[发明专利]二次电池

说明书

本发明提供了一种二次电池，所述二次电池包括正极极片、负极极片、隔离膜以及电解液，正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面上且包括正极活性材料的正极膜片，负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上且包括负极活性材料的负极膜片，所述负极活性材料包括石墨，且所述正极活性材料的平均粒径D50与所述负极膜片的厚度H_n之间的关系满足：6≤0.06H_n×(4‑1/D50)≤31。本发明的电池兼具动力学性能优异以及循环寿命长的特点。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种二次电池。

背景技术

可充电电池具有重量轻、能量密度高、无污染、无记忆效应、使用寿命长等突出特点，因而被广泛应用于新能源汽车。可充电电池是通过锂离子等活性离子在正负极活性材料之间嵌入和脱出完成充电和放电过程，其中正负极活性材料和正负极极片的设计将直接影响电池的性能。具体而言，正负极活性材料和正负极极片设计合理与否将影响电池的快充速度、能量密度、循环和存储等性能。

目前极片设计领域普遍存在的问题是仅关注极片(例如正极极片或负极极片)的某一个参数，如单位面积涂布重量、压实密度等，但通常某个参数的改进对电池性能的提升并不明显。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种二次电池，该电池兼具动力学性能优异以及循环寿命长的特点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种二次电池，其包括正极极片、负极极片、隔离膜以及电解液，正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面上且包括正极活性材料的正极膜片，负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上且包括负极活性材料的负极膜片，所述负极活性材料包括石墨，且所述正极活性材料的平均粒径D50与所述负极膜片的厚度H_n之间的关系满足：6≤0.06H_n×(4-1/D50)≤31。其中，正极活性材料的平均粒径D50的单位为μm，负极膜片的厚度H_n的单位为μm。

相对于现有技术，本发明至少包括如下所述的有益效果：

本发明通过合理匹配正负极活性材料与正负极极片参数之间的关系，使活性离子从正极活性材料脱出的速度与活性离子嵌入负极活性材料的速度匹配，从而得到兼具动力学性能优异以及循环寿命长特点的电池。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的二次电池。

本发明的二次电池包括正极极片、负极极片、隔离膜以及电解液，正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面上且包括正极活性材料的正极膜片，负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上且包括负极活性材料的负极膜片，所述负极活性材料包括石墨，且所述正极活性材料的平均粒径D50与所述负极膜片的厚度H_n之间的关系满足：6≤0.06H_n×(4-1/D50)≤31。其中，正极活性材料的平均粒径D50的单位为μm，负极膜片的厚度H_n的单位为μm。

电池的充放电过程实际是活性离子(例如锂离子、钠离子等)在正负极活性材料之间来回穿梭的过程，正负极极片各自的性能发挥以及二者之间的合理匹配是电池设计的重要环节。正极活性材料的平均粒径与活性离子的脱出速度以及正极极片动力学性能相关，通常正极活性材料的平均粒径越小，活性离子的脱出速度越快，正极极片动力学性能越好。负极膜片的厚度与活性离子的嵌入速度以及负极极化大小相关，因此负极膜片的厚度大小会影响负极极片的动力学性能以及循环性能。电池充电过程中，活性离子从正极活性材料脱出并嵌入到负极活性材料中，该过程中活性离子从正极活性材料脱出的速度以及活性离子嵌入负极活性材料的速度之间的匹配十分重要。若活性离子从正极活性材料快速脱出但负极活性材料欠缺快速嵌入的能力，电池的动力学性能以及循环性能都将很差。