[发明专利]低温锂离子电池

说明书

本发明公开了低温锂离子电池。该低温锂离子电池包括：正极片、隔膜、负极片和电解液，正极片包括三元镍钴锰酸锂材料，三元镍钴锰酸锂材料为团聚体材料和类单晶材料的复合材料，团聚体材料的中值粒径小于类单晶材料的中值粒径；负极片包括碳材料，碳材料包括人造石墨和天然石墨，人造石墨和天然石墨均为碳包覆的二次颗粒；电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，溶剂包括EC、DEC、EMC和辅助溶剂，溶剂为四元或四元以上的复合物，锂盐包括LiPF₆、LiFSI和LiPO₂F₂，添加剂包括VEC、DTD和GBL。该低温锂离子电池在低温下具有良好的充放电性能、较高的安全性和较高的能量密度，能很好的适用于低温环境。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地，涉及低温锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有比容量高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、环境友好等优点，在电动车用动力电池方面具有广阔的应用前景。锂离子电池的工作温度一般为零下20℃到零上60℃，在更低温度下，如零下40℃时，电池的充放电性能较差，电池难以充电，且放电容量只有室温时的12％，能量密度较低，容易在负极表面析锂，存在较高的安全隐患。造成锂离子电池低温性能差的主要原因有以下几点：(1)低温条件下，电池电解液部分溶剂凝固，粘度增大，导致离子迁移困难，电导率低；(2)低温条件下，在电极材料中锂的传递阻力大；(3)低温条件下，在电极和电解液界面间锂扩散和电荷转移较缓慢；(4)低温条件下，电解液对隔膜的浸湿性以及锂离子对隔膜的穿透性较差。锂离子电池在低温条件下的性能较差，严重影响其在低温环境中的应用，因此，亟需对锂离子电池的低温性能进行改进，以使锂离子电池在低温条件下具有良好的性能，更好的适用于低温环境。

发明内容

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种低温锂离子电池。该低温锂离子电池包括：正极片、隔膜、负极片以及电解液，所述正极片、所述隔膜以及所述负极片依次层叠设置，且封装在密封空间内，所述电解液填充所述密封空间，其中，所述正极片包括三元镍钴锰酸锂材料，所述三元镍钴锰酸锂材料为团聚体材料和类单晶材料的复合材料，所述团聚体材料的中值粒径小于所述类单晶材料的中值粒径；所述负极片包括碳材料，所述碳材料包括人造石墨以及天然石墨，所述人造石墨以及所述天然石墨均为碳包覆的二次颗粒；所述电解液包括溶剂、锂盐以及添加剂，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯以及辅助溶剂，所述溶剂为四元或四元以上的复合物，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂以及二氟磷酸锂，所述添加剂包括碳酸乙烯亚乙酯、硫酸亚乙酯以及γ-丁内酯。由此，该低温锂离子电池在低温条件下具有良好的充放电性能、较高的安全性以及较高的能量密度，能够很好的适用于低温环境。

根据本发明的实施例，所述团聚体材料的中值粒径为3-6μm，所述团聚体材料的一次颗粒粒径为300-700nm，所述类单晶材料的中值粒径为7-10μm；任选的，所述复合材料中，所述类单晶材料的质量含量不小于所述团聚体材料的质量含量；任选的，所述复合材料的比表面积为0.3-0.7m²/g，所述复合材料的振实密度为1.45-1.65g/cm³。三元镍钴锰酸锂为团聚体材料和类单晶材料的复合材料，且团聚体材料粒径小，类单晶材料粒径大，有利于锂离子的传输，可以提升低温锂离子电池的充放电性能，复合材料中类单晶材料的质量含量较大，更有利于锂离子的传输，从而进一步提升低温锂离子电池的充放电性能，合适的比表面积，可以使复合材料具有良好的加工性能以及良好的低温动力学性能，有利于提升低温锂离子电池的充放电性能，复合材料较高的振实密度可以提高正极片的整体压实密度，有利于提高低温锂离子电池的能量密度。