[发明专利]锂离子硬包电芯、锂离子电池包及其应用

说明书

本发明公开了一种锂离子硬包电芯、锂离子电池包及其应用，锂离子硬包电芯的负极浆料包括负极活性材料、添加剂以及溶剂，所述负极活性材料包括硅系复合材料，所述添加剂包括硝酸锂。包括硅系复合材料的负极活性材料能量密度高，硝酸锂具有较高的还原电位，易于还原分解，其分解产物可以稳定的包覆在负极活性材料的表面，对负极活性材料起到钝化的作用，可有效地抑制电解液与负极活性材料之间的持续副反应，如电化学反应，从而可提高锂离子硬包电芯的循环性能，使得循环寿命长。

技术领域

本发明涉及储能装置领域，尤其涉及一种锂离子硬包电芯、锂离子电池包及其应用。

背景技术

近年来，新能源汽车产业对锂离子电芯的各项性能尤其是能量密度，提出了越来越高的要求。当前，各种提升锂离子电芯能量密度的技术手段中，负极使用硅系材料正成为产业界研究最为广泛的方法。使用硅体系作为负极活性材料可以大幅提升锂离子电芯的能量密度，例如，在石墨负极中添加大约10％左右的硅碳材料，即可将负极活性材料的放电克容量由350mAh/g提升至约500mAh/g。

然而，高克容量的硅系负极材料的推广使用仍需克服许多技术难点，硅系负极材料在充放电过程中的体积膨胀较高，与电解液之间的副反应持续进行，使得应用硅系负极材料的锂离子电芯的循环寿命较短。当硅系材料在负极活性材料中的占比较高时，通常经过200次充放电循环，放电容量即衰减至初始放电容量的70％以下。如此低的循环寿命，阻碍了硅系高能量密度负极材料的应用。

因此，有必要提供一种循环寿命长的、含硅系高能量密度负极材料的锂离子电芯以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种锂离子硬包电芯，该锂离子硬包电芯能量密度高、循环寿命长。

本发明的第二目的在于提供一种锂离子电池包，该锂离子电池包包括能量密度高、循环寿命长的锂离子硬包电芯。

本发明的第三目的在于将锂离子电池包应用于汽车、摩托车或自行车上，该锂离子电池包包括能量密度高、循环寿命长的锂离子硬包电芯。

为实现上述目的，本发明提供了一种锂离子硬包电芯，所述锂离子硬包电芯包括正极片、负极片以及设于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，所述正极片、所述负极片以及所述隔膜制成一裸电芯，将所述裸电芯密封于一硬壳内，其中，所述负极片包括负极集流体以及负极浆料层，所述负极浆料层形成于所述负极集流体的一面或两面，所述负极浆料层由负极浆料干燥形成，所述负极浆料包括负极活性材料、添加剂以及溶剂，所述负极活性材料包括硅系复合材料，所述添加剂包括硝酸锂。

进一步地，所述硝酸锂的质量为所述负极活性材料的质量的0.2％～5.0％，例如0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3.0％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4.0％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5.0％。硝酸锂的质量用量过少，则其对负极活性材料的钝化作用有限，从而对锂离子电芯的电化学性能改善效果不明显；硝酸锂的质量用量过多，则锂离子电芯化成后会剩余较多的硝酸锂，恶化锂离子电芯的高温存储产气性能。

进一步地，所述硝酸锂以硝酸锂水溶液的形式添加到所述负极浆料中。所述溶剂的添加量没有限制，可根据实际需求进行选择。

进一步地，所述负极浆料还包括导电剂以及粘结剂，所述导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、超导碳黑、石墨烯、导电石墨、碳纤维、碳纳米管及科琴黑中的一种或几种，所述粘接剂选自丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠及聚丙烯酸中的一种或几种。