[发明专利]一种锂离子电池

说明书

【技术领域】

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池。

【背景技术】

随着化石能源短缺及环境污染问题的日益严峻，作为清洁能源的锂离子电池得到了广泛应用。为了满足社会需求，迫切需要提高锂离子电池的能量密度。

目前，镍钴锰三元材料因其具有克容量高等优势成为最有望提高电池能量密度的正极材料；硅碳负极也因其具有较高的克容量成为了提高电池能量密度的一个最佳选择。然而，镍钴锰三元材料电导率低，并且镍含量越高的三元材料克容量越大，由于镍离子与锂离子半径相近，充放电过程中容易发生离子混排，导致容量发挥降低以及结构稳定性降低，影响电池性能。此外，硅碳负极中的硅在锂离子脱嵌过程中不断膨胀收缩，产生内部应力，致使电池循环性能变差。

锂离子电池性能的决定因素包括正负极材料、导电剂、粘结剂、隔膜、电解液各自的性能及相互配合。因此，可以从正负极材料的选择及材料自身的改进，以及选择适配的导电剂、粘结剂、隔膜、电解液等方面入手提高锂离子电池性能，使锂离子电池不仅具有较高的能量密度，还兼具良好的倍率性能与循环性能。

【发明内容】

本发明提出一种能量密度高且倍率性能及循环性能得到改善的锂离子电池。

本发明提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜及电解液，所述正极片包括正极集流体及涂覆于所述正极集流体表面的正极浆料，所述负极片包括负极集流体及涂覆于所述负极集流体表面的负极浆料，其特征在于：所述正极浆料包含质量百分比为(95％-98％)：(0.01％-2％)：(2％-4％)的Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂、正极导电剂及正极粘结剂；所述负极浆料包括质量百分比为(94％-97.5％)：(0.1％-2％)：(2.5％-4％)的石墨/硅基复合物、负极导电剂及负极粘结剂；所述石墨/硅基复合物含有的石墨与硅的质量百分比为(8-10)：1，且所述石墨由两种石墨颗粒复配，其中一种石墨颗粒的D50为12-16μm、比表面积为2-2.5g/cm²、克容量为340-350mAh/g，另一种石墨颗粒的D50为15-20μm、比表面积为4.5-8g/cm²、克容量为320-330mAh/g。

Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂为正极活性材料，在一个优选实施方式中，0<x+y+z≤1，0.5≤x<1，克容量≥150mAh/g，一次粒径为200-500nm，极限压实密度≥3.75g/cm³，PH≤12。

在一个优选实施方式中，对Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂进行了表面包覆或/及体相掺杂，包覆材料优选为Al₂O₃或者AlF₃，掺杂元素优选为Mg、Al、Zn、Cr、Sr、Ti、Si及F中的一种或几种。

在一个优选实施方式中，所述石墨/硅基复合物的克容量≥490mAh/g，极限压实密度≤1.8g/cm³；所述石墨/硅基复合物含有的硅为单晶硅或者SiO。

在一个优选实施方式中，所述正极导电剂包括乙炔黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维中的一种或几种；所述负极导电剂包括乙炔黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维中的一种或几种。

在一个优选实施方式中，所述正极粘结剂为含氟类链状聚合物，优选为聚偏氟乙烯；所述负极粘结剂为丙烯酸类聚合物或者混合使用羧甲基纤维素钠与丁苯橡胶。

在一个优选实施方式中，所述隔膜为PP/PE陶瓷隔膜或者PP基膜，且所述隔膜的厚度为9-20μm。

在一个优选实施方式中，所述电解液的电导率为10-12mS/cm并包含浓度为1.2-1.4mol/L的锂盐、溶剂及添加剂。