CN116508190A - 锂离子电池、电池模块、电池包以及用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种锂离子电池，包括：电极组件和电解液；电极组件包括负极极片、隔离膜和正极极片，沿卷绕方向卷绕成卷绕结构；卷绕结构包括圆弧形弯折部，圆弧形弯折部至少包括：第一弯折部和第二弯折部；设锂离子电池的拐角析锂系数β满足0.015≤β＝R/(R+L)≤0.95，R为第一弯折部的负极集流体的凸面的最小曲率半径，L为第一弯折部的负极集流体的凸面与第二弯折部的正极集流体的凹面之间的最短距离，电解液包含氟磺酸盐类和/或二氟磷酸盐类物质，并且，氟磺酸盐类和/或二氟磷酸盐类物质在电解液中的质量百分含量w％与拐角析锂系数β满足0.01≤w×β≤20。根据本申请锂离子电池，能够兼顾高能量密度和改善高能量密度下负极析锂的问题。

Description

锂离子电池、电池模块、电池包以及用电装置 技术领域
本申请涉及电化学电池领域，尤其是涉及锂离子电池、电池模块、电池包以及用电装置。
背景技术
锂离子电池因其工作电位高、寿命长、环境友好的特点成为最受欢迎的能量存储系统，现已被广泛应用于纯电动汽车，混合电动汽车，智能电网等领域。但目前的锂离子电池的续航能力难以满足人们的更高需求，要破除人们对电动汽车“里程焦虑”问题，迫切需要开发具有更高能量密度的锂离子电池。
但是，对于卷绕式结构的锂离子电池而言，随着所设计电池的能量密度的提高，负极极片卷绕拐角处也容易发生析锂现象。随着锂枝晶的不断生成，隔离膜被刺破，引发电池短路，降低电池安全性能。
由此可见，卷绕式电池能量密度提高与防止析锂现象是相互矛盾的。因此，亟待设计和开发出一种兼具高能量密度又能有效防止析锂现象的锂离子电池。
发明内容
本申请是为了解决上述现有技术中存在的问题而完成的，本申请的目的在于开发和设计一种锂离子电池，其能够显著提高卷绕式结构的电池的能量密度，同时又能够防止高能量密度下负极极片发生拐角析锂现象，同时提高电池的电化学性能和安全性能。
为了实现上述目的，本申请提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：电极组件；以及用于浸润所述电极组件的电解液；其中，
所述电极组件包括负极极片、隔离膜和正极极片，所述负极极片、所述隔离膜以及所述正极极片沿卷绕方向卷绕成卷绕结构，所述卷绕结构包括圆弧形弯折部，
所述圆弧形弯折部至少包括：第一弯折部和第二弯折部，
所述第一弯折部为由所述负极极片卷绕出的最内侧圆弧形弯折部，所述第一弯折部包括负极集流体以及至少位于该负极集流体的凸面的负极材料 层，
所述第二弯折部位于所述第一弯折部的外侧并且隔着所述隔离膜与所述第一弯折部相邻，所述第二弯折部包括正极集流体以及至少位于该正极集流体的凹面的正极材料层，
设所述锂离子电池的拐角析锂系数为β，则β满足下述式I
β＝R/(R+L) 式I，
且0.015≤β≤0.95，其中，
R为所述第一弯折部的所述负极集流体的凸面的最小曲率半径，
L为所述第一弯折部的所述负极集流体的凸面与所述第二弯折部的所述正极集流体的凹面之间的最短距离，
所述电解液包含氟磺酸盐类和/或二氟磷酸盐类物质，并且，
所述氟磺酸盐类和/或二氟磷酸盐类物质在所述电解液中的质量百分含量w％与所述拐角析锂系数β满足下述式II，
0.01≤w×β≤20 式II。
当锂离子电池的w和β满足上述条件时，设计和开发的锂离子电池能够同时兼顾高能量密度和高能量密度下负极凸面析锂的情况，提高电池的电化学性能和安全性能。
对于本申请的锂离子电池而言，优选为0.2≤w×β≤5。当w和β满足该条件时，能够进一步提高电池的能量密度和改善负极凸面析锂的情况。
对于本申请的锂离子电池而言，优选为0.15≤β≤0.8。当β控制在所给范围内时，可以进一步改善电池的能量密度和负极凸面析锂。
对于本申请的锂离子电池而言，R的范围为2μm～5000μm，可选为优选范围50μm～500μm。当R控制在所给范围内时，可以进一步改善电池的能量密度和负极凸面析锂。
对于本申请的锂离子电池而言，L的范围为20μm～900μm，可选为优选范围50μm～500μm。当L控制在所给范围内时，可以进一步改善电池的能量密度、负极凸面析锂以及功率性能(较低的电池内阻)。
对于本申请的锂离子电池而言，所述氟磺酸盐的结构式为(FSO 3) xM x+，M x+为选自Li +、Na +、K +、Rb +、Cs +、Mg 2+、Ca 2+、Ba 2+、Al 3+、Fe 2+、Fe 3+、Ni 2+以及Ni 3+中的一种或两种以上，
所述二氟磷酸盐的结构式为(F 2PO 2) yM y+，M y+为选自Li +、Na +、K +、Rb +、Cs +、Mg 2+、Ca 2+、Ba 2+、Al 3+、Fe 2+、Fe 3+、Ni 2+以及Ni 3+中的一种或两种以上。
对于本申请的锂离子电池而言，所述氟磺酸盐类和/或二氟磷酸盐类物质在所述电解液中的质量百分含量w％的范围为0.02％～25％，优选为范围0.02％～20％，可选为更优选范围0.05％～10％，进一步可选为更优选范围0.1％～5％。当w控制在所给范围内时，可以进一步改善电池的能量密度、负极凸面析锂以及功率性能(较低的电池内阻)。
对于本申请的锂离子电池而言，所述电解液优选为还包含氟代碳酸乙烯酯。由此，能够进一步改善电池的常温循环性能和高温循环性能。
对于本申请的锂离子电池而言，所述负极材料层的孔隙率为20％～50％，进一步可选为30％～50％。由此，能够进一步改善电池的能量密度和负极凸面析锂。
本申请还提供了一种电池模块，其特征在于，包括本申请的锂离子电池。
本申请还提供了一种电池包，其特征在于，包括本申请的锂离子电池或本申请的电池模块中的一种以上。
本申请还提供了一种用电装置，其特征在于，包括本申请的锂离子电池、本申请的电池模块或本申请的电池包中的一种以上。
[发明效果]
根据本申请得到的锂离子电池，不仅能够提高电池能量密度，还能改善高能量密度电池的析锂情况。换言之，根据本申请发明，能够得到抑制了最内圈负极凸面拐角析锂的高能量密度卷绕式锂离子电池。本申请的锂离子电池虽然是高能量密度卷绕式的结构，但通过具备上述特定的技术特征，能够抑制最内圈负极凸面拐角析锂，由此抑制容量发挥的异常，能够进一步提高锂离子电池的安全性。
在此，应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1是本申请一实施方式的锂离子电池的电极组件的圆弧形弯折部的示意图。
图2是本申请一实施方式的锂离子电池的示意图。
图3是图1所示的本申请一实施方式的锂离子电池的分解图。
图4是本申请一实施方式的电池模块的示意图。
图5是本申请一实施方式的电池包的示意图。
图6是图5所示的本申请一实施方式的电池包的分解图。
图7是本申请一实施方式的锂离子电池用作电源的装置的示意图。
附图标记说明：
1电池包
2上箱体
3下箱体
4电池模块
5锂离子电池
51壳体
52电极组件
53顶盖组件
6圆弧形弯折部
61隔离膜
62负极集流体
62a、62b负极材料层
63正极集流体
63a、63b正极材料层
具体实施方式
下面，结合附图和实施例对本申请进一步进行说明。
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请锂离子电池、电池模块、电池包和装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
为了简明，本申请具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任意上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范 围。
在本申请中，将负极集流体的位于外侧的表面称作“负极集流体的凸面”，即，该“负极集流体的凸面”是负极集流体的远离卷绕中心一侧的面。本申请中，将负极集流体的位于内侧的表面称作“负极集流体的凹面”，即，该“负极集流体的凹面”是负极集流体的靠近卷绕中心一侧的面。
在本申请中，将正极集流体的位于外侧的表面称作“正极集流体的凸面”，即，该“正极集流体的凸面”是正极集流体的远离卷绕中心一侧的面。本申请中，将正极集流体的位于内侧的表面称作“正极集流体的凹面”，即，该“正极集流体的凹面”是正极集流体的靠近卷绕中心一侧的面。
如上所述，本申请中，为了便于说明，对“正极”、“负极”、“集流体”以及“隔离膜”的位于圆弧形弯折部的部分的表面，将位于内侧的表面即靠近卷绕中心一侧的表面称作“凹面”，将位于外侧的表面即远离卷绕中心一侧的表面称作“凸面”。
本申请涉及一种高能量密度、不发生析锂现象的卷绕式锂离子电池。
对于卷绕形成的锂离子电池，具有由内而外按照负极-隔离膜-正极-隔离膜-负极-隔离膜-正极的顺序构成的卷绕式结构，该卷绕式结构具有不可避免的圆弧形弯折部(卷绕结构的两端)，因此，在该圆弧形弯折部中，对于每一对负极和与该负极凸面相邻的正极，负极凸面的曲率半径都大于与其相邻的正极凹面的曲率半径，即，正极凹面的长度比对应的负极凸面的长度更长。这样，在单位面积正负极片材料容量发挥一致的情况下，圆弧形弯折部中便会出现负极极片容量低于正极容量的情况，从而使得充电时负极材料无法完全接受从正极迁移过来的锂离子，该多余的锂离子“聚集”在负极表面，随着电池充电，该“聚集”的锂离子便得到电子而形成锂金属并逐渐沉积成锂枝晶(即拐角析锂现象)。形成的锂枝晶容易穿透隔离膜，导致正负极短路，引发电池热失控，带来安全隐患。
为了增加卷绕式锂离子电池的能量密度，本申请发明人发现，增加正负极材料的涂覆厚度、降低初始空卷隔离膜的圈数是一种有效且可行的方案。但是，本申请发明人经过大量实验发现，正负极极片上正负极材料涂覆厚度越大、初始空卷隔离膜的圈数越少，圆弧形弯折部中负极极片(尤其是最内圈负极极片)上析锂现象更为严重。因此，在卷绕式结构锂离子电池中，通过增加活性材料提高能量密度与防止析锂现象是相互矛盾的，即提高电池能量密度的同时会恶化电池的安全性能。
基于此，本申请从综合调控卷绕结构本身、极片涂覆厚度、电解液组分等各个方面出发，设计和开发出一款具有高能量密度又不会发生析锂现象的锂离子电池。本申请的锂离子电池具有优良的电化学性能和安全性能。其次，本申请提出的理论关系式并不仅限于适用于设计一种电池结构，当因为其他需求改变电池的形状、改变裸电芯的卷绕方式时，该理论关系式同样适用。
[锂离子电池]
本申请提供一种锂离子电池，包括：电极组件；以及用于浸润所述电极组件的电解液；其中，
所述电极组件包括负极极片、隔离膜和正极极片，所述负极极片、所述隔离膜以及所述正极极片沿卷绕方向卷绕成卷绕结构，所述卷绕结构包括圆弧形弯折部，
所述圆弧形弯折部至少包括：第一弯折部和第二弯折部，
所述第一弯折部为由所述负极极片卷绕出的最内侧圆弧形弯折部，所述第一弯折部包括负极集流体以及至少位于该负极集流体的凸面的负极材料层，
所述第二弯折部位于所述第一弯折部的外侧并且隔着所述隔离膜与所述第一弯折部相邻，所述第二弯折部包括正极集流体以及至少位于该正极集流体的凹面的正极材料层，
设所述锂离子电池的拐角析锂系数为β，则β满足下述式I
β＝R/(R+L) 式I，
且0.015≤β≤0.95，其中，
R为所述第一弯折部的所述负极集流体的凸面的最小曲率半径，
L为所述第一弯折部的所述负极集流体的凸面与所述第二弯折部的所述正极集流体的凹面之间的最短距离，
所述电解液包含氟磺酸盐类和/或二氟磷酸盐类物质，并且，
所述氟磺酸盐类和/或二氟磷酸盐类物质在所述电解液中的质量百分含量w％与所述拐角析锂系数β满足下述式II，
0.01≤w×β≤20 式II。
本申请的锂离子电池是指卷绕式结构的锂离子电池，所述卷绕式结构是正负极极片由内到外按照负极-隔离膜-正极-隔离膜-负极-隔离膜-正极顺序通过卷绕工序卷绕而成的电极组件。
图1是本申请一实施方式的锂离子电池的电极组件的圆弧形弯折部(即 卷绕结构拐角处)的示意图。如图1所示，本申请的电极组件包括负极极片、隔离膜和正极极片，并且，由负极极片、隔离膜以及正极极片沿卷绕方向卷绕成卷绕结构，该卷绕结构包括圆弧形弯折部，并且，该圆弧形弯折部至少包括第一弯折部和第二弯折部。
第一弯折部为由负极极片卷绕出的最内侧圆弧形弯折部(6)，该第一弯折部包括负极集流体(62)以及至少位于该负极集流体的凸面的负极材料层(62a)。第二弯折部位于上述第一弯折部的外侧并且隔着上述隔离膜(61)与上述第一弯折部相邻，该第二弯折部包括正极集流体(63)以及至少位于该正极集流体的凹面的正极材料层(63a)。
负极集流体上也可以具有位于凹面的负极材料层(62b)。
正极集流体上也可以具有位于凸面的正极材料层(63b)。
本申请的锂离子电池，在通过涂布工艺生产负极极片时，负极极片的容量通常被设计为能够完全接受来自正极的锂离子。但是将正极、负极和隔离膜卷绕在一起后，对于隔着隔离膜而互相相邻的一对负极极片和正极极片而言，在圆弧形弯折部处会出现负极凸面的弧长比正极凹面的弧长短的情况，这就使得负极极片无法完全接受来自正极极片的锂离子，故圆弧形弯折部处非常容易出现负极严重析锂的情况，从而恶化电池的安全性能和电化学性能。
在设计和开发本申请锂离子电池过程中，本申请发明人发现，如果圆弧形弯折部中最内圈负极凸面不发生析锂，则其他外圈的负极凸面也不会发生凸面析锂现象。因此，本申请发明人通过综合调控第一弯折部的负极集流体的凸面的最小曲率半径R和第一弯折部的负极集流体的凸面与第二弯折部的正极集流体的凹面之间的最短距离L，确定出与高能量密度和负极析锂密切相关的拐角析锂系数β。关于β、R和L对本申请锂离子电池能量密度和拐角析锂的具体影响分析如下：
关于拐角析锂系数β，拐角析锂系数β综合表征了R和L对锂离子电池能量密度和拐角析锂情况的综合影响。由于负极集流体凸面的弧长和正极集流体凹面的弧长跟它们的基材表面的曲率成正比，因此β越小，表示负极集流体凸面相对于与其相邻的正极集流体凹面的弧长越短，那么越容易析锂，因此β实际上表征了高能量密度电池的整体析锂风险。
本申请中，从减少圆弧形弯折部析锂并同时兼顾电池高能量密度的观点考虑，β范围为0.015≤β≤0.95，位于上述范围的锂离子电池，兼具高能量密度的同时不会发生圆弧形弯折部负极凸面析锂的情况。当β值小于0.015时，即 实际卷绕过程的初始阶段，空卷隔离膜的圈数过少，这样虽然可以为有利于提高电池能量密度的正负极极片预留更多卷绕空间，但是却造成第一弯折部负极集流体凸面的弧长相对于与其相邻的第二弯折部的正极集流体凹面的弧长更短，这就大大加剧了负极凸面严重析锂的风险；反之，当β值大于0.95时，此时虽然不会发生负极凸面析锂，但是却因为β值过高，而损失了有利于提高电池能量密度的正负极极片的卷绕空间，从而使电池能量密度显著降低。
基于上述对β的论述，本申请发明人经过大量实验发现，当满足0.015≤β≤0.95的电池组件搭配有特定电解液时，能显著降低本申请高能量密度锂离子电池的负极凸面析锂的风险。β越小表示圆弧形弯折部中负极凸面比对应正极的凹面更短，在充电状态下，会有更多的锂离子在负极凸面上聚集，加剧锂枝晶的生成。这就需要更高含量的氟磺酸盐和二氟磷酸盐添加剂来提升锂离子在负极界面的迁移能力，改善负极凸面析锂。本申请的发明人通过大量研究发现，电解液中改善析锂添加剂氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐的含量w％与最内圈拐角析锂系数β的相互关系对电池的体积能量密度以及负极凸面拐角析锂和电池内阻的影响十分显著。当添加剂在电解液中的质量含量w％与最内圈拐角析锂系数β满足关系式0.01≤w×β≤20时，既能够保证电池具有高的能量密度，也能缓解负极凸面的析锂情况。
因此，将含有抑制析锂的添加剂氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐的电解液应用于锂离子电池，更具体而言，将其应用于电极的活性材料层厚度大且最内圈曲率半径小的高能量密度电池，能够解决高能量密度与拐角析锂难以兼顾的问题。
在一些实施方式中，可选地，0.02≤w×β≤5。
当w×β范围位于0.02～5的范围内时，开发和设计的高能量密度的锂离子电池完全不会出现析锂现象，负极表面甚至都不会出现灰斑。
在一些实施方式中，可选地，0.15≤β≤0.8。
当β范围位于0.15～0.8时，能够保证开发和设计的电池在具有高能量密度的前提下，基本不会发生析锂情况。
在一些实施方式中，可选地，R的范围为2μm～5000μm，可选为50μm～500μm。
在一些实施方式中，可选地，L的范围为20μm～900μm，可选为50μm～500μm。
本申请可以通过调节w％以及/或者β来将w×β调节为适当的值。进一步， 对于β而言，如上所述，由于β＝R/(R+L)，所以可以通过调节R以及/或者L来获取适当的β值。
关于R值，R为第一弯折部的负极集流体的凸面的最小曲率半径，可以通过空卷隔离膜或负极极片来增加R值(圆柱电池还可以通过增加中间空洞的体积来增加R值)。
从提高电池能量密度和减少负极凸面析锂的观点考虑，R的范围为2μm～5000μm，优选50μm～500μm。对于同一体积的电池，R值越小，体积能量密度越高，R值越大，非活性空间占比越大，体积能量密度越小。当R的值小于2μm时，一方面当前的卷绕工艺达不到，另一方面负极凸面析锂也相对严重；反之，当R的值超过5000μm时，此时的电池能量密度无法达到出货要求。
关于L值，L为第一弯折部的负极集流体的凸面与第二弯折部的正极集流体的凹面之间的最短距离，L的物理意义为第一弯折部的负极集流体凸面的负极活性物质层的厚度、隔离膜的厚度、第二弯折部的正极集流体凹面的正极活性物质层的厚度三者之和，但实际上，因本司隔离膜的厚度相比于其他两个厚度可忽略，故对于紧密卷绕的电池结构，L的值实际表征了第一弯折部的负极集流体凸面的负极活性物质层的厚度与第二弯折部的正极集流体凹面的正极活性物质层的厚度之和，因此L的值对电池能量密度影响显著。
从提高电池能量密度和减少负极凸面析锂的观点考虑，L的范围为20μm～900μm，优选50μm～500μm。当L小于20μm时，电池体积能量密度低。反之，当L超过900μm时，正极活性层的厚度以及负极活性层的厚度太厚，锂离子迁移路径长，一方面使得来自正极的锂离子无法尽快嵌入负极活性层中，增大析锂风险，另一方面造成电池极化大，导致电池内阻大。
在一些实施方式中，可选地，氟磺酸盐的结构式为(FSO 3) xM x+，M x+为选自Li +、Na +、K +、Rb +、Cs +、Mg 2+、Ca 2+、Ba 2+、Al 3+、Fe 2+、Fe 3+、Ni 2+以及Ni 3+中的一种或两种以上，二氟磷酸盐的结构式为(F 2PO 2) yM y+，M y+为选自Li +、Na +、K +、Rb +、Cs +、Mg 2+、Ca 2+、Ba 2+、Al 3+、Fe 2+、Fe 3+、Ni 2+以及Ni 3+中的一种或两种以上。
关于该类电解液及其特定成分含量能够实现高能量密度下抑制负极凸面析锂的原因，本申请发明人推测如下：
在电极组件中，最内圈的负极凸面析锂风险更大，增加涂布厚度也会进一步恶化负极凸面析锂。通过向电解液中添加特定的氟磺酸盐和/或二氟磷酸 盐类无机添加剂，能够改善负极表面形成的SEI膜的微观结构，形成无机-有机网络相互嵌合的SEI膜。经过改善的SEI膜具有高锂离子传导率，使得在负极凸面逐渐堆积的锂离子在电场作用下及时迁移到负极极片的主体大面处，例如圆弧形弯折部以外的部位，而不是在负极凸面上“聚集”，这就使得负极各处嵌锂更均匀，从而有效抑制了负极凸面锂枝晶的出现。
关于本申请无机-有机网络相互嵌合的SEI膜更有利于电池高能量密度下抑制负极凸面析锂原因，本申请发明人推测如下：
氟磺酸盐和二氟磷酸盐在化成的时候会在负极表面还原，能够形成低阻抗的SEI膜。这种低阻抗的SEI膜来源于两个方面：一方面，氟磺酸盐或二氟磷酸盐的还原无机产物具有优异的锂离子电导，这样能够提升SEI的锂离子传输能力；另一方面，富含无机物的SEI更薄更稳定，这样能减小锂离子穿越SEI的路径。负极由于具有低阻抗的SEI膜，无法完全接受的锂会在电场强度的作用下迅速迁移到还没有嵌满锂的地方，这就是使得负极各处嵌锂均匀，从而抑制了负极析锂的产生。
因此，将含有抑制析锂的添加剂氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐的电解液应用于锂离子电池，更具体而言，将其应用于电极的活性材料层厚度大且最内圈曲率半径小的高能量密度电池，能够解决高能量密度与拐角析锂难以兼顾的问题。
在一些实施方式中，可选地，氟磺酸盐类和/或二氟磷酸盐类物质在电解液中的质量百分含量w％的范围为0.02％～25％，优选为范围0.02％～20％，更可选为0.05％～10％，进一步可选为0.1％～5％。
本申请的发明人在实际研究中发现，过多的氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐添加剂加入电解液会增加电解粘度，恶化电解液电导率，导致电池内阻增加；反之，过少的氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐添加剂无法起到抑制负极凸面析锂的作用。
在一些实施方式中，可选地，电解液还包含氟代碳酸乙烯酯(FEC)和/或1,3-丙烷磺酸内酯(PS)，氟代碳酸乙烯酯和/或1,3-丙烷磺酸内酯在电解液中的质量百分含量为0.01％～15％，可选为0.05％～5％，进一步可选为0.1％～2％。
本申请发明人还发现，当向本申请含有氟磺酸盐和二氟磷酸盐的电解液中进一步添加FEC和/或PS，使其在负极成膜，能进一步提高负极界面的稳定性，从而更进一步改善常温循环性能和高温循环性能。并且当FEC和/或PS在电解液中的含量在0.01％～15％时，对电池循环性能的改善更为显著。但是当氟代碳酸乙烯酯和/或1,3-丙烷磺酸内酯添加含量较高时，氟代碳酸乙烯 酯和/或1,3-丙烷磺酸内酯在高温下容易在正极氧化成膜，导致正极的极化增加，不利于锂离子电池高温循环性能的发挥。
在本申请所述的锂离子电池中，电解液中包括锂盐，对于该锂盐的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。具体地，锂盐可以上选自LiN(C mF 2m+1SO 2)(C nF 2n+1SO 2)、LiPF 6、LiBF 4、LiBOB、LiAsF 6、Li(CF 3SO 2) 2N、LiCF 3SO 3、LiClO 4中的任一种或两种以上的组合，其中，m、n为自然数，例如为1～5。
在本申请所述的锂离子电池中，电解液中包含有机溶剂。对于该有机溶剂的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。具体而言，作为有机溶剂可以包括选自各种链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯中的一种或两种以上。其中，对于链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯的种类没有具体的限制，可根据实际需求进行选择。优选地，作为有机溶剂，还可以包括选自碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、四氢呋喃中的一种或两种以上。
关于电解液中的有机溶剂的含量，可根据上述氟磺酸盐类和/或二氟磷酸盐类物质的质量百分含量w％等而适当地调节。
在本申请所述的锂离子电池中，电解液中可以进一步包含其他添加剂。作为该其他添加剂，可以根据具体目的而适当地选择，例如，可以选自含有硫酸酯化合物、亚硫酸酯化合物、二磺酸化合物、腈化合物、芳香化合物、异氰酸酯化合物、磷腈化合物、环状酸酐化合物、亚磷酸酯化合物、磷酸酯化合物、硼酸酯化合物、羧酸酯化合物中的至少一种。电解液中的这些其他添加剂的含量为0.01％～10％，优选为0.1％～5％，进一步可选为0.1％～2％。
在一些实施方式中，可选地，负极材料层的孔隙率为20％～50％，进一步可选为30％～50％。
在本申请锂离子电池中，负极活性层的孔隙率为20％～50％。在保持锂离子电池具有相对较高能量密度的前提下，负极材料层的孔隙率越大，充电时从正极迁移到负极的锂能快速迁移到负极活性层内部，可以缓解负极表面析锂，但电极组件的体积能量密度会降低。通过将负极活性层的孔隙率限定为20％～50％，既可以缓解负极凸面析锂，同时电池也具有较高的体积能量密度。通过采用不同粒径大小的负极材料和采用不同压力对负极极片进行冷压可以实现对负极活性层孔隙率的调变。
在本申请所述的锂离子电池中，负极极片包括负极集流体以及设置于负 极集流体上且包括负极活性材料的负极活性层，所述负极材料层可设置在负极集流体的正反两个表面中的一个表面上，也可以设置在负极集流体的正反两个表面上。在本申请所述的锂离子电池中，优选为：负极极片包括负极集流体以及分别位于该负极集流体的正反两个表面上的负极活性层。在卷绕之后，负极集流体的正反两个表面上的负极材料层成为位于该负极集流体的凹面(即，内侧)和凸面(即，外侧)的负极材料层。
对于负极活性层中包含的负极活性材料而言，其种类并不受到具体的限制，可以采用锂电池领域中常规的负极活性材料，例如，可选自石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、碳纤维、碳纳米管、单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、钛酸锂中的一种或几种。
在本申请锂离子电池中，负极活性层中还可以包括导电剂以及粘结剂。其中，导电剂以及粘结剂的种类和含量不受具体的限制，可以采用通常在锂电池的负极材料层中常规使用的导电剂以及粘结剂的种类以及含量，可根据实际需求进行选择。
另外，本申请的锂电池中，负极集流体的种类也不受具体的限制，可以采用通常在锂电池中常规使用的负极集流体，也可根据实际需求进行选择。
在本申请所述的锂离子电池中，正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体上且包括正极活性材料的正极材料层，所述正极材料层可设置在正极集流体的正反两个表面中的一个表面上，也可以设置在正极集流体的正反两个表面上。在本申请所述的锂离子电池中，优选为：正极极片包括正极集流体以及分别位于该正极集流体的正反两个表面上的正极材料层。在卷绕之后，正极集流体的正反两个表面上的正极材料层成为位于该正极集流体的凹面(即，内侧)和凸面(即，外侧)的正极材料层。
在本申请锂离子电池中，对于正极材料层中包含的正极活性材料而言，该正极活性材料选自能够脱出和嵌入锂离子的材料。具体而言，正极活性材料可选自磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、以及上述化合物中添加其他过渡金属或非过渡金属而得到的化合物中的一种或两种以上，但本申请并不限定于这些材料，也可以采用锂电池领域中常规的正极活性材料。
在本申请所述的锂离子电池中，正极材料层还可以包括导电剂以及粘结剂。其中，导电剂以及粘结剂的种类和含量不受具体的限制，可以采用通常在锂电池的正极材料层中常规使用的导电剂以及粘结剂的种类以及含量，可 根据实际需求进行选择。
另外，本申请的锂电池中，正极集流体的种类也不受具体的限制，可以采用通常在锂电池中常规使用的正极集流体，也可根据实际需求进行选择。
在本申请所述的锂离子电池中，隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，起到隔离的作用。其中，隔离膜的种类并不受到具体的限制，可以是现有电池中使用的任何类型的隔离膜材料，例如，可以举出由聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯制成的膜、以及它们的多层复合膜，但不仅限于这些。
本申请对锂离子电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图2是作为一个示例的方形结构的锂离子电池5。
在一些实施方式中，参照图3，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。锂离子电池5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。
另外，以下适当参照附图对本申请的锂离子电池、电池模块、电池包和装置进行说明。
[电池模块]
在一些实施方式中，本申请第一方面的锂离子电池可以组装成电池模块，电池模块所含锂离子电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。
图4是作为一个示例的电池模块4。参照图4，在电池模块4中，多个锂离子电池5可以是沿电池模块4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个锂离子电池5进行固定。
可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个锂离子电池5容纳于该容纳空间。
[电池包]
在一些实施方式中，本申请电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量本领域技术人员可以根据电池包的应用和容量进行选择。
图5和图6是作为一个示例的电池包1。参照图4和图5，在电池包1中 可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池模块4的封闭空间。多个电池模块4可以按照任意的方式排布于电池箱中。
[用电装置]
另外，本申请还提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请提供的锂离子电池、电池模块、或电池包中的一种以上。所述锂离子电池、电池模块、或电池包可以用作所述装置的电源，也可以用作所述装置的能量存储单元。所述装置可以但不限于是移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。
作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择锂离子电池、电池模块或电池包。
图7是作为一个示例的装置。该装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该装置对锂离子电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用锂离子电池作为电源。
实施例
下面结合实施例，进一步阐述本申请。应予以理解的是，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
实施例和对比例的锂离子电池均按照下述方法制备：
(1)正极极片的制备
将正极活性材料LiNi 0.8Mn 0.1Co 0.1O 2、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比为94:3:3溶于溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，充分搅拌混合均匀后得到正极浆料。之后，将正极浆料均匀涂覆于正极集流体上，之后经过烘干、冷压、分切，得到正极极片。通过调节正极浆料的涂布重量可以获得不同厚度的正极极片。
(2)负极极片的制备
将活性物质人造石墨、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照重量比为95:2:2:1溶于溶剂去离子水中与溶剂 去离子水均匀混合后制备成负极浆料。然后，将负极浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔上，烘干后得到负极膜片，再经过冷压、分切得到负极极片。通过调节负极浆料的涂布重量可以获得不同厚度的负极极片。
(3)隔离膜的制备
本申请使用的隔离膜为聚乙烯膜。
(4)电极组件制备
实施例1-1：
负极铜箔基材厚度2μm，在上涂敷的负极材料层厚度为66μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为62μm的正极材料层；隔离膜7μm。最后按从内到外分别是负极、隔离膜、正极、隔离膜的顺序卷绕在一起，得到R＝2μm，L＝135μm的电极组件。
实施例1-2：
负极铜箔基材厚度5μm，在上涂敷的负极材料层厚度为66μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为62μm的正极材料层；隔离膜7μm。最后按从内到外分别是负极、隔离膜、正极、隔离膜的顺序卷绕在一起，得到R＝5μm，L＝135μm的电极组件。
实施例1-3：
负极铜箔基材厚度4μm，在上涂敷的负极材料层厚度为66μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为62μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕1圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝25μm，L＝135μm的电极组件。
实施例1-4：
负极铜箔基材厚度8μm，在上涂敷的负极材料层厚度为66μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为62μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕3圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝50μm，L＝135μm的电极组件。
实施例1-5：
负极铜箔基材厚度8μm，在上双面都涂敷厚度为66um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为62μm的正极材料层；隔离膜 7μm。先将隔离膜卷绕1圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝95μm，L＝135μm的电极组件。
实施例1-6：
负极铜箔基材厚度8μm，在上涂敷的负极材料层厚度为66μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为62μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕13圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝190μm，L＝135μm的电极组件。
实施例1-7：
负极铜箔基材厚度7μm，在上双面都涂敷厚度为66um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为62μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕8圈，然后插入负极卷绕3圈，接着插入正极一起卷绕，得到R＝500μm，L＝135μm的电极组件。
实施例1-8：
负极铜箔基材厚度7μm，在上双面都涂敷厚度为66um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为62μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕6圈，然后插入负极卷绕4圈，接着插入正极一起卷绕，得到R＝780μm，L＝135μm的电极组件。
实施例1-9：
负极铜箔基材厚度7μm，在上双面都涂敷厚度为66um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为62μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕3圈，然后插入负极卷绕9圈，接着插入正极一起卷绕，得到R＝1500μm，L＝135μm的电极组件。
实施例1-10：
负极铜箔基材厚度9μm，在上双面都涂敷厚度为100um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为93μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕15圈，然后插入负极卷绕12圈，接着插入正极一起卷绕，得到R＝3000μm，L＝200μm的电极组件。
实施例1-11：
负极铜箔基材厚度9μm，在上双面都涂敷厚度为151um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为142μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕20圈，然后插入负极卷绕14圈，接着插入正极一起卷绕，得到R＝5000μm，L＝300μm的电极组件。
实施例2-1：
负极铜箔基材厚度7μm，在上双面都涂敷厚度为2.6um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为2.4μm的正极材料层；隔离膜5μm。先将隔离膜卷绕8圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝95μm，L＝10μm的电极组件。
实施例2-2：
负极铜箔基材厚度10μm，在上双面都涂敷厚度为6.7um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为6.3μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕5圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝95μm，L＝20μm的电极组件。
实施例2-3：
负极铜箔基材厚度10μm，在上双面都涂敷厚度为22um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为21μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕4圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝95μm，L＝50μm的电极组件。
实施例2-4：
负极铜箔基材厚度12μm，在上双面都涂敷厚度为48um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为45μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕2圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝95μm，L＝100μm的电极组件。
实施例2-5：
与实施例1-5相同地制备电极组件。
实施例2-6：
负极铜箔基材厚度5μm，在上涂敷的负极材料层厚度为94.4μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为88.6μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕6圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝95μm，L＝190μm的电极组件。
实施例2-7：
负极铜箔基材厚度5μm，在上涂敷的负极材料层厚度为120μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为113μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕6圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝95μ m，L＝240μm的电极组件。
实施例2-8：
负极铜箔基材厚度5μm，在上涂敷的负极材料层厚度为228μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为216μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕6圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝95μm，L＝450μm的电极组件。
实施例2-9：
负极铜箔基材厚度5μm，在上涂敷的负极材料层厚度为254μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为239μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕6圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝95μm，L＝500μm的电极组件。
实施例2-10：
负极铜箔基材厚度5μm，在上涂敷的负极材料层厚度为460μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为433μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕6圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝95μm，L＝900μm的电极组件。
实施例2-11：
负极铜箔基材厚度5μm，在上涂敷的负极材料层厚度为564μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为529μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕6圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝95μm，L＝1100μm的电极组件。
实施例3-1～实施例3-10：
与实施例1-5相同地制备电极组件。
实施例3-11：
负极铜箔基材厚度5μm，在上双面都涂敷厚度为27.3um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为25.7μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕4圈，然后插入负极，接着插入正极一起卷绕，得到R＝95μm，L＝60μm的电极组件。
实施例3-12：
负极铜箔基材厚度8μm，在上双面都涂敷厚度为38um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为35μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕4圈，然后插入负极卷绕4圈，接着插入正极一起卷绕，得到R＝500μm，L＝80μm的电极组件。
实施例3-13：
负极铜箔基材厚度7μm，在上双面都涂敷厚度为100um的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为93μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕9圈，然后插入负极卷绕17圈，接着插入正极一起卷绕，得到R＝4000μm，L＝200μm的电极组件。
实施例3-14：
与实施例3-13相同地制备电极组件。
实施例4-1～实施例4-15：
与实施例1-5相同地制备电极组件。
实施例5-1～实施例5-7：
与实施例1-5相同地制备电极组件。
对比例1：
负极铜箔基材厚度5μm，在上涂敷的负极材料层厚度为73μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为55μm的正极材料层；隔离膜7μm。最后按从内到外分别是负极、隔离膜、正极的顺序卷绕在一起，得到对比例1的电极组件。
对比例2：
负极铜箔基材厚度8μm，在上双面都涂敷厚度为73μm的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为55μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕一圈，然后插入负极和正极一起卷绕，最后得到对比例2的电极组件。
对比例3：
负极铜箔基材厚度8μm，在上双面都涂敷厚度为73μm的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为55μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕一圈，然后插入负极卷绕6圈，再插入正极一起卷绕，最后得到对比例3的电极组件。
对比例4：
负极铜箔基材厚度8μm，在上双面都涂敷厚度为30μm的负极材料层；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为23μm的正极材料层；隔离膜7μm。先将隔离膜卷绕4圈，然后插入负极和正极一起卷绕，最后得到对比例4的电极组件。
对比例5：
负极铜箔基材厚度8μm，在上涂敷的负极材料层厚度为218.5μm，其中最内圈只有凸面涂敷了负极材料，其他区域双面都涂敷负极材料；正极铝箔基材13μm，在上双面都涂敷厚度为164.5μm的正极材料层；隔离膜7.2μm。先将隔离膜卷绕6圈，然后插入负极和正极一起卷绕，最后得到对比例5的电极组件。
(5)电解液的制备
在氩气气氛手套箱中(H 2O<0.1ppm，O 2<0.1ppm)，将有机溶剂EC/EMC按照体积比3/7混合均匀，加入12.5％的LiPF 6锂盐溶解于有机溶剂中，加入表中所示的添加剂，搅拌均匀，得到相应的电解液。
(6)锂离子电池的制备
将电极组件置于电池壳体中，干燥后注入电解液，再经过化成、静置等工艺制得锂离子电池。
接下来说明电极组件相关参数的测试过程。
[1]第一弯折部的负极集流体的凸面的最小曲率半径R(μm)的测定方法
参照ISO 15708:22《无损检测辐射法计算机断层摄影(Non-destructive testing-Radiation methods-Computed tomograohy)》进行电池X射线计算机断层分析，仪器设备为Waygate Technologies nanomelx neo 180。首先，将电极组件固定在高精度数控可编程样品扫描转台上，然后开启设备，用phoenix datos x acquisition软件采集二维投影。二维投影采集结束后，再进行几何校正，接着，进行三维体积重建，这样就无损获得电芯组件的三维结构，然后，利用CAD软件对最内圈负极凸面基材表面的曲率半径进行测量，取最小值为R。
[2]第一弯折部负极集流体凸面与第二弯折部正极集流体凹面的最短距离L(μm)
将电极组件拆解，然后用千分尺测量负极极片厚度H2和负极集流体厚度H3，测量正极极片厚度H4和正极集流体厚度H5，以及隔离膜厚度H6。根据计算式L(μm)＝(H2-H3+H4-H5)/2+H6求出。
[3]负极活性层的孔隙率
将负极活性层冲切成直径为10cm的小圆片，利用千分尺测量厚度，计算表观体积V1，然后参照GB/T 24586-2009，采用真密度测试仪(AccuPyc 1340)测试真实体积V2。称取一定质量的样品，置于真密度仪中，密闭测试系统，按程序通入氮气，通过检测样品室和膨胀室中的气体压力，再根据波尔定律仪器自动计算真实体积V2，孔隙率＝(V1-V2)/V1*100％。
接下来说明锂离子电池的测试方法。
[1]第一弯折部中负极凸面析锂情况
将化成后的电池在25℃下，以1.5C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流小于0.05C，然后再以1C放电到2.8V，循环20圈后，再以1.5C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流小于0.05C得到满充电池。
将循环了20圈以后的电池拆解，观察最内侧(最里圈)负极凸面析锂情况，并记录在下面表格中的“负极凸面析锂情况”一栏中。
观察后的评价基准如下。
不析锂：拐角区域满充负极表面金黄色，用无尘纸擦拭，纸上无灰色金属锂粉。
轻微析锂：拐角区域满充负极表面暗黄色，用无尘纸擦拭，纸上有灰色金属锂粉。
灰斑：拐角区域满充负极表面局部灰色，无金黄色透过。
严重析锂：拐角区域满充负极表面全部是灰色，无金黄色透过。
本申请中，负极凸面析锂的优选次序为不析锂>灰斑>轻微析锂>严重析锂。
[2]体积能量密度
在25℃下，将锂离子电池以1C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流小于0.05C，然后再以0.33C放电到2.8V，得到放电能量Q。利用游标卡尺测量电芯外壳的长、宽、高，计算得到体积V，体积能量密度＝Q/V。体积能量密度的单位为WhL -1。
[3]电池内阻
在25℃下，将锂离子电池以1C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流小于0.05C，然后再以1C放电30min，即将电芯的电量调整到50％SOC。然后将TH2523A交流内阻测试仪的正负表笔分别接触电池的正负极，通过内 阻测试仪读取电池的内阻值。
[4]电池常温循环性能测试
在25℃下，将锂离子电池以1C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流小于0.05C，然后将锂离子电池以1C恒流放电至2.8V，此为一个充放电过程。如此反复进行充电和放电，计算锂离子电池循环1000次后的容量保持率。
锂离子电池25℃循环1000次后的容量保持率(％)＝(第1000次循环的放电容量/首次循环的放电容量)×100％。
[5]电池高温循环性能测试
在45℃下，将锂离子电池以1C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流小于0.05C，然后将锂离子电池以1C恒流放电至2.8V，此为一个充放电过程。如此反复进行充电和放电，计算锂离子电池循环800次后的容量保持率。
锂离子电池45℃循环1000次后的容量保持率(％)＝(第800次循环的放电容量/首次循环的放电容量)×100％。
从表1可知如下。
从实施例1-1～实施例1-11可知：随着R值的增加，锂离子电池的体积能量密度降低，因此，为获得高能量密度的电池，R值不能太大；随着R值的降低，第一弯折部中负极凸面出现轻微析锂现象，因此，R值也不能太小。R值优选为2μm～5000μm，更优选为50μm～500μm，在此范围内，既能保证锂离子电池具有高能量密度，又不会发生严重析锂现象。
从表1可知：与实施例相比，所有对比例的析锂情况与能量密度不能同时改善。
与实施例1-2相比，对比例1的不同之处仅仅在于电解液中不含有氟磺酸盐/二氟磷酸盐，即，电解液中氟磺酸盐/二氟磷酸盐所占的质量百分数w％为0。其结果，在“负极膜层拐角析锂情况”的评价结果上，对比例1为“严重析锂”，与实施例1-2的“轻微析锂”相比，不能得到良好的抑制拐角析锂的效果。
将对比例1～对比例3进行比较，可知：同样地在电解液中不含有氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐的情况下，对比例2通过降低L值而大幅度提高β值的结果，对比例2的“负极膜层拐角析锂情况”的评价结果为“轻微析锂”，表明在一定程度上改善了“拐角析锂”。但是，由于对比例2是通过降低L来实现β值的提高，其结果，与对比例1和对比文件3相比，“体积能量密度”是降低的。
从对比例4可知：如果R值过低或者β值过低，“负极膜层拐角析锂情况”的评价结果为“严重析锂”，不能得到良好的抑制拐角析锂的效果。
从对比例5可知：如果R值过大，体积能量密度降低过多，不能达到锂离子电池的“高能量密度”的要求。
从表2可知：如果L值太小，锂电池的体积能量密度太低；随着L值的增加，锂电池的体积能量密度提高；另一方面，如果L值太大，负极膜层拐角出现轻微析锂现象，并且电池内阻过大。由表中数据可知，L值优选为20μm～900μm，更优选为50μm～500μm。
更具体而言，从实施例2-1可知，如果L值过小，由于正极活性层的厚度以及负极活性层的厚度太薄，导致锂电池的体积能量密度太低；从实施例2-11可知，如果L值过大，正极活性层的厚度以及负极活性层的厚度太厚，锂离子迁移路径长，负极膜层拐角出现轻微析锂现象，并且电池内阻过大；从实施例2-2～实施例2-10可知，L值优选为20μm～900μm，更优选为50μm～500μm。
从表3可知如下内容。
从实施例3-1～3-13可知：通过在电解液中添加氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐，能够提高抑制拐角析锂的效果。
从实施例3-1～3-10可知：当提高电解液中氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐所占的质量百分数w％(即，提高w值)，将导致电池内阻的提高。另外，从实施例3-14可知，如果电解液中氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐所占的质量百分数w％过低，则抑制拐角析锂的效果不明显。
从表3的实施例3-1～3-14可知：本申请发明中，氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐的w％为0.02％～25％，优选为0.02％～20％，更优选为0.5％～10％，进一步优选为0.1％～5％。另外，从表3的实施例3-9与实施例3-11的比较可知：通过降低L值，也可以降低电池内阻。
从表4可知如下。
从实施例4-7～4-15：向含有氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐的电解液中添加氟代碳酸乙烯酯和/或1,3-丙烷磺酸内酯时，可以进一步改善锂离子电池的高低温循环性能。
本申请中，向含有氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐的电解液中添加氟代碳酸乙烯酯和/或1,3-丙烷磺酸内酯时，从改善电池循环性能的观点考虑，氟代碳酸乙烯酯和/或1,3-丙烷磺酸内酯在电解液中的质量百分含量为0.01％～15％，优选为0.05％～5％，进一步优选为0.1％～2％。
从表5可知：锂离子电池中，在保持锂离子电池具有相对较高能量密度(560～580WhL -1)的前提下，根据第一弯折部中负极凸面析锂情况，可将负极材料层的孔隙率优选为20％～50％，更优选为30％～50％。
综上所述，从表1的实施例1-1～1-11、表2的实施例2-1～2-11、表3的实施例3-1～3-14、表4的4-1～4-15以及表5的5-1～5-7可知：当氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐在电解液中的质量占比w与所述最内圈拐角析锂系数β的乘积在0.01～20时，尤其在0.05～10的范围内时，既可以保证电池具有高的能量密度，也能保证有足够的添加剂抑制负极凸面拐角析锂。同时，当氟磺酸盐和/或二氟磷酸盐的用量适中时，保证锂离子电池的常温内阻良好。
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。属于本申请范围内的实施例显然是不能穷尽的，上述实施方式仅为例示，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。

Claims (12)

  1. 一种锂离子电池，其中，
    包括：电极组件以及用于浸润所述电极组件的电解液；其中，
    所述电极组件包括负极极片、隔离膜和正极极片，所述负极极片、所述隔离膜以及所述正极极片沿卷绕方向卷绕成卷绕结构，所述卷绕结构包括圆弧形弯折部，
    所述圆弧形弯折部至少包括：第一弯折部和第二弯折部，
    所述第一弯折部为由所述负极极片卷绕出的最内侧圆弧形弯折部，所述第一弯折部包括负极集流体以及至少位于该负极集流体的凸面的负极材料层，
    所述第二弯折部位于所述第一弯折部的外侧并且隔着所述隔离膜与所述第一弯折部相邻，所述第二弯折部包括正极集流体以及至少位于该正极集流体的凹面的正极材料层，
    设所述锂离子电池的拐角析锂系数为β，则β满足下述式I
    β＝R/(R+L) 式I，
    且0.015≤β≤0.95，其中，
    R为所述第一弯折部的所述负极集流体的凸面的最小曲率半径，
    L为所述第一弯折部的所述负极集流体的凸面与所述第二弯折部的所述正极集流体的凹面之间的最短距离，
    所述电解液包含氟磺酸盐类和/或二氟磷酸盐类物质，并且，
    所述氟磺酸盐类和/或二氟磷酸盐类物质在所述电解液中的质量百分含量w％与所述拐角析锂系数β满足下述式II，
    0.01≤w×β≤20 式II。
  2. 根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，
    0.02≤w×β≤5。
  3. 根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其中，
    0.15≤β≤0.8。
  4. 根据权利要求1～3中任一项所述的锂离子电池，其中，
    所述R的范围为2μm～5000μm，可选为50μm～500μm。
  5. 根据权利要求1～4中任一项所述的锂离子电池，其中，
    所述L的范围为20μm～900μm，可选为50μm～500μm。
  6. 根据权利要求1～5中任一项所述的锂离子电池，其中，
    所述氟磺酸盐的结构式为(FSO 3) xM x+，M x+为选自Li +、Na +、K +、Rb +、Cs +、Mg 2+、Ca 2+、Ba 2+、Al 3+、Fe 2+、Fe 3+、Ni 2+以及Ni 3+中的一种或两种以上，
    所述二氟磷酸盐的结构式为(F 2PO 2) yM y+，M y+为选自Li +、Na +、K +、Rb +、Cs +、Mg 2+、Ca 2+、Ba 2+、Al 3+、Fe 2+、Fe 3+、Ni 2+以及Ni 3+中的一种或两种以上。
  7. 根据权利要求1～6中任一项所述的锂离子电池，其中，
    所述氟磺酸盐类和/或二氟磷酸盐类物质在所述电解液中的质量百分含量w％的范围为0.02％～25％，优选为范围0.02％～20％，可选为更优选范围0.05％～10％，进一步可选为0.1％～5％。
  8. 根据权利要求1～7中任一项所述的锂离子电池，其中，
    所述电解液还包含氟代碳酸乙烯酯和/或1,3-丙烷磺酸内酯，所述氟代碳酸乙烯酯和/或1,3-丙烷磺酸内酯在电解液中的质量百分含量为0.01％～15％，可选为0.05％～5％，进一步可选为0.1％～2％。
  9. 根据权利要求1～8中任一项所述的锂离子电池，其中，
    所述负极活性层的孔隙率为20％～50％，可选为30％～50％。
  10. 一种电池模块，其中，
    包括权利要求1～9中任一项所述的锂离子电池。
  11. 一种电池包，其中，
    包括选自权利要求1～9中任一项所述的锂离子电池或权利要求10所述的电池模块中的一种以上。
  12. 一种用电装置，其中，
    包括选自权利要求1～9中任一项所述的锂离子电池、权利要求10所述的电池模块或权利要求11所述的电池包中的一种以上。
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