[发明专利]高能量密度超低温锂离子电池及负极片

说明书

本发明公开了一种高能量密度超低温锂离子电池及负极片，高能量密度超低温锂离子电池包括外壳、设置在所述外壳内的电池内芯以及电解液；所述电池内芯包括正极片、负极片及设置在所述正极片和负极片之间的隔膜；所述正极片采用粒径为11‑20μm的碳包覆钴酸锂制成；所述负极片采用低结晶碳表面改性人造石墨制成；所述电解液的溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二已酯、聚碳酸酯、丙酸丙酯和丙酸乙酯。本发明的锂离子电池，截止电压4.2V时能量密度可以达到600‑640wh/L，截止电压4.35V时能量密度可以达到660‑680wh/L，截止电压4.4V时能量密度可以达到680‑720wh/L；‑40℃容量保有量大于80％，‑50℃的容量保有量大于70％，适用于超低温领域应用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高能量密度超低温锂离子电池及负极片。

背景技术

目前现有的锂离子电池一般强调常温下的高能量密度，但低温性能只做到-20℃。而做低温锂离子电池现有的技术一般强调低温性倍率特性，对电池的能量密度避而不谈或对能量密度要求不高，随着智能手机，平板、笔记本电脑等野外使用对温度和待机时间要求越来越高，对低温下-40℃到-50℃的待机时间提出更高的要求，简而言之就是提升低温下的能量密度。

中国专利CN201711129598.4公开一种兼具高比能量和超低温倍率放电的锂离子电池体系，其包括正极活性物质、负极活性物质、电解液及隔膜，正极活性物质为小颗粒的高压钴酸锂材料，充电截止电压为4.3-4.5V，负极活性物质为石墨，石墨压实密度只能做到1.50-1.55g/cm³，不足以做高能量密度。

中国专利CN201310350316.9公开一种低温型碳酸酯锂电池电解液，适用于磷酸铁锂的动力锂离子电池，并不合适于高能量密度钴酸锂锂离子电池。用磷酸铁锂的做为正极活性物质的锂离子电池的能量密度不高，在容量密度要求高的领域并不适用。

因此，有必要对锂离子电池材料进行改进，提高能量密度并适用于超低温领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种适用于超低温领域应用的高能量密度超低温锂离子电池及负极片。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高能量密度超低温锂离子电池，包括外壳、设置在所述外壳内的电池内芯以及电解液；所述电池内芯包括正极片、负极片及设置在所述正极片和负极片之间的隔膜；其特征在于，所述正极片采用粒径为11-20μm的碳包覆钴酸锂制成；所述负极片采用低结晶碳表面改性人造石墨制成；所述电解液的溶剂包括质量比例为3:3:2:1:2:(2-3)的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二已酯、聚碳酸酯、丙酸丙酯和丙酸乙酯。

优选地，所述碳包覆钴酸锂的压实密度为4.2-4.5g/cm³。

优选地，所述碳包覆钴酸锂的表面包覆或掺杂0.1-5％以下氧化物中的一种或多种：氧化铝、氧化镁、氧化锆、氧化铑、氧化钌、氧化锶、氧化钡、氧化镧、氧化铈、氧化铱、氧化镨、氧化钇以及氧化铌。

所述氧化物和碳包覆钴酸锂混合后，通过在600-800℃的隧道炉或箱式炉中处理2-5h，使所述氧化物包覆或掺杂在所述碳包覆钴酸锂的表面。

优选地，所述低结晶碳表面改性人造石墨采用多颗粒复合球形化人造石墨，并通过煤油、沥青以及酚醛树脂中一种或多种进行包覆，在1000-1500℃氮气保护的环境下低结晶改性制成；其中包覆的厚度为0.5-1μm。

所述多颗粒复合球形化人造石墨为采用粒径3-6μm的人造石墨，与粘度10000-20000mpa.s的沥青按90-60:10-40比例混合形成10-19μm的颗粒，在3000-4000℃下石墨化形成。

所述低结晶碳表面改性人造石墨的粒径为11-20μm，压实密度为1.60-1.75g/cm³。