阻；PDag/cm3为负极涂层的压实密度；Pa为负极涂层的孔隙率。
上述锂离子电池中，正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc和负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa的比值大于等于0.25且小于等于5，锂离子在正极涂层的脱出速度与其在负极涂层的嵌入速度达到相对平衡，充电电流不会被锂离子的脱出速度和嵌入速度中相对较小的速度所限制，提高了锂离子电池的充电能力；同时，减弱了由于锂离子的脱出速度和嵌入速度不平衡导致的析锂程度，减小了锂离子的损耗程度，降低了锂离子电池循环充放电过程中电池容量的衰减程度，提高了电池的循环性能并延长了电池的使用寿命，并降低了由于锂枝晶引起的安全隐患的发生风险；此外，还避免了电池极化，这也有利于提高了电池的循环性能并延长了电池的使用寿命。
示例性的，Fc/Fa的下限值可以为0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34或0.35中的任意一个，Fc/Fa的上限值可以为2.5、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8或5.0中的任意一个或其中任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，正极涂层和负极涂层满足0.25≤Fc/Fa≤3.8。
在一些实施例中，正极涂层和负极涂层满足0.25≤Fc/Fa≤3.0。
在一些实施例中，正极涂层和负极涂层满足0.25≤Fc/Fa≤2.8。Fc/Fa在上述范围能够更好的提高锂离子电池的综合性能。
在一些实施例中，正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc为6-33，负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa为7-40。通过限定正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc为6-33使锂离子从正极活性物质脱出时速度较快，通过限定负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa为7-40使锂离子嵌入负极活性物质时速度较快，从而使锂离子电池具有较快的充电速度。示例性的，正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc可以为6、8、10、15、20、22、25、28、30、33中的任意值或其中任意两个值组成的范围，负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa可以为7、10、15、20、25、28、30、35、40中的任意值或其中任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc为8-22，负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa为10-28。
在一些实施例中，正极活性物质的平均粒径Dvc50 μm为2μm-8μm。正极活性物质的平均粒径过大则导致锂离子传输距离过大，从而影响锂离子的脱出速度；正极活性物质的平均粒径过小，则会与电解液产生较多的副反应，影响锂离子电池的高温存储和产气性能。通过将正极活性物质的平均粒径Dvc50μm限定为上述范围，不仅减少了锂离子传输距离，从而增大了锂离子的脱出速度，还限制了正极活性物质与电解液产生的副反应的程度，有利于锂离子电池的高温存储和产气性能。示例性的，正极活性物质的平均粒径Dvc50 μm可以为2μm、2.53μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、7.56μm、8μm中的任意值或其中任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，正极活性物质的平均粒径Dvc50 μm为2.53μm-7.56μm。
正极涂层中正极活性物质的平均粒径可将正极极片置于马弗炉中，400℃高温保持4-5h，之后将烧结产物与集流体分离，再经过液相离心过滤、干燥分离出正极涂层中的正极活性物质样品。在一些实施例中，负极活性物质的平均粒径Dva50 μm为6μm-20μm。负极活性物质的平均粒径过大则导致锂离子传输距离过大，从而影响锂离子的嵌入速度；负极活性物质的平均粒径过小，则会与电解液产生较多的副反应，影响锂离子电池的高温存储和产气性能。通过将负极活性物质的平均粒径Dva50μm限定为上述范围，不仅减少了锂离子传输距离，从而增大了锂离子的脱出速度，还限制了负极活性物质与电解液产生的副反应的程度，有利于锂离子电池的高温存储和产气性能。示例性的，负极活性物质的平均粒径Dva50 μm可以为6μm、8μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm、20μm中的任意值或其中任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，负极活性物质的平均粒径Dva50 μm为8μm-18μm。
负极涂层中负极活性物质的平均粒径可将负极极片用DMC(碳酸二甲酯)溶液浸泡清洗、烘干后在氩气氛围下800℃热处理2h，分离处理，得到负极涂层中的负极活性物质样品。
在一些实施例中，正极极片的内阻McΩ为0.05Ω-1.6Ω。较小的正极极片内阻降低了锂离子电池的整体阻抗，使锂离子在正极涂层中具有较快的迁移速度，有利于提升锂离子电池的充电能力。示例性的，正极极片的内阻McΩ可以为0.05Ω、0.07Ω、0.09Ω、0.1Ω、0.2Ω、0.4Ω、0.5Ω、0.6Ω、0.8Ω、0.9Ω、1.00Ω、1.04Ω、1.1Ω、1.2Ω、1.4Ω、1.6Ω中的任意值或其中任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，正极极片的内阻McΩ为0.05Ω-0.9Ω。
在一些实施例中，正极极片的内阻McΩ为0.05Ω-0.5Ω。
在一些实施例中，负极极片的内阻MamΩ为0.8mΩ-15mΩ。较小的负极极片降低了锂离子电池的整体阻抗，使锂离子在负极涂层中具有较快的迁移速度，有利于提升锂离子电池的充电能力。示例性的，负极极片的内阻MamΩ可以为0.8mΩ、1.0mΩ、2.0mΩ、3.0mΩ、5.0mΩ、7.0mΩ、8.0mΩ、10mΩ、12mΩ、13mΩ、14mΩ、15mΩ中的任意值或其中任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，负极极片的内阻MamΩ为0.8mΩ-10mΩ。
在一些实施例中，正极涂层的压实密度PDcg/cm3为3.0g/cm3-3.8g/cm3，正极涂层的孔隙率为20%-50%。通常情况下，正极涂层的压实密度越小，正极涂层的孔隙率越大，其内部的孔道结构越发达，保有电解液的能力越好，电解液与正极涂层的接触效果越好，锂离子在正极涂层孔道内部的液相传导能力越好。然而，正极涂层的孔隙率过大会导致其电子传输能力过小，从而影响其充电能力。通过将正极涂层的压实密度和孔隙率限定为上述范围，平衡了锂离子和电子的传输能力，使正极涂层的锂离子和电子的传输能力均较为优异，有利于提升锂离子电池的充电能力；同时，将正极涂层的压实密度和孔隙率限定为上述范围，能够保证正极活性物质具有较高的颗粒完整性，相邻颗粒之间具有较好的电接触效果，有利于提高锂离子电池的能量密度。示例性的，正极涂层的压实密度PDcg/cm3可以为3.0g/cm3、3.1g/cm3、3.2g/cm3、3.3g/cm3、3.4g/cm3、3.5g/cm3、3.6g/cm3、3.7g/cm3、3.8g/cm3中的任意值或其中任意两个值组成的范围；正极涂层的孔隙率为20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%中的任意值或其中任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，正极涂层的压实密度PDcg/cm3为3.1g/cm3-3.6g/cm3，正极涂层的孔隙率为20%-40%。
在一些实施例中，负极涂层的压实密度PDag/cm3为1.4g/cm3-1.8g/cm3，负极涂层的孔隙率为20%-60%。通常情况下，负极涂层的压实密度越小，负极涂层的孔隙率越大，其内部的孔道结构越发达，保有电解液的能力越好，电解液与负极涂层的接触效果越好，锂离子在负极涂层孔道内部的液相传导能力越好。然而，负极涂层的孔隙率过大会导致其电子传输能力过小，从而影响其充电能力。通过将负极涂层的压实密度和孔隙率限定为上述范围，平衡了锂离子和电子的传输能力，使负极涂层的锂离子和电子的传输能力均较为优异，有利于提升锂离子电池的充电能力；同时，将负极涂层的压实密度和孔隙率限定为上述范围，能够保证负极活性物质具有较高的颗粒完整性，相邻颗粒之间具有较好的电接触效果，有利于提高锂离子电池的能量密度。示例性的，负极涂层的压实密度PDag/cm3为1.4g/cm3、1.5g/cm3、1.6g/cm3、1.7g/cm3或1.8g/cm3；负极涂层的孔隙率可以为20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%中的任意值或其中任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，负极涂层的压实密度PDag/cm3为1.4g/cm3-1.7g/cm3，负极涂层的孔隙率为35%-55%。
需要理解的是，正、负极涂层的压实密度PD＝m/V，m表示涂层重量，V表示涂层体积，m可使用精度为0.01g以上的电子天平称量得到，涂层的表面积与涂层厚度的乘积即为涂层的体积V，其中厚度可使用精度为0.5μm的螺旋千分尺测量得到；正、负极极片的内阻McΩ、MamΩ可通过膜片电阻测试系统进行测试得到；正、负极涂层的孔隙率P可通过气体置换法得到，孔隙率P＝(V1-V2)/V1×100％，V1表示表观体积，V2表示真实体积；正、负极活性物质的平均粒径Dv50的测量步骤为：使用激光衍射粒度分布测量仪依据粒度分布激光衍射法（具体参照GB/T19077-2016）测量出粒径分布，体积分布的中位值即为Dv50的值。
在一些实施例中，所述正极活性物质包含具有层状结构的含锂化合物，含锂化合物为LiMO2，M包括Ni、Co、Al、Mn中的至少一种，如尖晶石型锰酸锂、尖晶石型镍锰酸锂。
在一些实施例中，所述正极活性物质包含锂镍钴锰氧化物，以镍元素、钴元素和锰元素的摩尔量为1计算，镍元素的含量为大于0.3且小于0.85。
在一些实施例中，所述正极活性物质包含锂镍钴锰氧化物，以镍元素、钴元素和锰元素的摩尔量为1计算，镍元素的含量为大于0.4且小于0.85。
在一些实施例中，所述正极活性物质包含锂镍钴锰氧化物，以镍元素、钴元素和锰元素的摩尔量为1计算，镍元素的含量为大于0.4且小于0.85。
在一些实施例中，所述正极活性物质包含锂镍钴锰氧化物，以镍元素、钴元素和锰元素的摩尔量为1计算，镍元素的含量为大于0.52且小于0.83。
在一些实施例中，所述正极活性物质包含锂镍钴铝氧化物，以镍元素、钴元素和铝元素的摩尔量为1计算，镍元素的含量为大于0.5且小于0.85。
在一些实施例中，至少部分正极活性物质为单晶颗粒。这可以降低正极活性物质与电解液之间的接触面积，从而减少了界面副反应的发生，进而降低了锂离子电池内部的产气量，有利于改善锂离子电池的循环性能。
在一些实施例中，正极活性物质为改性正极活性物质。
在一些实施例中，改性正极活性物质包含掺杂元素，掺杂元素包括Al、Zr、Sr、Ti、B、Mg、V、Ba、W、Y、Nb、F、P和S中的至少一种。通过在正极活性物质晶格中掺杂，能够实现抑制正极活性物质中Li/Ni的阳离子混排，有助于减少首次不可逆容量，使正极活性物质的层状结构更完整，晶体结构的稳定性更高，颗粒破碎、晶体结构损坏的概率更低，从而对改善锂离子电池的循环性能和热稳定性有利。
在一些实施例中，采用含F离子的掺杂剂，F离子除了可以促进正极活性物质的烧结，使正极活性物质结构更加稳定外，还能够在电池循环过程中稳定正极活性物质和电解液之间的界面，有利于于改善锂离子电池的循环性能。离子掺杂改性的方法不受限制，可以在前驱体共沉淀阶段进行湿法掺杂，也可以在烧结阶段进行干法掺杂。
在一些实施例中，改性正极活性物质包含包覆剂，包覆剂的组成元素包括Li、Al、Ti、Mn、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B、W和Co中的至少一种。上述包覆元素能在正极活性物质颗粒表面形成性能更优的保护层，能够减少电解液和正极活性物质的直接接触，改善电池的循环性能。
在一些实施例中，包覆剂包括金属氧化物，金属氧化物包括Al、Ti、Mn、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B、W和Co中的至少一种形成的氧化物。
在一些实施例中，包覆剂包括无机盐，无机盐包括Li2ZrO3、LiNbO3、Li4Ti5O12、Li2TiO3、LiTiO2、Li3VO4、LiSnO3、Li2SiO3、LiAlO2、AlPO4和AlF3中的至少一种。
包覆剂在正极活性物质表面形成包覆层，能够避免电解液和正极活性物质的直接接触，从而在很大程度上减少电解液与正极活性物质之间的副反应，减少正极活性物质中的过渡金属溶出至电解液中，进而提高了正极活性物质的电化学稳定性；包覆层的存在还能够减少正极活性物质在反复充放电过程中晶体结构的坍塌程度，降低颗粒破碎、晶体结构损坏的概率，从而对改善锂离子电池的循环性能有利。包覆改性的具体方法不受限制，可以在前驱体共沉淀阶段进行湿法包覆，也可以在烧结阶段进行干法包覆。
在一些实施例中，负极活性物质包括石墨、软碳、硬碳、碳纤维、中间相碳微球、硅基材料、锡基材料、钛酸锂中的至少一种。石墨可以为人造石墨、天然石墨、改性石墨中的至少一种。硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅合金中的一种或几种，锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物、锡合金中的一种或几种。
在一些实施例中，正极集流体包括但不限于铝箔、镍箔或高分子导电膜，负极集流体包括但不限于铜箔、涂碳铜箔或高分子导电膜，隔膜包括但不限于聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚偏氟乙烯膜和以及由上述材料构成的多层复合膜。
在一些实施例中，正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔。
在一些实施例中，正极涂层和负极涂层中还包括导电剂以及粘结剂，导电剂以及粘结剂的种类和含量不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。
在一些实施例中，电解液包括锂盐以及有机溶剂。锂盐包括但不限于六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂中的至少一种，有机溶剂包括但不限于环状碳酸酯、链状碳酸酯、羧酸酯中的至少一种。电解液中还可含有功能添加剂，例如碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯等。
下面示例性的提供具体的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
正极极片的制备
将Dvc50 µm为2.5µm的正极活性物质LiaNixCoyM1-x-yO2、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比96:3:1进行混合，加入溶剂NMP，在真空搅拌机作用下搅拌至体系均匀，获得正极浆料，正极活性物质为LiaNixCoyM1-x-yO2，Ni、Co和Mn的摩尔含量满足Ni：Co：Mn为6:1:3（在下文中，简称NCM613）；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，然后经过冷压使得正极涂层的压实密度为3.2g/cm3，分切得到正极极片。正极极片的内阻为0.282Ω，正极涂层的孔隙率为25.58%。
负极极片的制备
将Dva50 µm为18.5µm的负极活性物质、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR按质量比96.1:1.0:1.0:1.9进行混合后，加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系均匀，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，然后经过两次冷压使得负极涂层的压实密度为1.6g/cm3，分切得到负极极片。负极极片的内阻为4.81mΩ，负极涂层的孔隙率为34.27%。
实施例2
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例1，所述正极极片的制备方法相同，其区别仅在于，调整冷压过程使得正极涂层的压实密度，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例1，所述负极极片的制备方法相同，其区别仅在于，调整冷压过程使得负极涂层的压实密度为1.5g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例3
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例1，所述正极极片的制备方法相同，其区别仅在于，调整正极活性物质的平均粒径Dva50 µm为1.8µm，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例1。
实施例4
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例3，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，调整正极活性物质的平均粒径Dvc50 µm为3.5µm，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率和正极涂层的压实密度如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例1，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，调整负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为17.5µm，调整冷压过程使得负极涂层的压实密度为1.8g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例5
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例4，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，正极活性物质制备过程中掺杂了100ppm的钨和200ppm的锶，调整冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.5g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例4负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例6
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例4，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，调整冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.5g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例1，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为16.4µm，负极涂层的压实密度为1.8g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例7
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例6，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，正极活性物质的平均粒径Dvc50 µm为4.2µm，调整冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.1g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例6，所述负极极片的制备方法相同，其区别仅在于，负极活性物质、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR按质量比96.5:0.7:1.0:1.8进行混合，负极涂层的压实密度为1.45g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例8
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例7，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.2g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例6，所述负极极片的制备方法相同，其区别仅在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为14.8µm，负极涂层的压实密度为1.45g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例9
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例7，所述正极极片的制备方法相同，其区别仅在于，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.3g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例8，所述负极极片的制备方法相同，其区别仅在于，负极涂层的压实密度为1.6g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例10
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例7，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.4g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例8，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，控制负极涂层的压实密度为1.75g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例11
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例7，所述正极极片的制备方法相同，其区别仅在于，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.5g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例6，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为13.5µm，控制冷压过程使负极涂层的压实密度为1.55g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例12
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例11，所述正极极片的制备方法相同，其区别仅在于，正极活性物质、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比96.5:2.5:1进行混合，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.5g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例11，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例13
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例11，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，正极活性物质、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比97.5:1.5:1进行混合，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.5g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例11，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极涂层的压实密度为1.6g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例14
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例11，所述正极极片的制备方法相同，其区别仅在于，正极活性物质、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按95:4:1比进行混合，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.5g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例13，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR混合时间缩短1h，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例15
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例10，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，正极活性物质的平均粒径Dvc50 µm为5.8µm，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率和正极涂层的压实密度如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例13，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为7.2µm，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例16
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例15，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.5g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例13，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为6.3µm，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例17
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例15，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.6g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例13，所述负极极片的制备方法相同，其区别仅在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为10.6µm，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例18
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例16，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，正极活性物质的平均粒径Dvc50 µm为6.4µm，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率和正极涂层的压实密度如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例17，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极涂层经过两次冷压变为一次冷压，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例19
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例18，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.6g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例18，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR混合时间延长1h，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率、负极涂层的压实密度如表2所示。
实施例20
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例18，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.7g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例18，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR混合时间缩短1h，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例21
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例8，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，正极活性物质的平均粒径Dvc50 µm为7.5µm，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率和正极涂层的压实密度如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例1，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为6.0µm，冷压使得负极涂层的压实密度为1.6g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例22
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例21，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.5g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例21。
实施例23
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例21，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.85g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例21。
实施例24
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例22，所述正极极片的制备方法相同，其区别仅在于，正极活性物质、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比97:2:1进行混合，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率和正极涂层的压实密度如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例23，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为12.0µm，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例25
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例9，所述正极极片的制备方法相同，其区别仅在于，正极活性物质为LiaNixCoyM1-x-yO2，其中，Ni、Co和Mn的摩尔含量满足Ni：Co：Mn为8:1:1（在下文中，简称NCM811），正极活性物质Dvc50 µm为3.9µm，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率和正极涂层的压实密度如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例23，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为6.5µm，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例26
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施25，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.5g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例25，所述负极极片的制备方法相同。
实施例27
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例26，所述正极极片的制备方法相同，其区别仅在于，正极活性物质、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比98:1:1进行混合，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率和正极涂层的压实密度如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例25，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR按质量比96.0:1.3:1.0:1.7进行混合，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例28
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例25，所述正极极片的制备方法相同，其区别仅在于，正极活性物质的平均粒径Dvc50 µm为4.3µm，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率和正极涂层的压实密度如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例25，所述负极极片的制备方法相同。
实施例29
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例28，所述正极极片的制备方法相同，其区别仅在于，冷压使得正极涂层的压实密度为3.6g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例25，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为8.5µm，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
实施例30
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例28，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，控制冷压过程使得正极涂层的压实密度为3.5g/cm3，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例25，所述负极极片的制备方法相同。
对比例1
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例7，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，正极活性物质的平均粒径Dvc50 µm为2.0µm，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例1，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为16.5µm，冷压使得负极涂层的压实密度为1.7g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
对比例2
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例20，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，正极活性物质的平均粒径Dvc50 µm为9.0µm，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例1，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为4.0µm，冷压使得负极涂层的压实密度为1.5g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
对比例3
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例6，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，正极活性物质的平均粒径Dvc50 µm为2.3µm，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同实施例1，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为20.5µm，冷压使得负极涂层的压实密度为1.65g/cm3，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
对比例4
正极极片的制备
本实施例所述正极极片制备方案同实施例20，所述正极极片的制备方法相同，其区别在于，正极活性物质的平均粒径Dvc50 µm为10.5µm，正极极片的内阻、正极涂层的孔隙率如表1所示。
负极极片的制备
本实施例所述负极极片制备方案同对比例2，所述负极极片的制备方法相同，其区别在于，负极活性物质的平均粒径Dva50 µm为4.5µm，负极极片的内阻、负极涂层的孔隙率如表2所示。
电解液的制备
将碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）按照质量比1:1:1混合，然后加入1mol/L的LiPF6混合均匀，之后再加入1%的碳酸乙烯酯，配制成电解液。
隔膜
隔膜选择厚度为16μm的PP隔膜。
锂离子电池的组装过程包括：将正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠好，使隔膜分隔正极极片和负极极片，得到堆叠结构；将堆叠结构进行卷绕，得到裸电芯；将裸电芯置于壳体中，干燥后注入电解液。经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得锂离子电池。
表1示出了实施例1-30和对比例1-4中正极活性物质的材料和参数，表2示出了实施例1-30和对比例1-4中负极活性物质的材料和参数。
极片电阻测试的步骤包括：制备测试样品，使测试样品的测试面积为154.025mm2，触发压力为0.390t，采点时间15s，测试次数10次，得到的平均值即为样品内阻。
涂层孔隙率测试的步骤包括：参考标准GB/T 21650.2-2008，使用压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度；第2部分：气体吸附法分析介孔和大孔被吸附气体量的测定方法；通过静态容量法，测得涂层的孔隙率。
计算实施和对比例提供的锂离子电池的Fc/Fa，并对实施例和对比例提供的锂离子电池进行动力学性能测试和循环性能测试，结果参见表3。
其中，动力学性能测试的步骤包括：在25℃下，将实施例和对比例提供的锂离子电池以4C满充、以1C满放重复10次后，再以4C满充，随后拆解出负极极片，观察负极极片表面的析锂情况。负极极片表面析锂区域面积小于5％认为是轻微析锂，负极极片表面析锂区域面积为5％-40％认为是中度析锂，负极极片表面析锂区域面积大于40％认为是严重析锂。
循环性能测试的步骤包括：在25℃下，将实施例和对比例提供的锂离子电池以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。
表1
正极活性物质 Dvc50(µm) PDc(g/cm3) Mc(Ω) Pc（%） Fc
实施例1 NCM613 2.5 3.20 0.282 25.58 10.947
实施例2 NCM613 2.5 3.30 0.258 23.62 11.073
实施例3 NCM613 1.8 3.20 0.232 22.22 9.520
实施例4 NCM613 3.5 3.35 0.256 29.83 12.368
实施例5 NCM613 3.5 3.35 0.238 28.67 12.301
实施例6 NCM613 3.5 3.50 0.209 27.45 12.278
实施例7 NCM613 4.2 3.10 0.306 35.69 13.631
实施例8 NCM613 4.2 3.20 0.285 31.23 13.812
实施例9 NCM613 4.2 3.30 0.267 28.35 13.980
实施例10 NCM613 4.2 3.40 0.258 25.55 14.307
实施例11 NCM613 4.2 3.50 0.249 25.89 14.270
实施例12 NCM613 4.2 3.50 0.427 26.96 15.916
实施例13 NCM613 4.2 3.50 0.932 27.28 20.927
实施例14 NCM613 4.2 3.50 0.078 25.67 12.589
实施例15 NCM613 5.8 3.40 0.447 30.64 18.844
实施例16 NCM613 5.8 3.50 0.415 28.79 18.789
实施例17 NCM613 5.8 3.60 0.396 26.86 18.911
实施例18 NCM613 6.4 3.50 0.416 29.39 19.937
实施例19 NCM613 6.4 3.60 0.378 27.68 19.831
实施例20 NCM613 6.4 3.70 0.365 25.32 20.103
实施例21 NCM613 7.5 3.20 0.983 36.67 27.012
实施例22 NCM613 7.5 3.50 0.728 31.32 25.074
实施例23 NCM613 7.5 3.85 1.077 25.78 29.504
实施例24 NCM613 7.5 3.50 1.135 37.15 28.705
实施例25 NCM811 3.9 3.30 0.306 34.73 13.235
实施例26 NCM811 3.9 3.50 0.285 28.65 13.704
实施例27 NCM811 3.9 3.50 1.073 29.32 21.514
实施例28 NCM811 4.3 3.30 0.352 35.44 14.448
实施例29 NCM811 4.3 3.60 0.498 28.97 16.687
实施例30 NCM811 4.3 3.50 0.586 29.64 17.412
对比例1 NCM613 2.0 3.10 0.058 35.62 6.756
对比例2 NCM613 9.0 3.70 1.091 21.65 33.183
对比例3 NCM613 2.3 3.50 0.067 38.73 7.529
对比例4 NCM811 10.5 3.70 1.176 23.68 36.666
表2
负极活性物质 Dva50(µm) PDa(g/cm3) Ma(mΩ) Pa（%） Fa
实施例1 石墨 18.5 1.60 4.81 34.27 25.640
实施例2 石墨 18.5 1.50 5.71 34.79 26.370
实施例3 石墨 18.5 1.60 4.81 34.27 25.640
实施例4 石墨 17.5 1.80 3.76 29.78 24.283
实施例5 石墨 17.5 1.80 3.76 29.78 24.283
实施例6 石墨 16.4 1.80 5.70 21.67 26.256
实施例7 石墨 16.4 1.45 6.65 45.59 24.639
实施例8 石墨 14.8 1.45 3.49 41.25 20.050
实施例9 石墨 14.8 1.60 2.63 34.78 19.732
实施例10 石墨 14.8 1.75 2.22 26.46 20.326
实施例11 石墨 13.5 1.55 3.23 33.68 19.035
实施例12 石墨 13.5 1.55 2.95 42.49 18.276
实施例13 石墨 13.5 1.60 3.05 32.72 18.997
实施例14 石墨 13.5 1.60 3.07 32.72 19.014
实施例15 石墨 7.2 1.60 0.99 36.78 10.364
实施例16 石墨 6.3 1.60 0.95 38.72 9.317
实施例17 石墨 10.6 1.60 2.65 33.62 15.628
实施例18 石墨 10.6 1.60 2.65 32.72 15.692
实施例19 石墨 10.6 1.60 2.70 32.72 15.748
实施例20 石墨 10.6 1.60 2.61 32.72 15.650
实施例21 石墨 6.0 1.60 0.84 33.62 9.215
实施例22 石墨 6.0 1.60 0.84 33.62 9.215
实施例23 石墨 6.0 1.60 0.84 33.62 9.215
实施例24 石墨 12.0 1.60 3.71 33.87 18.069
实施例25 石墨 6.5 1.60 0.97 32.72 9.918
实施例26 石墨 6.5 1.60 0.97 32.72 9.918
实施例27 石墨 6.5 1.60 0.82 31.78 9.841
实施例28 石墨 6.5 1.60 0.97 32.72 9.918
实施例29 石墨 8.5 1.60 1.33 33.62 12.205
实施例30 石墨 6.5 1.60 0.97 32.72 9.918
对比例1 石墨 16.5 1.70 8.53 34.27 27.514
对比例2 石墨 4.0 1.50 0.81 42.69 6.563
对比例3 石墨 20.5 1.65 9.95 35.31 32.782
对比例4 石墨 4.5 1.50 0.87 45.78 7.011
表3
Fc/Fa 动力学性能 1C循环圈数
实施例1 0.427 轻微析锂 1890
实施例2 0.420 轻微析锂 1670
实施例3 0.371 轻微析锂 1560
实施例4 0.509 轻微析锂 2200
实施例5 0.507 不析锂 2880
实施例6 0.468 轻微析锂 2470
实施例7 0.553 轻微析锂 2300
实施例8 0.689 不析锂 2150
实施例9 0.708 不析锂 2830
实施例10 0.704 不析锂 1980
实施例11 0.750 不析锂 2820
实施例12 0.871 不析锂 2830
实施例13 1.102 不析锂 1860
实施例14 0.662 不析锂 2040
实施例15 1.818 不析锂 2200
实施例16 2.017 不析锂 2150
实施例17 1.210 不析锂 2200
实施例18 1.271 不析锂 2100
实施例19 1.259 不析锂 1980
实施例20 1.285 不析锂 1890
实施例21 2.931 不析锂 1500
实施例22 2.721 不析锂 2050
实施例23 3.202 轻微析锂 1850
实施例24 1.589 不析锂 1580
实施例25 1.335 不析锂 1760
实施例26 1.382 不析锂 1890
实施例27 2.186 不析锂 1470
实施例28 1.457 不析锂 1500
实施例29 1.367 不析锂 1450
实施例30 1.756 不析锂 1300
对比例1 0.246 严重析锂 650
对比例2 5.056 严重析锂 480
对比例3 0.230 严重析锂 570
对比例4 5.230 严重析锂 450
从实施例1-实施例24与对比例1-对比例3的对比可知，当正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc和所述负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa满足：0.25≤Fc/Fa≤5时，锂离子电池具有较好的动力学性能和循环性能。
对比实施例1与实施例3可知，当正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc和所述负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa满足：0.25≤Fc/Fa≤5时，控制正极活性物质的平均粒径能进一步改善锂离子电池的综合性能。
对比实施例4与实施例5可知，当正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc和所述负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa满足：0.25≤Fc/Fa≤5时，对正极活性物质进行进一步的改性，能进一步提高锂离子电池的综合性能。
对比实施例21、实施例22和实施例23可知，当正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc和所述负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa满足：0.25≤Fc/Fa≤5时，且正极涂层的压实密度为3.0g/cm3-3.8g/cm3时，可进一步提高锂离子电池的综合性能。
本发明的实施例还提供了一种用电装置，包括前述实施例中的锂离子电池。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种锂离子电池，包括正极极片和负极极片，正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一个表面上的正极涂层，负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一个表面上的负极涂层，其特征在于，所述正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc和所述负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa满足：0.25≤Fc/Fa≤5；
Fc=2(Dvc50+5Mc)+PDc/4Pc，式中，Dvc50μm为所述正极涂层中正极活性物质的平均粒径；Mc Ω为所述正极极片的内阻；PDc g/cm3为所述正极涂层的压实密度；Pc为所述正极涂层的孔隙率；
Fa=Dva50+Ma+PDa/2Pa，式中，Dva50 μm为所述负极涂层中负极活性物质的平均粒径；Ma mΩ为所述负极极片的内阻；PDag/cm3为所述负极涂层的压实密度；Pa为所述负极涂层的孔隙率。
2.根据权利要求1所述锂离子电池，其特征在于，所述正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc和所述负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa满足：0.25≤Fc/Fa≤2.8。
3.根据权利要求1所述锂离子电池，其特征在于，所述正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc为6-33，所述负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa为7-40。
4.根据权利要求3所述锂离子电池，其特征在于，所述正极涂层的锂离子迁移动力学系数Fc为8-22，所述负极涂层的锂离子迁移动力学系数Fa为10-28。
5.根据权利要求1至4中任一项所述锂离子电池，其特征在于，所述正极活性物质的平均粒径为2μm-8μm，所述正极极片的内阻为0.05Ω-1.6Ω，所述正极涂层的压实密度为3.0g/cm3-3.8g/cm3，所述正极涂层的孔隙率为20%-50%；
所述负极活性物质的平均粒径为6μm-20μm，所述负极极片的内阻为0.8mΩ-15mΩ，所述负极涂层的压实密度为1.4g/cm3-1.8g/cm3，所述负极涂层的孔隙率为20%-60%。
6.根据权利要求5所述锂离子电池，其特征在于，所述正极活性物质的平均粒径为2.53μm-7.56μm，所述正极极片的内阻为0.05Ω-0.9Ω，所述正极涂层的压实密度为3.1g/cm3-3.6g/cm3，所述正极涂层的孔隙率为20%-40%；
所述负极活性物质的平均粒径为8μm-18μm，所述负极极片的内阻为0.8mΩ-10mΩ，所述负极涂层的压实密度为1.4g/cm3-1.7g/cm3，所述负极涂层的孔隙率为35%-55%。
7.根据权利要求1至4中任一项所述锂离子电池，其特征在于，至少部分所述正极活性物质为单晶颗粒。
8.根据权利要求1至4中任一项所述锂离子电池，其特征在于，所述正极活性物质包含改性正极活性物质。
9.根据权利要求8所述锂离子电池，其特征在于，所述改性正极活性物质包含掺杂元素，所述掺杂元素包括Al、Zr、Sr、Ti、B、Mg、V、Ba、W、Y和Nb中的至少一种。
10.根据权利要求8所述锂离子电池，其特征在于，所述改性正极活性物质包含包覆剂，所述包覆剂的组成元素包括Li、Al、Ti、Mn、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B、W和Co中的至少一种。
11.根据权利要求10所述锂离子电池，其特征在于，包覆剂包括金属氧化物和/或无机盐，所述金属氧化物包括Al、Ti、Mn、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B、W和Co中的至少一种形成的氧化物，所述无机盐包括Li2ZrO3、LiNbO3、Li4Ti5O12、Li2TiO3、LiTiO2、Li3VO4、LiSnO3、Li2SiO3、LiAlO2、AlPO4和AlF3中的至少一种。
12.一种用电装置，包含权利要求1至11中任一项所述锂离子电池。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116190565A (zh) * 2023-04-18 2023-05-30 中创新航科技集团股份有限公司 一种锂离子电池
CN118117036A (zh) * 2024-04-30 2024-05-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池单体、电池、用电装置及电芯
WO2024164519A1 (zh) * 2023-02-10 2024-08-15 欣旺达动力科技股份有限公司 锂离子电池及用电装置

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090226797A1 (en) * 2006-05-16 2009-09-10 Ube Industries, Ltd. Electric storage device and electric storage system
CN103325991A (zh) * 2013-05-31 2013-09-25 余玉英 一种全温域锂离子电池
US20150188127A1 (en) * 2012-08-28 2015-07-02 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Negative-electrode material for nonaqueous - electrolyte secondary battery production process for the same, negative electrode for nonaqueous-electrolyte secondary battery, and nonaqueous-electrolyte secondary battery
US20150349330A1 (en) * 2014-05-29 2015-12-03 Nindge Amperex Technology Limited Positive active material and lithium-ion secondary battery
CN107394124A (zh) * 2017-06-07 2017-11-24 天津中科先进技术研究院有限公司 一种采用磷酸铁锂微量混掺三元正极材料正极片及其制备方法、动力锂离子电池
CN108292727A (zh) * 2015-12-04 2018-07-17 罗伯特·博世有限公司 Sic-隔膜和sic-电池
CN108807974A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子电池
CN108832075A (zh) * 2018-06-29 2018-11-16 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子电池
US20200388829A1 (en) * 2018-09-28 2020-12-10 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Positive electrode plate and lithium-ion secondary battery
US20210210749A1 (en) * 2018-09-29 2021-07-08 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Positive-electrode plate, lithium-ion battery equipped with the positive-electrode plate, battery module, battery pack, and apparatus
CN113097438A (zh) * 2021-03-31 2021-07-09 宁德新能源科技有限公司 电化学装置和电子装置
CN113725411A (zh) * 2021-08-26 2021-11-30 常州高态信息科技有限公司 一种适合低温环境的正极材料和锂离子电池
CN114051663A (zh) * 2021-03-16 2022-02-15 宁德新能源科技有限公司 负极材料及其制备方法、电化学装置及电子装置
CN114583240A (zh) * 2020-11-30 2022-06-03 深圳新宙邦科技股份有限公司 锂离子电池
WO2022206196A1 (zh) * 2021-03-31 2022-10-06 宁德新能源科技有限公司 电化学装置和电子装置
WO2022266797A1 (zh) * 2021-06-21 2022-12-29 宁德新能源科技有限公司 负极、电化学装置和电子装置
CN115566255A (zh) * 2022-10-27 2023-01-03 欣旺达电动汽车电池有限公司 一种二次电池及用电设备
CN115621532A (zh) * 2022-10-27 2023-01-17 欣旺达电动汽车电池有限公司 二次电池及用电装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109713237A (zh) * 2017-10-26 2019-05-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种锂离子二次电池
CN115799441B (zh) * 2023-02-10 2023-07-14 欣旺达电动汽车电池有限公司 一种锂离子电池及用电装置

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090226797A1 (en) * 2006-05-16 2009-09-10 Ube Industries, Ltd. Electric storage device and electric storage system
US20150188127A1 (en) * 2012-08-28 2015-07-02 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Negative-electrode material for nonaqueous - electrolyte secondary battery production process for the same, negative electrode for nonaqueous-electrolyte secondary battery, and nonaqueous-electrolyte secondary battery
CN103325991A (zh) * 2013-05-31 2013-09-25 余玉英 一种全温域锂离子电池
US20150349330A1 (en) * 2014-05-29 2015-12-03 Nindge Amperex Technology Limited Positive active material and lithium-ion secondary battery
CN108292727A (zh) * 2015-12-04 2018-07-17 罗伯特·博世有限公司 Sic-隔膜和sic-电池
CN107394124A (zh) * 2017-06-07 2017-11-24 天津中科先进技术研究院有限公司 一种采用磷酸铁锂微量混掺三元正极材料正极片及其制备方法、动力锂离子电池
CN108807974A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子电池
CN108832075A (zh) * 2018-06-29 2018-11-16 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子电池
US20200388829A1 (en) * 2018-09-28 2020-12-10 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Positive electrode plate and lithium-ion secondary battery
US20210210749A1 (en) * 2018-09-29 2021-07-08 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Positive-electrode plate, lithium-ion battery equipped with the positive-electrode plate, battery module, battery pack, and apparatus
CN114583240A (zh) * 2020-11-30 2022-06-03 深圳新宙邦科技股份有限公司 锂离子电池
CN114051663A (zh) * 2021-03-16 2022-02-15 宁德新能源科技有限公司 负极材料及其制备方法、电化学装置及电子装置
CN113097438A (zh) * 2021-03-31 2021-07-09 宁德新能源科技有限公司 电化学装置和电子装置
WO2022206196A1 (zh) * 2021-03-31 2022-10-06 宁德新能源科技有限公司 电化学装置和电子装置
WO2022266797A1 (zh) * 2021-06-21 2022-12-29 宁德新能源科技有限公司 负极、电化学装置和电子装置
CN113725411A (zh) * 2021-08-26 2021-11-30 常州高态信息科技有限公司 一种适合低温环境的正极材料和锂离子电池
CN115566255A (zh) * 2022-10-27 2023-01-03 欣旺达电动汽车电池有限公司 一种二次电池及用电设备
CN115621532A (zh) * 2022-10-27 2023-01-17 欣旺达电动汽车电池有限公司 二次电池及用电装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024164519A1 (zh) * 2023-02-10 2024-08-15 欣旺达动力科技股份有限公司 锂离子电池及用电装置
CN116190565A (zh) * 2023-04-18 2023-05-30 中创新航科技集团股份有限公司 一种锂离子电池
CN116190565B (zh) * 2023-04-18 2023-08-18 中创新航科技集团股份有限公司 一种锂离子电池
CN118117036A (zh) * 2024-04-30 2024-05-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池单体、电池、用电装置及电芯

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