[发明专利]一种圆柱快充型高倍率锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，特别是一种支持快速充电的高倍率锂离子电池。

背景技术

随着社会发展，环境污染的加剧和传统能源的日益枯竭，人们对环保的意识越来越强。而锂离子电池具有高能量密度、高电压平台、自放电小及绿色环保等诸多优点成为绿色能源的首选。

目前锂离子电池已经使用于电动汽车领域，但与传统的汽油车相比，锂离子电池在大电流充、放电时对其使用寿命和安全性有较大的影响，正常使用时只能小电流充放电，一般正常的充电时间达到了10-12小时，充电时间过长会导致用户的里程焦虑，而放电电流过小则会导致电动汽车启动加速无力，影响消费者的体验，从而也就限制了其在电动汽车上推广使用。

发明内容

为解决锂离子电池在快速充、放电性能上的缺陷，本发明的目的是制作一种具有高倍率充放电的锂离子电池，同时具有很高的功率输出，一方面可以使电动汽车的充电时间缩短至15min以内，另一方面也可以支持超大功率的放电以及汽车制动电流的回收，可以广泛使用在混合动力汽车及快速充电的纯电动汽车上，其标准充电电流可以达到7C，标准放电电流可以达到20C。

本发明的锂离子电池，其7C恒流充电的比例可以达到总充电容量的80%以上，且充电过程中最高温升低于10℃；其在20C持续放电的循环寿命可以达到500次以上。

本发明的锂离子电池，其安全性能及其它性能可以达到电动汽车及UL对应的要求标准。

本发明采用的技术方案是：一种圆柱快充型高倍率锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液以及圆柱型外壳，其特征在于：正极片包括铝箔以及涂覆在铝箔上由正极活性物质、粘结剂、导电剂组成的混合物，正极活性物质为NCA、NCM、LMO等中的一种或几种，正极活性物质克容量为160-200mAh/g，正极活性物质的D50为6-16μm，Dmax ≤45μm，正极片涂覆混合物的单面涂覆重量100 -140g/m2，压实密度为2.9-3.3 g/cm3,正极片中所使用的导电剂为CNTS与SP的结合，铝箔为16-30μm；负极片包括铜箔以及涂覆在铜箔上由负极活性物质、导电剂、分散剂、粘结剂组成的混合物，负极活性物质为硅碳、软碳、硬碳以及人造石墨等中的一种或几种，负极活性物质克容量为≥360mAh/g，负极活性物质的D50为8-16μm，负极片涂覆混合物的单面涂覆重量50-70g/m2，压实密度为1.3-1.45g/cm3,负极片中所使用的导电剂为SP，铜箔为10 - 25μm；隔膜为高孔空隙率的PE或PP/PE材料，空隙率为43-55%，透气度为120-210 s/100ml；厚度为9-20μm；负极活性物质的容量与正极活性物质的容量比值为1.06-1.2。

进一步地，隔膜上涂覆陶瓷材料。

再进一步地，电解液包括有机溶剂、锂盐、功能添加剂；所使用的锂盐为LiPF6(六氟磷酸锂)、ODFB(二氟草酸硼酸锂)、LiBOB(二草酸硼酸锂)中的一种或几种；有机溶剂为DEC(碳酸二乙酯)、DMC(碳酸二甲酯)、EC（碳酸乙烯酯）、EMC（碳酸甲乙酯）、PC（碳酸丙烯酯）或其它含氟、硫或含不饱和键的链状或环状酯中的一种或几种；功能添加剂为BP（联苯）、CHB（苯基环已烷）、VC（碳酸亚乙烯酯）、FEC（氟代碳酸乙烯酯）、PS（亚硫酸丙烯酯）中的几种混合。

本发明所述的锂离子电池，为了实现电池的快速充放电效果，一方面需通过加快锂离子在电池正负极之间的迁移扩散速度，实现充电时正极材料中的锂离子快速嵌入负极的石墨层中，放电时可以从石墨层中脱出并迁移到正极，从而可以防止在快速充电过程中锂离子在负极表面析出，形成锂枝晶，造成电池的安全问题。另一方面构建充放电过程中的电子通道，减小电池的内阻，从而减小电池在充放电过程中的热量生成，保证电池的循环及安全性能。