[发明专利]一种高能量密度锂离子电池

权利要求书

1.一种高能量密度锂离子电池，所述电池包括正极、负极、电解液、隔膜、封装材料，其特征在于：

正极材料为以下的一种或多种：LiCoO₂、Li(Ni_xMn_yCo_1-x-y)O₂(0≤x≤1,0≤y≤1)、Li(Ni_xCo_yAl_1-x-y)O₂ (0≤x≤1,0≤y≤1)、Li₂MnO₄、LiNi_0.5Mn_0.5O₂、LiNi_0.5Mn_1.5O₄、LiMPO₄，aLi₂MnO₃• (1-a)Li(Ni_xMn_yCo_1-x-y)O₂ (0≤x≤1,0≤y≤1)，M选自Co、Ni、Mn中的一种或多种；

所述负极包括具有表面修饰的硅颗粒、可以形成导电网络的碳导电剂、具有高拉伸强度和高弹性形变特性的有机高分子粘结剂以及利于电子传导的集流体基底；

所述具有表面修饰的硅颗粒在电极中的质量分数为80%-96%，所述可以形成导电网络的碳导电剂在电极中的质量分数为0.8%-6%，所述高拉伸强度及高弹性形变特性的有机高分子粘结剂在电极中的质量分数为3%-15%；

所述负极的孔隙率为35%-50%；

所述负极中具有表面修饰的硅颗粒表面为碳包覆修饰，其中包覆碳的石墨化度无限制，为无定形碳或石墨化碳。

2.如权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：

所述负极的容量密度≥780mAh/cm³；

所述负极的面容量为3.0-10.0mAh/cm²。

3.如权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：

所述负极中具有表面修饰的硅颗粒中的硅颗粒为单晶硅颗粒、多晶硅颗粒、非晶硅颗粒、晶态硅线、非晶态硅线、晶态硅棒、非晶态硅棒、晶态硅管、非晶态硅管、晶态硅锥、非晶态硅锥、晶态多孔硅、非晶态多孔硅、晶态空心硅球、非晶态空心硅球，以及经过预嵌锂处理的以上所有材料中的一种或多种的组合。

4.如权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：

所述包覆碳在具有表面修饰的硅颗粒中的质量分数为1%-5%。

5.如权利要求4所述的一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：

所述碳包覆修饰的前驱体为碳氢类化合物。

6.如权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：

所述负极中具有表面修饰的硅颗粒中值粒径D50为0.8-6.0微米，最大粒径D100小于等于对应中值粒径D50的四倍数值。

7.如权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：

所述负极中可以形成导电网络的碳导电剂为导电碳黑颗粒、乙炔黑、链状碳黑、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、超顺排碳纳米管、气相生长碳纤维、导电石墨片、多层石墨烯、单层石墨烯中的至少一种或多种的组合。

8.如权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：

所述负极中有机高分子粘结剂为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素锂、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸锂、聚苯乙烯丙烯酸共聚物、聚丙烯酸酯共聚物、羧甲基纤维素-丙烯酸共聚物、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯腈丙烯酸共聚物、海藻酸、海藻酸钠、海藻酸锂、乙烯丙烯酸共聚物、水凝胶、黄原胶、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸-聚乙烯醇交联共聚物中至少一种或多种的组合。