[发明专利]一种高能量密度与充电能力兼顾的锂离子电池

说明书

本发明提供了一种高能量密度与充电能力兼顾的锂离子电池。本发明是通过在高压实石墨中混入合适比例的快充石墨，有效提高高压实石墨的充电能力，组成一款兼顾高压实和充电能力的石墨体系；向此石墨体系中引入硅负极材料和/或锡负极材料，总体上提升负极片的嵌锂电位，缓解高能量密度体系的析锂情况；同时该硅负极材料和/或锡负极材料具有更高的克容量，可大幅提升负极片的克容量，具体可根据引入硅负极材料和/或锡负极材料的用量调整本发明负极体系的总体克容量。此外，需要搭配导电性能优越的导电剂，比如高纯度的单壁碳管，单壁碳管的用量根据硅负极材料和/或锡负极材料的用量进行调整。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高能量密度与充电能力兼顾的锂离子电池。

背景技术

随着5G时代的到来，锂离子电池的地位显得愈发重要，但目前对锂离子电池来说无论是能量密度，还是快充能力，都已经越来越接近极限，这就要求必须在技术上寻求新的突破，必须针对化学体系进行深刻创新，进而实现新一代锂离子电池具有更高的能量密度，同时保证具有相应的快速充电能力。

因此，如何获得一种高能量密度与充电能力兼顾的锂离子电池，是目前本领域的普遍追求。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高能量密度与充电能力兼顾的锂离子电池。本发明从负极体系出发，通过向高压实石墨中引入快充石墨提升负极片的充电能力，再引入硅负极材料和/或锡负极材料提升负极片的能量密度，进一步的搭配合适的导电剂，构建点线结合的富足导电网络，实现大幅提升负极的克容量，降低负极片的厚度；即在保证较高充电能力的同时，大幅提高电池体系的能量密度，从而实现超高能量密度和快速充电能力兼顾的目标。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种负极片，所述负极片包括负极集流体和负极活性物质层，所述负极活性物质层包括第一颗粒和第二颗粒；其中，所述第一颗粒的嵌锂电位低于所述第二颗粒的嵌锂电位；所述第一颗粒包括高压实石墨和快充石墨，所述第二颗粒包括硅负极材料和/或锡负极材料。

根据本发明，所述第一颗粒的嵌锂电位为0V-0.2V，优选为0.1V。

根据本发明，所述第二颗粒的嵌锂电位为0.2V-1.0V，优选为0.5V。

本发明中，所述的嵌锂电位是指锂离子嵌入负极活性材料时的电位，所述嵌锂电位的测试方法如下：在常规的全电池中，除正常的正负极之外，增加一个参比电极(锂金属电极)，组装成一个三电极电池。将电池置于(25±3)℃环境中，静置3小时，待电芯本体达到(25±3)℃时，电池按照0.2C充到4.45V，再恒压充到截止电流0.05C，再以0.2C放电到3V，根据充放电曲线确定出活性材料的嵌锂电位。

根据本发明，所述的高压实石墨是指具有2C以下快充能力的石墨，即所述高压实石墨的充电倍率为2C以下；如1C高压实石墨、1.5C高压实石墨、2C高压实石墨。所述的快充石墨是指具有3C以上快充能力的石墨，即所述快充石墨的充电倍率为3C以上；如为3C快充石墨、5C快充石墨、8C快充石墨、10C快充石墨。

根据本发明，所述高压实石墨和所述快充石墨的极限压实密度与其承受的倍率有关，这主要是由于不同充电能力的快充石墨因原料和掺杂包覆工艺的不同，因此具有不同的极限压实密度。

根据本发明，所述高压实石墨的极限压实密度为1.5-2mg/cm³，例如所述高压实石墨为1.5C高压实石墨时，其极限压实密度为1.83mg/cm³。