CN115911514A - 一种锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN115911514A
CN115911514A CN202310191906.5A CN202310191906A CN115911514A CN 115911514 A CN115911514 A CN 115911514A CN 202310191906 A CN202310191906 A CN 202310191906A CN 115911514 A CN115911514 A CN 115911514A
Authority
CN
China
Prior art keywords
active material
negative
positive
lithium ion
ion battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310191906.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115911514B (zh
Inventor
赵慧芳
王明明
沈桃桃
张潇阳
王洋
乔智
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Innovation Aviation Technology Group Co ltd
Original Assignee
China Innovation Aviation Technology Group Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Innovation Aviation Technology Group Co ltd filed Critical China Innovation Aviation Technology Group Co ltd
Priority to CN202310191906.5A priority Critical patent/CN115911514B/zh
Publication of CN115911514A publication Critical patent/CN115911514A/zh
Priority to EP23169458.9A priority patent/EP4425600A1/en
Application granted granted Critical
Publication of CN115911514B publication Critical patent/CN115911514B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池，包括：正极片，正极片包括正极集流体以及设在正极集流体相对两表面的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性材料LiNixCoyMn(1‑x‑y)O2，其中0.7≤x＜1,0＜y≤0.3,0＜x+y＜1；负极片，负极片包括负极集流体及设在负极集流体相对两表面的负极活性物质层；正极活性物质层的微观应力σ正与负极活性物质层的微观应力σ负满足0.115 Pa≤（σ正+σ负）/(σ正/σ负)≤0.165 Pa。本发明通过控制正极活性物质层和负极活性物质层的微观应力，使得正极活性物质层和负极活性物质层能够在锂离子电池充放电循环过程中保持结构稳定，从而减弱副反应的发生，进而提高了锂离子电池的循环寿命。

Description

一种锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体地，涉及一种锂离子电池。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、安全性能好、快速充放电、长循环寿命、无污染和无记忆效应等优点，被广泛应用在便捷式设备、航空航天、城市轨道交通等领域。为了消除用户续航焦虑，提升锂离子动力电池能量密度，现有技术往往采用高镍三元材料（NCM三元材料中镍含量大于等于0.7）作为正极活性材料，然而，随着镍含量的增加，电池的循环性能会明显降低。并且，循环过程中的副反应以及析锂反应也会导致负极片膨胀以及厚度反弹，从而使得锂离子电池循环过程中副反应加剧，循环寿命降低。因此，如何提高高镍含量锂离子电池的循环性能是目前锂离子电池技术领域亟待解决的关键问题。
发明内容
为解决现有技术中的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种锂离子电池，以通过合理控制正负极片活性物质层的微观应力来提高锂离子电池的循环寿命。
根据本发明的目的所提供的技术方案如下：
一种锂离子电池，包括：
正极片，正极片包括正极集流体以及设在正极集流体相对两表面的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性材料LiNixCoyMn(1-x-y)O2，其中0.7≤x＜1,0＜y≤0.3,0＜x+y＜1；
负极片，负极片包括负极集流体以及设在负极集流体相对两表面的负极活性物质层；
正极活性物质层的微观应力σ正与负极活性物质层的微观应力σ负满足0.115 Pa≤（σ正+σ负）/(σ正/σ负) ≤0.165 Pa；
其中，σ正＝E正*β正/4tanθ正，E正为正极活性物质层的杨氏模量，β正为正极片的XRD谱图上（003）衍射峰的半峰宽，θ正为正极片的XRD谱图上（003）衍射峰的衍射角；
σ负＝E负*β负/4tanθ负，E负为负极活性物质层的杨氏模量，β负为负极片的XRD谱图上（002）衍射峰的半峰宽，θ负为负极片的XRD谱图上（002）衍射峰的衍射角。
本发明通过控制正极活性物质层和负极活性物质层的微观应力，使得正极活性物质层和负极活性物质层能够在锂离子电池充放电循环过程中保持结构稳定，从而减弱副反应的发生，进而提高了锂离子电池的循环寿命。
具体实施方式
为了使本领域技术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。
本发明提供一种锂离子电池，包括：
正极片，正极片包括正极集流体以及设在正极集流体相对两表面的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性材料LiNixCoyMn(1-x-y)O2，其中0.7≤x＜1,0＜y≤0.3,0＜x+y＜1；
负极片，负极片包括负极集流体以及设在负极集流体相对两表面的负极活性物质层；
正极活性物质层的微观应力σ正与负极活性物质层的微观应力σ负满足0.115 Pa≤（σ正+σ负）/(σ正/σ负) ≤0.165 Pa；
其中，σ正＝E正*β正/4tanθ正，E正为正极活性物质层的杨氏模量，β正为正极片的XRD谱图上（003）衍射峰的半峰宽，θ正为正极片的XRD谱图上（003）衍射峰的衍射角；
σ负＝E负*β负/4tanθ负，E负为负极活性物质层的杨氏模量，β负为负极片的XRD谱图上（002）衍射峰的半峰宽，θ负为负极片的XRD谱图上（002）衍射峰的衍射角。
在对锂离子电池的循环性能研究中发现，极片活性物质层的微观应力是一个非常关键的影响因素。其中，微观应力主要通过影响正负极活性材料的晶体结构来影响锂离子电池的循环寿命。
当微观应力过大时，锂离子电池循环过程中，正极活性材料会随着锂离子的脱嵌而发生剧烈的晶格膨胀和/或收缩，尤其是当LiNixCoyMn(1-x-y)O2材料中镍含量X≥0.7时，三元材料发挥克容量更高，脱锂量更大，较高的镍含量导致镍锂混排程度增加，且材料在电化学循环过程中更容易发生从H2相到H3相的不可逆相变，更容易引起活性材料的结构退化，更容易形成微裂纹，体积各向异性变化程度较大，活性材料结构变化导致危机活性涂层微观应力更大，从而在充放电循环过程中明显脱落，导致电池循环性能降低。同时，循环过程中的副反应以及析锂反应也会导致负极片膨胀以及厚度反弹，从而随着循环过程中应力的不断累积，正负极活性材料会出现结构被破坏以及机械裂纹等缺陷，严重时正负极活性材料的晶体结构会被破坏，正负极活性材料的结构稳定性减弱，进而使得锂离子电池循环过程中副反应加剧，循环寿命降低。
当微观应力过小时，正负极活性材料的内部结构不够致密，锂离子电池循环过程中，正负极片会过度膨胀而导致应力快速累积，进而影响循环寿命。
此外，若正极片活性物质层的微观应力相较于负极片大到一定程度，正极片会过度挤压负极片，从而导致正负极片局部不能被电解液浸润而发生极化，进而导致界面副反应加剧，循环寿命降低。
因此，合理控制正负极片活性物质层的微观应力至关重要。
本发明通过控制正极活性物质层和负极活性物质层的微观应力，使得正极活性物质层和负极活性物质层能够在锂离子电池充放电循环过程中保持结构稳定，从而减弱副反应的发生，进而提高了锂离子电池的循环寿命。
在本发明的一些实施例中，正极活性物质层的微观应力σ正与负极活性物质层的微观应力σ负进一步优选0.120 Pa≤（σ正+σ负）/(σ正/σ负) ≤0.145 Pa。微观应力参照实施例中所给出的方法进行测试。
在本发明的一些实施例中，正极活性物质层的微观应力σ正可以为0.085 Pa -0.145 Pa，可以通过控制工艺条件如氨水浓度、反应温度、pH值等，改善三元前驱体的结构疏松度以及内部孔隙分布情况，从而得到微观应力在合适范围内的正极活性材料，通过调整正极活性材料的微观应力来调整正极活性物质层的微观应力。
在本发明的一些实施例中，负极活性物质层的微观应力σ负可以为0.07 Pa -0.088Pa，可以通过调节单颗粒材料与二次颗粒材料的比例、粒径D50等，控制负极活性材料的晶体结构和空间排布，从而得到微观应力在合适范围内的负极活性材料，通过控制负极活性材料的微观应力来控制负极活性物质层的微观应力。
在本发明的一些实施例中，进一步通过控制正极片制备过程中正极片的双面面密度为300-330g/m2以提高电池能量密度，控制正极片的压实密度为3.4-3.65g/cm3，以提高正极活性材料的致密性，进而提高正极活性物质层的微观应力，使正极活性材料结构更加稳定；优选地，正极片的双面面密度在312-320g/m2范围内、压实密度在3.45-3.55g/cm3范围内。
在本发明的一些实施例中，进一步通过控制负极片的双面面密度为160-230g/m2以提高电池能量密度，控制负极片的压实密度为1.5-1.72g/cm3以提高负极活性材料的致密性，进而提高负极活性物质层的微观应力，提高负极活性材料的结构稳定性；优选地，负极片双面面密度在180-220g/m2范围内、压实密度在1.63-1.68g/cm3范围内。
由此，正负极活性材料均具有较高的结构稳定性，在锂离子电池循环过程中，正负极活性材料的结构不易被破坏，从而减少了副反应的发生，进而提高了锂离子电池的循环性能。
本发明提供的一种锂离子电池包括正极片和负极片，正极片包括正极集流体以及设在正极集流体相对两表面的正极活性物质层，负极片包括负极集流体以及设在负极集流体相对两表面的负极活性物质层。
【正极片】
（1）正极集流体
本发明对正极集流体没有特别限制，只要其具有导电性而不会在电池中造成不利的化学变化即可，并且可以使用例如：不锈钢、铝、镍、钛、烧制碳；或经碳、镍、钛、银等中的一种表面处理过的铝或不锈钢。
（2）正极活性物质层
正极活性物质层包括正极活性材料LiNixCoyMn(1-x-y)O2，其中0.7≤x＜1,0＜y≤0.3,0＜x+y＜1；在本发明的一些实施例中，锂源包括氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂或硝酸锂中的至少一种；和/或，镍源包括硫酸镍、醋酸镍或硝酸镍中的至少一种；和/或，钴源包括硫酸钴、醋酸钴或硝酸钴中的至少一种；和/或，锰源包括硫酸锰、醋酸锰或硝酸锰中的至少一种。
此外，还可以对正极活性材料进行包覆工艺，具体的，采用干法包覆（高温固相法）将包覆材料包覆在正极活性材料表面，正极活性材料的表面部分或全部包覆有包覆材料所形成的包覆层。包覆元素源包括硝酸铝、硝酸钛、硝酸钴、硝酸钨、硝酸钇、氧化硅、氧化硼、五氧化二磷或氧化铝中的至少一种。
除了上述正极活性材料之外，正极活性物质层还可以包含导电剂和粘结剂。
（3）导电剂
导电剂用于在电极中提供导电性，其中可以使用任何导电剂而没有特别限制，只要它具有合适的电子传导性而在电池中不引起不利的化学变化即可，优选碳纳米纤维等碳纤维、乙炔黑及科琴黑等碳黑、活性炭、石墨、中孔碳、富勒烯类、以及碳纳米管等碳材料。
（4）正极粘结剂
粘结剂改善正极活性材料粒子之间的粘附性和正极活性材料与集流体之间的粘附性。因此，在实施方式中适合使用的粘结剂为含氟聚烯烃类粘结剂，含氟聚烯烃类粘结剂可以是包括但不限于聚偏氟乙烯(PVDF)、偏氟乙烯共聚物或它们的改性(例如，羧酸、丙烯酸、丙烯腈等改性)衍生物等。
1）正极活性材料制备
根据LiNixCoyMn(1-x-y)O2中锂、镍、钴、锰的摩尔比称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及碳酸锂，将配方量的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及氢氧化钠分别加入搅拌罐中配置成溶液并转移至存储罐，然后将存储罐内的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液和氢氧化钠溶液流转至反应釜内在氮气保护下进行加热，控制反应釜内络合剂氨水的浓度为0.3-0.5mol/L、pH为10-12.5、温度为40-50℃，反应结束后陈化、过滤、洗涤、干燥、过筛、除磁，得到三元前驱体，然后将配方量的三元前驱体与碳酸锂混合后进行固相烧结，即可得到LiNixCoyMn(1-x-y)O2。
2）正极片制备
将制备的正极活性材料、导电剂、粘结剂进行合浆，并控制浆料固含量为60-75%，得到正极浆料；将该正极浆料均匀涂布在正极集流体上并烘干，然后经辊压得到正极片。
【负极片】
（1）负极集流体
本发明对负极集流体没有特别限制，只要其具有高的导电性且在电池中不引起不利的化学变化即可，可以是本领域各种适用于作为电化学储能装置负极集流体的材料，例如，包括但不限于金属箔，更具体可以是包括但不限于铜箔。
（2）负极活性物质层
负极活性物质层包括负极活性材料，负极活性材料可以是本领域各种适用于电化学储能装置的负极活性材料，例如，优选使用碳材料，碳材料优选石墨。在本发明的一些实施例中可以为石墨单颗粒与石墨二次颗粒的混合物，混合比例可以为(55-70):(30-45)。
除了负极活性材料之外，负极活性物质层还选择性包含粘结剂和导电剂。
粘结剂的作用是将负极活性材料粒子彼此粘接，以及将负极活性物质层与金属箔粘接。粘结剂可以是聚合物材料，例如聚丙烯酸（PAA）、丁苯橡胶(SBR)等。
导电剂可优选碳纳米纤维等碳纤维、乙炔黑及科琴黑等碳黑、活性炭、中孔碳、富勒烯类、以及碳纳米管等碳材料。
负极活性物质层还可选择性包含增稠剂，增稠剂可以包括羧甲基纤维素钠。
1）负极活性材料制备
石墨单颗粒材料制备：将石油焦原料破碎处理，经粗碎、精碎分级处理后进行石墨化处理，然后经筛分得到石墨单颗粒；
石墨二次颗粒材料制备：将石油焦原料经粗碎、精碎分级后与沥青混合，再进行碳化和石墨化处理，然后筛分得到石墨二次颗粒；
将上述石墨单颗粒与石墨二次颗粒按质量比(55-70):(30-45)进行混合，得到负极活性材料。
2）负极片制备
将配方量的负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂混合，加入去离子水，搅拌，得到负极浆料；将该负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，辊压，得到负极片。
在本发明的一些实施例中，负极片中的石墨材料的粒径D50优选为7.0-15.0μm。其中，粒径D50使用激光粒度仪测试。
【锂离子电池】
将正极片、隔离膜、负极片依次层叠、入壳，然后进行注液、封装、静置、化成、定容等工序，得到锂离子电池。
其中，隔离膜可以是本领域各种适用于电化学储能装置隔离膜的材料，例如，可以是包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、芳纶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯和天然纤维中的一种或多种的组合，也可以使用具有耐热性树脂层的陶瓷隔膜。
电解液可以是本领域各种适用于电化学储能装置的电解液，例如，电解液通常包括电解质和溶剂，电解质通常可以包括锂盐，更具体的，锂盐可以是无机锂盐和/或有机锂盐。电解液的溶剂通常为非水溶剂，优选可以为有机溶剂，具体可以是包括但不限于碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸戊烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯或它们的卤代衍生物中的一种或多种的组合。
实施例1
1）正极活性材料制备
根据LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2中锂、镍、钴、锰的摩尔比称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及碳酸锂，将配方量的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及氢氧化钠分别加入搅拌罐中配置成溶液并转移至存储罐，然后将存储罐内的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液和氢氧化钠溶液流转至反应釜内在氮气保护下进行加热，控制反应釜内络合剂氨水的浓度为0.4mol/L、pH为12.5、温度为45℃，反应结束后陈化、过滤、洗涤、干燥、过筛、除磁，得到三元前驱体，然后将三元前驱体与碳酸锂以摩尔比为1:1.06的比例在高速混合机中进行混合，将混合好的物料置于烧结炉中进行烧结，以15℃/min的速率进行升温，直到烧结炉内温度达到510℃，然后在该温度下预烧结4h，再以20℃/min的速率升温至800℃，并在该温度下烧结10h，接着自然冷却至室温，取出烧结物，粉碎，即可得到LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2。
2）正极片制备
将步骤1）制备的LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2、Super P、导电剂碳纳米管、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比97.5:1:0.5:1进行合浆，并控制浆料固含量为70%，得到正极浆料；将该正极浆料均匀涂布在铝箔上并烘干，然后经辊压得到双面面密度为328g/m2、压实密度为3.6g/cm3的正极片。
3）负极活性材料制备
石墨单颗粒材料制备：将石油焦原料破碎处理，经粗碎、精碎分级处理后，在3000℃条件下进行30h石墨化处理，然后经筛分得到石墨单颗粒。
石墨二次颗粒材料制备：
a.石油焦原料经机械粉碎、分级去细粉；
b.将粉碎料与沥青以质量比100:5在混合机中充分混合30min；
c.将混合料在氮气保护的反应釜中以700℃碳化处理10h；
d.然后在氮气保护的反应釜中以3000℃石墨化处理30h，筛分得到人造石墨二次颗粒。
将上述石墨单颗粒与石墨二次颗粒按质量比60:40进行混合，得到粒径D50为14.6μm的石墨材料。
4）负极片制备
按96.1:0.8:1.5:1.6的质量比称取步骤3）制备的石墨材料、Super P、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸（PAA），将配方量的石墨材料和Super P加入5L的搅拌釜内进行干混搅拌，得到干粉；将配方量的羧甲基纤维素钠（CMC）溶于去离子水中，以1800rmp的转速自转分散120min，得到固含量为1.4%的CMC胶液；取干粉、50% CMC胶液、去离子水和增塑剂混合搅拌分散60min，再加入剩余50% CMC胶液和去离子水，继续搅拌60min，然后加入配方量的PAA搅拌60min，最后加入适量去离子水调整浆料粘度为3000-5000mPa.s,并控制浆料固含量为50%，得到负极浆料；将该负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，辊压，得到双面面密度为230g/m2、压实密度为1.72g/cm3的负极片。
5）电池制备
将步骤2）的正极片、陶瓷隔膜、步骤4）的负极片依次层叠、入壳，然后进行注液、封装、静置、化成、定容等工序，得到本实施例的锂离子电池。其中，电解液制备过程为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯按体积比1:1:1混合得到有机溶剂，然后向此有机溶剂中加入充分干燥的锂盐LiPF6，搅拌至锂盐LiPF6完全溶解，以配置得到锂盐LiPF6浓度为1mol/L的电解液。
实施例2
1）正极活性材料制备
根据LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2中锂、镍、钴、锰的摩尔比称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及碳酸锂，将配方量的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及氢氧化钠分别加入搅拌罐中配置成溶液并转移至存储罐，然后将存储罐内的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液和氢氧化钠溶液流转至反应釜内在氮气保护下进行加热，控制反应釜内络合剂氨水的浓度为0.5mol/L、pH为10、温度为40℃，反应结束后陈化、过滤、洗涤、干燥、过筛、除磁，得到三元前驱体，然后将三元前驱体与碳酸锂以摩尔比为1:1.05的比例在高速混合机中进行混合，将混合好的物料置于烧结炉中进行烧结，以15℃/min的速率进行升温，直到烧结炉内温度达到510℃，然后在该温度下预烧结4h，再以20℃/min的速率升温至800℃，并在该温度下烧结10h，接着自然冷却至室温，取出烧结物，粉碎，即可得到LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。
2）正极片制备
将步骤1）制备的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、Super P、导电剂碳纳米管、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比97.5:1:0.5:1进行合浆，并控制浆料固含量为70%，得到正极浆料；将该正极浆料均匀涂布在铝箔上并烘干，然后经辊压得到双面面密度为302g/m2、压实密度为3.4g/cm3的正极片。
3）负极活性材料制备
石墨单颗粒材料制备：将石油焦原料破碎处理，经粗碎、精碎分级处理后，在3000℃条件下进行30h石墨化处理，然后经筛分得到石墨单颗粒。
石墨二次颗粒材料制备：
a.石油焦原料经机械粉碎、分级去细粉；
b.将粉碎料与沥青以质量比100:5在混合机中充分混合30min；
c.将混合料在氮气保护的反应釜中以700℃碳化处理10h；
d.然后在氮气保护的反应釜中以3000℃石墨化处理30h，筛分得到人造石墨二次颗粒。
将上述石墨单颗粒与石墨二次颗粒按质量比60:40进行混合，得到粒径D50为14.6μm的石墨材料。
4）负极片制备
按96.1:0.8:1.5:1.6的质量比称取步骤3）制备的石墨材料、Super P、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸（PAA），将配方量的石墨材料和Super P加入5L的搅拌釜内进行干混搅拌，得到干粉；将配方量的羧甲基纤维素钠（CMC）溶于去离子水中，以1800rmp的转速自转分散120min，得到固含量为1.4%的CMC胶液；取干粉、50% CMC胶液、去离子水和增塑剂混合搅拌分散60min，再加入剩余50% CMC胶液和去离子水，继续搅拌60min，然后加入配方量的PAA搅拌60min，最后加入适量去离子水调整浆料粘度为3000-5000mPa.s,并控制浆料固含量为50%，得到负极浆料；将该负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，辊压，得到双面面密度为160g/m2、压实密度为1.53g/cm3的负极片。
5）电池制备
将步骤2）的正极片、陶瓷隔膜、步骤4）的负极片依次层叠、入壳，然后进行注液、封装、静置、化成、定容等工序，得到本实施例的锂离子电池。其中，电解液制备过程为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯按体积比1:1:1混合得到有机溶剂，然后向此有机溶剂中加入充分干燥的锂盐LiPF6，搅拌至锂盐LiPF6完全溶解，以配置得到锂盐LiPF6浓度为1mol/L的电解液。
实施例3
1）正极活性材料制备
根据LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2中锂、镍、钴、锰的摩尔比称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及碳酸锂，将配方量的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及氢氧化钠分别加入搅拌罐中配置成溶液并转移至存储罐，然后将存储罐内的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液和氢氧化钠溶液流转至反应釜内在氮气保护下进行加热，控制反应釜内络合剂氨水的浓度为0.3mol/L、pH为10.5、温度为45℃，反应结束后陈化、过滤、洗涤、干燥、过筛、除磁，得到三元前驱体，然后将三元前驱体与碳酸锂以摩尔比为1:1.04的比例在高速混合机中进行混合，将混合好的物料置于烧结炉中进行烧结，以15℃/min的速率进行升温，直到烧结炉内温度达到510℃，然后在该温度下预烧结4h，再以20℃/min的速率升温至800℃，并在该温度下烧结10h，接着自然冷却至室温，取出烧结物，粉碎，即可得到LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2。
2）正极片制备
将步骤1）制备的LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2、Super P、导电剂碳纳米管、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比97.5:1:0.5:1进行合浆，并控制浆料固含量为70%，得到正极浆料；将该正极浆料均匀涂布在铝箔上并烘干，然后经辊压得到双面面密度为312g/m2、压实密度为3.45g/cm3的正极片。
3）负极活性材料制备
石墨单颗粒材料制备：将石油焦原料破碎处理，经粗碎、精碎分级处理后在3000℃条件下进行30h石墨化处理，然后经筛分得到石墨单颗粒。
石墨二次颗粒材料制备：
a.石油焦原料经机械粉碎、分级去细粉；
b.将粉碎料与沥青以质量比100:5在混合机中充分混合30min；
c.将混合料在氮气保护的反应釜中以700℃碳化处理10h；
d.然后在氮气保护的反应釜中以3000℃石墨化处理30h，筛分得到人造石墨二次颗粒。
将上述石墨单颗粒与石墨二次颗粒按质量比70:30进行混合，得到粒径D50为14.3μm的石墨材料。
4）负极片制备
按96.1:0.8:1.5:1.6的质量比称取步骤3）制备的石墨材料、Super P、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸（PAA），将配方量的石墨材料和Super P加入5L的搅拌釜内进行干混搅拌，得到干粉；将配方量的羧甲基纤维素钠（CMC）溶于去离子水中，以1800rmp的转速自转分散120min，得到固含量为1.4%的CMC胶液；取干粉、50% CMC胶液、去离子水和增塑剂混合搅拌分散60min，再加入剩余50% CMC胶液和去离子水，继续搅拌60min，然后加入配方量的PAA搅拌60min，最后加入适量去离子水调整浆料粘度为3000-5000mPa.s,并控制浆料固含量为50%，得到负极浆料；将该负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，辊压，得到双面面密度为220g/m2、压实密度为1.68g/cm3的负极片。
5）电池制备
将步骤2）的正极片、陶瓷隔膜、步骤4）的负极片依次层叠、入壳，然后进行注液、封装、静置、化成、定容等工序，得到本实施例的锂离子电池。其中，电解液制备过程为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯按体积比1:1:1混合得到有机溶剂，然后向此有机溶剂中加入充分干燥的锂盐LiPF6，搅拌至锂盐LiPF6完全溶解，以配置得到锂盐LiPF6浓度为1mol/L的电解液。
实施例4
1）正极活性材料制备
根据LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2中锂、镍、钴、锰的摩尔比称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及碳酸锂，将配方量的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及氢氧化钠分别加入搅拌罐中配置成溶液并转移至存储罐，然后将存储罐内的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液和氢氧化钠溶液流转至反应釜内在氮气保护下进行加热，控制反应釜内络合剂氨水的浓度为0.4mol/L、pH为10.0、温度为50℃，反应结束后陈化、过滤、洗涤、干燥、过筛、除磁，得到三元前驱体，然后将三元前驱体与碳酸锂以摩尔比为1:1.06的比例在高速混合机中进行混合，将混合好的物料置于烧结炉中进行烧结，以15℃/min的速率进行升温，直到烧结炉内温度达到510℃，然后在该温度下预烧结4h，再以20℃/min的速率升温至800℃，并在该温度下烧结10h，接着自然冷却至室温，取出烧结物，粉碎，即可得到LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2。
2）正极片制备
将步骤1）制备的LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2、Super P、导电剂碳纳米管、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比97.5:1:0.5:1进行合浆，并控制浆料固含量为70%，得到正极浆料；将该正极浆料均匀涂布在铝箔上并烘干，然后经辊压得到双面面密度为320g/m2、压实密度为3.55g/cm3的正极片。
3）负极活性材料制备
石墨单颗粒材料制备：将石油焦原料破碎处理，经粗碎、精碎分级处理后在3000℃条件下进行30h石墨化处理，然后经筛分得到石墨单颗粒。
石墨二次颗粒材料制备：
a.石油焦原料经机械粉碎、分级去细粉；
b.将粉碎料与沥青以质量比100:5在混合机中充分混合30min；
c.将混合料在氮气保护的反应釜中以700℃碳化处理10h；
d.然后在氮气保护的反应釜中以3000℃石墨化处理30h，筛分得到人造石墨二次颗粒。
将上述石墨单颗粒与石墨二次颗粒按质量比55:45进行混合，得到粒径D50为7.8μm的石墨材料。
4）负极片制备
按96.1:0.8:1.5:1.6的质量比称取步骤3）制备的石墨材料、Super P、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸（PAA），将配方量的石墨材料和Super P加入5L的搅拌釜内进行干混搅拌，得到干粉；将配方量的羧甲基纤维素钠（CMC）溶于去离子水中，以1800rmp的转速自转分散120min，得到固含量为1.4%的CMC胶液；取干粉、50% CMC胶液、去离子水和增塑剂混合搅拌分散60min，再加入剩余50% CMC胶液和去离子水，继续搅拌60min，然后加入配方量的PAA搅拌60min，最后加入适量去离子水调整浆料粘度为3000-5000mPa.s,并控制浆料固含量为50%，得到负极浆料；将该负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，辊压，得到双面面密度为180g/m2、压实密度为1.63g/cm3的负极片。
5）电池制备
将步骤2）的正极片、陶瓷隔膜、步骤4）的负极片依次层叠、入壳，然后进行注液、封装、静置、化成、定容等工序，得到本实施例的锂离子电池。其中，电解液制备过程为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯按体积比1:1:1混合得到有机溶剂，然后向此有机溶剂中加入充分干燥的锂盐LiPF6，搅拌至锂盐LiPF6完全溶解，以配置得到锂盐LiPF6浓度为1mol/L的电解液。
对比例1
1）正极活性材料制备
根据LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2中锂、镍、钴、锰的摩尔比称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及碳酸锂，将配方量的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及氢氧化钠分别加入搅拌罐中配置成溶液并转移至存储罐，然后将存储罐内的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液和氢氧化钠溶液流转至反应釜内在氮气保护下进行加热，控制反应釜内络合剂氨水的浓度为0.8mol/L、pH为13、温度为60℃，反应结束后陈化、过滤、洗涤、干燥、过筛、除磁，得到三元前驱体，然后将三元前驱体与碳酸锂以摩尔比为1:1.06的比例在高速混合机中进行混合，将混合好的物料置于烧结炉中进行烧结，以15℃/min的速率进行升温，直到烧结炉内温度达到510℃，然后在该温度下预烧结4h，再以20℃/min的速率升温至800℃，并在该温度下烧结10h，接着自然冷却至室温，取出烧结物，粉碎，即可得到LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2。
2）正极片制备
将步骤1）制备的LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2、Super P、导电剂碳纳米管、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比97.5:1:0.5:1进行合浆，并控制浆料固含量为70%，得到正极浆料；将该正极浆料均匀涂布在铝箔上并烘干，然后经辊压得到双面面密度为354g/m2、压实密度为3.55g/cm3的正极片。
3）负极活性材料制备
石墨单颗粒材料制备：将石油焦原料破碎处理，经粗碎、精碎分级处理后在3000℃条件下进行30h石墨化处理，然后经筛分得到石墨单颗粒。
石墨二次颗粒材料制备：
a.石油焦原料经机械粉碎、分级去细粉；
b.将粉碎料与沥青以质量比100:5在混合机中充分混合30min；
c.将混合料在氮气保护的反应釜中以700℃碳化处理10h；
d.然后在氮气保护的反应釜中以3000℃石墨化处理30h，筛分得到人造石墨二次颗粒。
将上述石墨单颗粒与石墨二次颗粒按质量比70:30进行混合，得到粒径D50为11.5μm的石墨材料。
4）负极片制备
按96.1:0.8:1.5:1.6的质量比称取步骤3）制备的石墨材料、Super P、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸（PAA），将配方量的石墨材料和Super P加入5L的搅拌釜内进行干混搅拌，得到干粉；将配方量的羧甲基纤维素钠（CMC）溶于去离子水中，以1800rmp的转速自转分散120min，得到固含量为1.4%的CMC胶液；取干粉、50% CMC胶液、去离子水和增塑剂混合搅拌分散60min，再加入剩余50% CMC胶液和去离子水，继续搅拌60min，然后加入配方量的PAA搅拌60min，最后加入适量去离子水调整浆料粘度为3000-5000mPa.s,并控制浆料固含量为50%，得到负极浆料；将该负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，辊压，得到双面面密度为200g/m2、压实密度为1.65g/cm3的负极片。
5）电池制备
将步骤2）的正极片、陶瓷隔膜、步骤4）的负极片依次层叠、入壳，然后进行注液、封装、静置、化成、定容等工序，得到本实施例的锂离子电池。其中，电解液制备过程为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯按体积比1:1:1混合得到有机溶剂，然后向此有机溶剂中加入充分干燥的锂盐LiPF6，搅拌至锂盐LiPF6完全溶解，以配置得到锂盐LiPF6浓度为1mol/L的电解液。
对比例2
1）正极活性材料制备
根据LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2中锂、镍、钴、锰的摩尔比称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及碳酸锂，将配方量的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及氢氧化钠分别加入搅拌罐中配置成溶液并转移至存储罐，然后将存储罐内的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液和氢氧化钠溶液流转至反应釜内在氮气保护下进行加热，控制反应釜内络合剂氨水的浓度为0.2mol/L、pH为9、温度为30℃，反应结束后陈化、过滤、洗涤、干燥、过筛、除磁，得到三元前驱体，然后将三元前驱体与碳酸锂以摩尔比为1:1.06的比例在高速混合机中进行混合，将混合好的物料置于烧结炉中进行烧结，以15℃/min的速率进行升温，直到烧结炉内温度达到510℃，然后在该温度下预烧结4h，再以20℃/min的速率升温至800℃，并在该温度下烧结10h，接着自然冷却至室温，取出烧结物，粉碎，即可得到LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2。
2）正极片制备
将步骤1）制备的LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2、Super P、导电剂碳纳米管、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比97.5:1:0.5:1进行合浆，并控制浆料固含量为70%，得到正极浆料；将该正极浆料均匀涂布在铝箔上并烘干，然后经辊压得到双面面密度为280g/m2、压实密度为3.3g/cm3的正极片。
3）负极活性材料制备
石墨单颗粒材料制备：将石油焦原料破碎处理，经粗碎、精碎分级处理后在3000℃条件下进行30h石墨化处理，然后经筛分得到石墨单颗粒。
石墨二次颗粒材料制备：
a.石油焦原料经机械粉碎、分级去细粉；
b.将粉碎料与沥青以质量比100:5在混合机中充分混合30min；
c.将混合料在氮气保护的反应釜中以700℃碳化处理10h；
d.然后在氮气保护的反应釜中以3000℃石墨化处理30h，筛分得到人造石墨二次颗粒。
将上述石墨单颗粒与石墨二次颗粒按质量比70:30进行混合，得到粒径D50为12.7μm的石墨材料。
4）负极片制备
按96.1:0.8:1.5:1.6的质量比称取步骤3）制备的石墨材料、Super P、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸（PAA），将配方量的石墨材料和Super P加入5L的搅拌釜内进行干混搅拌，得到干粉；将配方量的羧甲基纤维素钠（CMC）溶于去离子水中，以1800rmp的转速自转分散120min，得到固含量为1.4%的CMC胶液；取干粉、50% CMC胶液、去离子水和增塑剂混合搅拌分散60min，再加入剩余50% CMC胶液和去离子水，继续搅拌60min，然后加入配方量的PAA搅拌60min，最后加入适量去离子水调整浆料粘度为3000-5000mPa.s,并控制浆料固含量为50%，得到负极浆料；将该负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，辊压，得到双面面密度为200g/m2、压实密度为1.55g/cm3的负极片。
5）电池制备
将步骤2）的正极片、陶瓷隔膜、步骤4）的负极片依次层叠、入壳，然后进行注液、封装、静置、化成、定容等工序，得到本实施例的锂离子电池。其中，电解液制备过程为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯按体积比1:1:1混合得到有机溶剂，然后向此有机溶剂中加入充分干燥的锂盐LiPF6，搅拌至锂盐LiPF6完全溶解，以配置得到锂盐LiPF6浓度为1mol/L的电解液。
对比例3
1）正极活性材料制备
根据LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2中锂、镍、钴、锰的摩尔比称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及碳酸锂，将配方量的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及氢氧化钠分别加入搅拌罐中配置成溶液并转移至存储罐，然后将存储罐内的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液和氢氧化钠溶液流转至反应釜内在氮气保护下进行加热，控制反应釜内络合剂氨水的浓度为0.3mol/L、pH为10.5、温度为45℃，反应结束后陈化、过滤、洗涤、干燥、过筛、除磁，得到三元前驱体，然后将三元前驱体与碳酸锂以摩尔比为1:1.05的比例在高速混合机中进行混合，将混合好的物料置于烧结炉中进行烧结，以15℃/min的速率进行升温，直到烧结炉内温度达到510℃，然后在该温度下预烧结4h，再以20℃/min的速率升温至800℃，并在该温度下烧结10h，接着自然冷却至室温，取出烧结物，粉碎，即可得到LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。
2）正极片制备
将步骤1）制备的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、Super P、导电剂碳纳米管、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比97.5:1:0.5:1进行合浆，并控制浆料固含量为70%，得到正极浆料；将该正极浆料均匀涂布在铝箔上并烘干，然后经辊压得到双面面密度为312g/m2、压实密度为3.45g/cm3的正极片。
3）负极活性材料制备
石墨单颗粒材料制备：将石油焦原料破碎处理，经粗碎、精碎分级处理后在3000℃条件下进行30h石墨化处理，然后经筛分得到石墨单颗粒。
石墨二次颗粒材料制备：
a.石油焦原料经机械粉碎、分级去细粉；
b.将粉碎料与沥青以质量比100:5在混合机中充分混合30min；
c.将混合料在氮气保护的反应釜中以700℃碳化处理10h；
d.然后在氮气保护的反应釜中以3000℃石墨化处理30h，筛分得到人造石墨二次颗粒。
将上述石墨单颗粒与石墨二次颗粒按质量比50:50进行混合，得到粒径D50为16.8μm的石墨材料。
4）负极片制备
按96.1:0.8:1.5:1.6的质量比称取步骤3）制备的石墨材料、Super P、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸（PAA），将配方量的石墨材料和Super P加入5L的搅拌釜内进行干混搅拌，得到干粉；将配方量的羧甲基纤维素钠（CMC）溶于去离子水中，以1800rmp的转速自转分散120min，得到固含量为1.4%的CMC胶液；取干粉、50% CMC胶液、去离子水和增塑剂混合搅拌分散60min，再加入剩余50% CMC胶液和去离子水，继续搅拌60min，然后加入配方量的PAA搅拌60min，最后加入适量去离子水调整浆料粘度为3000-5000mPa.s,并控制浆料固含量为50%，得到负极浆料；将该负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，辊压，得到双面面密度为240g/m2、压实密度为1.70g/cm3的负极片。
5）电池制备
将步骤2）的正极片、陶瓷隔膜、步骤4）的负极片依次层叠、入壳，然后进行注液、封装、静置、化成、定容等工序，得到本实施例的锂离子电池。其中，电解液制备过程为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯按体积比1:1:1混合得到有机溶剂，然后向此有机溶剂中加入充分干燥的锂盐LiPF6，搅拌至锂盐LiPF6完全溶解，以配置得到锂盐LiPF6浓度为1mol/L的电解液。
对比例4
1）正极活性材料制备
根据LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2中锂、镍、钴、锰的摩尔比称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及碳酸锂，将配方量的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰以及氢氧化钠分别加入搅拌罐中配置成溶液并转移至存储罐，然后将存储罐内的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液和氢氧化钠溶液流转至反应釜内在氮气保护下进行加热，控制反应釜内络合剂氨水的浓度为0.3mol/L、pH为10.5、温度为45℃，反应结束后陈化、过滤、洗涤、干燥、过筛、除磁，得到三元前驱体，然后将三元前驱体与碳酸锂以摩尔比为1:1.04的比例在高速混合机中进行混合，将混合好的物料置于烧结炉中进行烧结，以15℃/min的速率进行升温，直到烧结炉内温度达到510℃，然后在该温度下预烧结4h，再以20℃/min的速率升温至800℃，并在该温度下烧结10h，接着自然冷却至室温，取出烧结物，粉碎，即可得到LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2。
2）正极片制备
将步骤1）制备的LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2、Super P、导电剂碳纳米管、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比97.5:1:0.5:1进行合浆，并控制浆料固含量为70%，得到正极浆料；将该正极浆料均匀涂布在铝箔上并烘干，然后经辊压得到双面面密度为312g/m2、压实密度为3.45g/cm3的正极片。
3）负极活性材料制备
石墨单颗粒材料制备：将石油焦原料破碎处理，经粗碎、精碎分级处理后在3000℃条件下进行30h石墨化处理，然后经筛分得到石墨单颗粒。
石墨二次颗粒材料制备：
a.石油焦原料经机械粉碎、分级去细粉；
b.将粉碎料与沥青以质量比100:5在混合机中充分混合30min；
c.将混合料在氮气保护的反应釜中以700℃碳化处理10h；
d.然后在氮气保护的反应釜中以3000℃石墨化处理30h，筛分得到人造石墨二次颗粒。
将上述石墨单颗粒与石墨二次颗粒按质量比75:25进行混合，得到粒径D50为6.3μm的石墨材料。
4）负极片制备
按96.1:0.8:1.5:1.6的质量比称取步骤3）制备的石墨材料、Super P、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸（PAA），将配方量的石墨材料和Super P加入5L的搅拌釜内进行干混搅拌，得到干粉；将配方量的羧甲基纤维素钠（CMC）溶于去离子水中，以1800rmp的转速自转分散120min，得到固含量为1.4%的CMC胶液；取干粉、50% CMC胶液、去离子水和增塑剂混合搅拌分散60min，再加入剩余50% CMC胶液和去离子水，继续搅拌60min，然后加入配方量的PAA搅拌60min，最后加入适量去离子水调整浆料粘度为3000-5000mPa.s,并控制浆料固含量为50%，得到负极浆料；将该负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，辊压，得到双面面密度为150g/m2、压实密度为1.45g/cm3的负极片。
5）电池制备
将步骤2）的正极片、陶瓷隔膜、步骤4）的负极片依次层叠、入壳，然后进行注液、封装、静置、化成、定容等工序，得到本实施例的锂离子电池。其中，电解液制备过程为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯按体积比1:1:1混合得到有机溶剂，然后向此有机溶剂中加入充分干燥的锂盐LiPF6，搅拌至锂盐LiPF6完全溶解，以配置得到锂盐LiPF6浓度为1mol/L的电解液。
表1为实施例1-4以及对比例1-4的正负极片的参数特征。
表1
性能测试与分析
1、测试对象：实施例1-4、对比例1-4制备的正极片、负极片和锂离子电池。
2、测试项目
1）杨氏模量测试（E正为正极活性物质层的杨氏模量，E负为负极活性物质层的杨氏模量）
采用扫描电子显微镜/扫描探针显微镜联合测试系统(SEM/SPM)测定杨氏模量，测定方法如下：
分别取实施例1-4、对比例1-4的正极活性材料粉末和负极活性材料粉末用酒精稀释，放到超声振荡器离散，使颗粒分散，用吸管滴到硅基片上。将此硅基片连同碳化硅基片一同放入到SEM/SPM联合测试仪器中(碳化硅基片的作用是作为硬质基底，来校正测试时悬臂梁的弯曲量，进而可以得到施加的力的大小)，用计算机控制SPM运动系统，使扫描探针针尖接触到颗粒后，用压电陶瓷控制步进速率，使颗粒挤压针尖进行压痕实验。在针尖对颗粒进行压痕过程中，探针的悬臂梁弯曲，使激光光路发生偏转，经过计算机转化得到相应的压力值，根据压电陶瓷的移动量得到位移量，进而得到力-位移曲线。对测试得到的力-位移曲线进行分析，结合式(1)可以计算得到颗粒的折减模量E1：
式（1）
其中，e是常数，可以通过用F＝el1.5方程拟合力(F)-位移(l)曲线得到；R是针尖的半径。
进一步通过式(2)计算得到颗粒的杨氏模量E：
式（2）
其中，E2为针尖的杨氏模量，V1为样品的泊松比，V2为针尖的泊松比;
由此，即可得到正极活性物质层的杨氏模量E正以及负极活性物质层的杨氏模量E负。
2）活性物质层微观应力测试
样品处理及装填：将实施例1-4、对比例1-4同批次制备的正极片和负极片根据样品架大小裁切后固定在玻璃样品架上，然后将样品架插入X射线衍射仪的样品卡槽中，关闭样品室仓门；
测试参数设置：打开测量控制系统软件进入控制主界面，以Cu-Kα线为衍射源，设置工作电压40kV，工作电流40mA，扫描速度为10°/min，扫描范围为10°-90°；
开始测试，待测试完成且样品室内X射线已关闭时，打开样品室，将样品架取出并回收样品；
数据处理：按照平滑、滤波、扣背景对图像进行处理，分别计算(003)和（002）晶面衍射峰对应的衍射峰半峰宽β以及衍射角θ，然后根据公式σ＝E*β/4tanθ即可计算得到待测极片活性物质层的微观应力。
其中，(003)晶面衍射峰为正极活性材料的衍射峰，其微观应力为σ正，（002）晶面衍射峰为负极活性材料的衍射峰，其微观应力为σ负。
3)循环性能测试
将实施例1-4、对比例1-4制备的锂离子电池在45℃的恒温箱中进行充放电循环测试，充放电流程为：1C CC to 4.35V,CV to 0.05C，rest 10 min，1C DC to 2.75V，rest 10min;待循环至容量衰减至初始容量的90%时，记录循环圈数。
3、测试结果：参见表2。
表2
σ正（Pa） σ负（Pa） （σ正+ σ负）/( σ正/σ负) （Pa） 循环性能
实施例1 0.145 0.080 0.124 1520 cls
实施例2 0.085 0.075 0.141 1600 cls
实施例3 0.103 0.088 0.163 1430 cls
实施例4 0.110 0.070 0.115 1450 cls
对比例1 0.158 0.072 0.105 1130cls
对比例2 0.070 0.082 0.178 1100 cls
对比例3 0.103 0.097 0.188 1080 cls
对比例4 0.103 0.050 0.074 1000 cls
由表2可知，当（σ正+ σ负）/( σ正/σ负)在0.115Pa -0.165 Pa范围内时，锂离子电池具有较好的循环性能，电池容量衰减至90%时可循环1400圈以上，甚至高达1600圈。进一步地，将实施例1-4与对比例1-4进行对比可知，当σ正在0.085 Pa -0.145 Pa范围内且σ负在0.07Pa -0.088Pa范围内时，电池具有较好的循环性能。更进一步地，将实施例1-4的数据进行比较可知，当（σ正+ σ负）/( σ正/σ负)在0.120Pa -0.145 Pa范围内时，锂离子电池具有更优的循环性能。
下面结合制备工艺进行详细分析，实施例1-4制备正极活性材料时，通过控制氨水浓度在0.3-0.5mol/L范围内、反应温度在40-50℃、pH在10-12.5范围内，改善了三元前驱体的结构疏松度以及内部孔隙分布情况，再结合正极片制备过程中控制正极片的面密度在300-330g/m2范围内、压实密度在3.4-3.65g/cm3范围内，提高了正极活性材料的致密性，使其结构更加稳定；同样地，负极通过控制单颗粒材料与二次颗粒材料的比例55-70:30-45、粒径D50在7.0-15.0μm范围内、负极片面密度在160-230g/m2范围内、压实密度在1.5-1.72g/cm3范围内，提高了负极石墨材料的致密性，使得负极材料结构稳定性提高。由此，正负极材料均具有较高的结构稳定性，在锂离子电池循环过程中，正负极材料的结构不易被破坏，从而减少了副反应的发生，进而提高了锂离子电池的循环性能。
对比例1中正极活性物质层的微观应力相较于负极过大，正极片过度挤压负极片，从而导致正负极片局部不能被电解液浸润而发生极化，进而导致界面副反应加剧，循环寿命降低。对比例2中正极活性物质层的微观应力过小，正极活性材料的内部结构不够致密，对比例4中负极活性物质层的微观应力过小，负极活性材料的内部结构不够致密，从而在锂离子电池循环过程中，对比例2的正极片以及对比例4的负极片会过度膨胀而导致应力快速累积，进而影响循环寿命。对比例3中负极活性物质层的微观应力过大，负极活性材料的结构容易被破坏以及出现机械裂纹等缺陷，甚至导致负极活性材料的晶体结构被破坏，负极活性材料的稳定性减弱，使得锂离子电池循环过程中副反应加剧，循环寿命降低。
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 (10)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括：
正极片，所述正极片包括正极集流体以及设在正极集流体相对两表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料LiNixCoyMn(1-x-y)O2，其中0.7≤x＜1,0＜y≤0.3,0＜x+y＜1；
负极片，所述负极片包括负极集流体以及设在负极集流体相对两表面的负极活性物质层；
所述正极活性物质层的微观应力σ正与所述负极活性物质层的微观应力σ负满足0.115Pa≤（σ正+σ负）/(σ正/σ负) ≤0.165 Pa；
其中，σ正＝E正*β正/4tanθ正，E正为正极活性物质层的杨氏模量，β正为所述正极片的XRD谱图上（003）衍射峰的半峰宽，θ正为所述正极片的XRD谱图上（003）衍射峰的衍射角；
σ负＝E负*β负/4tanθ负，E负为负极活性物质层的杨氏模量，β负为所述负极片的XRD谱图上（002）衍射峰的半峰宽，θ负为所述负极片的XRD谱图上（002）衍射峰的衍射角。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述正极活性物质层的微观应力σ正与所述负极活性物质层的微观应力σ负满足0.120 Pa≤（σ正+σ负）/(σ正/σ负) ≤0.145 Pa。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述正极活性物质层的微观应力σ正为0.085 Pa -0.145 Pa。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述负极活性物质层的微观应力σ负为0.07 Pa -0.088 Pa。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述正极片的双面面密度为300-330g/m2，所述正极片的压实密度为3.4-3.65g/cm3。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述正极片的双面面密度为312-320g/m2，所述正极片的压实密度为3.45-3.55g/cm3。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述负极片的双面面密度为160-230g/m2，所述负极片的压实密度为1.5-1.72g/cm3。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述负极片的双面面密度为180-220g/m2，所述负极片的压实密度为1.63-1.68g/cm3。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述负极活性物质层包括石墨材料，所述石墨材料的粒径D50为7.0-15.0μm。
10.根据权利要求9所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述石墨材料包括单颗粒材料和二次颗粒材料，所述单颗粒材料与所述二次颗粒材料的质量比为（55-70）:（30-45）。
CN202310191906.5A 2023-03-02 2023-03-02 一种锂离子电池 Active CN115911514B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310191906.5A CN115911514B (zh) 2023-03-02 2023-03-02 一种锂离子电池
EP23169458.9A EP4425600A1 (en) 2023-03-02 2023-04-24 Lithium-ion battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310191906.5A CN115911514B (zh) 2023-03-02 2023-03-02 一种锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115911514A true CN115911514A (zh) 2023-04-04
CN115911514B CN115911514B (zh) 2023-05-05

Family

ID=85750269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310191906.5A Active CN115911514B (zh) 2023-03-02 2023-03-02 一种锂离子电池

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4425600A1 (zh)
CN (1) CN115911514B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112436134A (zh) * 2019-04-28 2021-03-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极活性材料及其制备方法、正极极片、锂离子二次电池和电动汽车
CN112447939A (zh) * 2019-09-02 2021-03-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极活性材料、正极极片及锂离子二次电池

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111048737B (zh) * 2018-10-15 2022-09-13 贝特瑞新材料集团股份有限公司 一种负极极片及其制备方法和锂离子电池
EP4167324A4 (en) * 2020-07-31 2023-12-06 Contemporary Amperex Technology Co., Limited SECONDARY BATTERY, PRODUCTION METHOD THEREOF AND BATTERY MODULE, BATTERY PACK AND DEVICE THEREFOR

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112436134A (zh) * 2019-04-28 2021-03-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极活性材料及其制备方法、正极极片、锂离子二次电池和电动汽车
US20220052338A1 (en) * 2019-04-28 2022-02-17 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Positive electrode active material, positive electrode plate, lithium-ion secondary battery, and apparatus
CN112447939A (zh) * 2019-09-02 2021-03-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极活性材料、正极极片及锂离子二次电池

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHUAN-YUE HU 等: "Effects of synthesis conditions on layered Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 positive-electrode via hydroxide co-precipitation method for lithium-ion batteries", 《TRANSACTIONS OF NONFERROUS METALS SOCIETY OF CHINA》 *
XIMING CHENG 等: "In Situ Stress Measurement Techniques on Li-ion Battery Electrodes: A Review", 《ENERGIES》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115911514B (zh) 2023-05-05
EP4425600A1 (en) 2024-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2918545B1 (en) Polycrystalline lithium manganese oxide particles, method for preparing same, and anode active material containing polycrystalline lithium manganese oxide particles
JP5540470B2 (ja) リチウムイオン二次電池負極用炭素粒子、リチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池
WO2022205668A1 (zh) 一种含固态电解质的高镍三元复合正极及锂离子电池
WO2023155930A1 (zh) 锂离子电池正极材料及其制备方法
JP4866611B2 (ja) 非水電解液二次電池用負極材、該負極材を用いた非水電解液二次電池用負極および非水電解液二次電池
JP5563743B2 (ja) リチウムイオン二次電池負極用炭素材料、それを用いたリチウムイオン二次電池用負極合剤及びリチウムイオン二次電池
CN112928246B (zh) 一种复合材料、其制备方法及应用
CN111052466A (zh) 二次电池用负极活性物质和二次电池
WO2024193199A1 (zh) 负极片和电池
US20240213435A1 (en) Carbon nanoparticle coating method
CN110676455A (zh) 一种镍钴锰酸锂正极材料匀浆工艺
CN112670459B (zh) 一种石墨负极材料及其制备和应用
JP2008130890A (ja) ハイブリッドキャパシタ用炭素材料、該炭素材料を用いたハイブリッドキャパシタ用電極及びハイブリッドキャパシタ
Kong et al. Electrospinning synthesis of 3D porous NiO nanorods as anode material for lithium-ion batteries
CN116062797A (zh) 一种正极材料及包含该正极材料的电池
TW202343856A (zh) 鋰離子二次電池用負極材料、鋰離子二次電池用負極材料的製造方法、鋰離子二次電池用負極及鋰離子二次電池
CN115911514B (zh) 一种锂离子电池
JP3951219B2 (ja) リチウム二次電池用負極及びその製造法並びにリチウム二次電池
JPWO2019159367A1 (ja) 炭素質粒子、リチウムイオン二次電池用負極材、リチウムイオン二次電池用負極、及びリチウムイオン二次電池
KR102587970B1 (ko) 고함량의 니켈 함유 리튬 복합전이금속 산화물 양극 활물질 입자 혼합물의 제조방법
CN114665072B (zh) 三元材料及其应用
JP2012124113A (ja) リチウムイオン二次電池用負極、およびリチウムイオン二次電池
CN118335930A (zh) 一种负极材料、负极片和电池
Yao et al. Preparation, Characterization and Lithium Storage Performance of Agglomerated ZnMn2O4 Nanoparticles
KR20240054184A (ko) 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant