[发明专利]一种圆柱高容量低温锂离子电池

说明书

本发明涉及一种圆柱高容量低温锂离子电池，包括：正极、负极、隔膜、电解液以及圆柱型外壳，正极包括铝箔以及涂覆在铝箔上的正极活性材料、粘结剂、导电剂组成的混合物，负极片包括铜箔以及涂覆在铜箔上的负极活性物质、导电剂、粘结剂组成的混合物，其中正极活性物质使用高镍三元材料或使用高镍三元材料与钴酸锂的混合物。锂离子电池在‑20℃的情况下可以进行8C放电，‑40℃可以进行3C电流进行放电，且放电容量能够达到标称容量的70%以上。并且其具有良好高温性能，60℃贮存7天后其容量保持率＞85%，容量恢复率＞93%。

技术领域

本发明涉及电池领域，特别是一种支持低温下大电流充放电的圆柱高容量低温锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有高电压、能量密度高、循环寿命长且绿色环保等优点，已经广泛用于智能机器人、电动汽车、贮能、机车启动及消费类电子产品中，且随着产品的改善，已越来越多的应用于各个行业。

锂离子电池由于本身的化学特性，在低温情况下充放电性能会急剧下降，且随着充电电流的增大，低温放电的功率和能量影响也越大。

发明内容

为解决锂离子电池在低温下充放电，特别是在低温下快速充放电的缺陷，本发明的目的是制作一种电池，其不仅在常温下可以进行10C以上的放电，且其在低温下也具有优良的大电流放电性能。

为了达到提升低温下大电流放电的目的，本发明提供了的一种圆柱高容量低温锂离子电池，包括：正极、负极、隔膜、电解液以及圆柱型外壳，正极包括一定厚度的铝箔以及涂覆在铝箔上的正极活性材料、粘结剂、导电剂组成的混合物，负极片包括一定厚度的铜箔以及涂覆在铜箔上的负极活性物质、导电剂、粘结剂组成的混合物，其中正极活性物质使用高镍三元材料或使用高镍三元材料与钴酸锂的混合物，正极材料的活性物质克容量为170mAh/g ~ 200mAh/g，正极的D50为8-12μm，D _max ≤ 45μm，正极的压实密度为3.0g/cm³-3.5 g/cm³,正极中所使用的导电剂为CNT_S与SP的结合，铝箔为16μm- 30μm ；负极活性物质使用硅硅与石墨的混合物，石墨为二次颗粒的人造石墨与天然石墨的混合物，天然石墨的比例为30%，负极的D50为8-14μm ，负极的压实为1.4g/ cm³-1.7g/ cm³,负极片中所使用的导电剂为SP或SP与CNT_S的混合，使用的粘结剂为高分子量的PVDF，铜箔为10μm - 25μm；隔膜使用高孔空隙率高密度、高密度的PE材料，厚度为9μm-20μm、空隙率为43% ~ 55%；负极活性物质的容量与正极活性物质的容量比值为1.06-1.1；电解液为低温电解液，包括溶剂、锂盐、添加剂，其溶剂包括EC、DMC、EMC、EA,锂盐包括LiPF6、LiODFB、LiPF2O2， liPF6的浓度为15-18%，添加剂为VC、FEC，还包括过充添加剂CHB。

以下为本发明的锂离子电池的实施方式，对比例及测试结果。

本发明所述的锂离子电池，为了实现低温下的放电性能提升，需要提升电池的导电子性能，解决锂离子电池所用有机电解液在低温下电导率的急剧降低，以及克服锂离子电池在低温正负极SEI膜所产生的界面阻抗。

实现低温下锂电池电子导电性的提升：（1）提升低温下电池的导电性能，通过使用CNTs与SP的混合导电剂使构成导电网络。（2）使用PVDF作为正、负极的粘结剂，PVDF粘结剂在低温下拥有良好的导电性能，SBR玻璃化温度过高导致的低温阻抗增大的现象。（3）降低正负极材料在箔材上的涂覆厚度，缩短电子的传导路径。（4）人造石墨且在表面进行酚醛树酯进行包覆，增加电池的导电性能。（5）在电解液中加入LiODFB、LiPF2O2锂盐，通过特殊的化成电流设置，使其在正负极表面形成均匀的SEI膜，且使用此二种成分形成的SEI膜在低温下具有良好的膜阻抗。