[发明专利]锂离子电池和用电设备

说明书

本发明公开了锂离子电池和用电设备。其中该锂离子电池包括：正极片、负极片、隔膜和电解液，其中，所述正极片包括正极活性物质，所述正极活性物质包括镍钴锰三元材料，所述镍钴锰三元材料中镍的摩尔百分含量为镍钴锰总量的91～94％；所述负极片包括负极活性物质，所述负极活性物质包括碳材料和硅氧材料，所述硅氧材料的含量为所述负极活性物质的20～25wt％。该锂离子电池兼具能量密度高、稳定性好、循环性能好、安全性高和使用寿命长等的优点。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体而言，涉及锂离子电池和用电设备。

背景技术

锂离子二次电池主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池具有能量密度高、比功率大、循环性能好、无记忆效应、无污染等特点，具有很好的经济效益、社会效益和战略意义，是目前最受瞩目的绿色化学电源。然而，锂离子电池的能量密度有限，需要提高后才能解决电动汽车行驶里程焦虑问题和3C等电子产品对于高能、长使用时间的需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出锂离子电池和用电设备。该锂离子电池兼具能量密度高、稳定性好、循环性能好、安全性高和使用寿命长等的优点。

本发明主要是基于以下问题提出的：

目前锂离子电池能量密度提升的技术主要来自于以下两个方面：1)对于锂离子电池体系设计和应用如(正负极材料、涂覆厚度、隔膜、铜铝箔和大压实)；2)电池内部结构的优化。然而上述方法提高能量密度有限。并且，目前锂离子电池各有不同，按照外部壳体材料来分，有硬质金属壳体、软质铝塑膜等，其中硬质壳体锂电池因自动化程度高，成电池模组一致性高等优势，占据市场主要份额，然而其因自身重量大、壳体密闭等原因，其能量密度以及安全性一直是限制其进一步发展的重要因素，现在市场下的金属壳体锂离子电池要么能量密度低，要么安全性差，要么能量密度和安全性二者无法兼得。

为此，根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种锂离子电池。根据本发明的实施例，该锂离子电池包括：正极片、负极片、隔膜和电解液，其中，

所述正极片包括正极活性物质，所述正极活性物质包括镍钴锰三元材料，所述镍钴锰三元材料中镍的摩尔百分含量为镍钴锰总量的91～94％；

所述负极片包括负极活性物质，所述负极活性物质包括碳材料和硅氧材料，所述硅氧材料的含量为所述负极活性物质的20～25wt％。

根据本发明上述实施例的锂离子电池，通过选用镍的摩尔百分含量为镍钴锰总量的91～94％的高镍三元正极活性材料，可以确保正极活性材料具有较高的能量密度；同时，通过选用碳材料和硅氧材料共混的负极活性材料，并控制硅氧材料的添加量为负极活性物质的的20～25wt％，不仅可以显著提高负极活性材料的能量密度，同时在负极片上形成较好的离子导电网络，还有利于抑制硅氧材料在充放电过程中副反应的发生，从而显著降低或缓冲电池的体积膨胀。由此使得该锂离子电池兼具能量密度高、稳定性好、循环性能好、安全性高和使用寿命长等的优点，具体地，该锂离子电池的能量密度可高达330Wh/Kg以上，1C循环2500次以后容量保持率仍可在80％以上。

另外，根据本发明上述实施例的锂离子电池还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述正极片包括正极集流体和形成在所述正极集流体表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括96～98重量份的所述正极活性材料、0.5～5重量份的导电剂和0.5～5重量份的粘结剂。

在本发明的一些实施例中，基于100重量份的所述正极活性物质层，包括96～98重量份的所述正极活性材料、0.5～4重量份的所述导电剂和0.5～4wt重量份的所述粘结剂。