[发明专利]电芯、锂离子二次电池和包含锂离子二次电池的电动大巴和储能系统

说明书

本发明提供一种电芯、锂离子二次电池和包含锂离子二次电池的电动大巴和储能系统。所述电芯包括负极片、正极片以及隔离膜，所述负极片包括负极集流体以及设置在负极集流体的表面且含有负极活性物质的负极膜片，所述正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体的表面且含有正极活性物质的正极膜片，所述隔离膜间隔于相邻负极片和正极片之间。所述负极膜片的表面还设置有金属锂层，所述金属锂层的重量为所述负极膜片的总重量的0.5％～5％，单位面积负极容量/单位面积正极容量＝1.2～2.1，单位面积负极容量/(单位面积正极容量+单位面积金属锂层容量×80％)≥1.10。本发明的电芯具有较好的循环性能和存储性能。

本发明是基于申请号为201810168627.6、申请日为2018年02月28日、申请人为宁德时代新能源科技股份有限公司、发明名称为“电芯”的发明提出的分案申请。

技术领域

本发明涉及电池领域，更具体而言涉及一种电芯、锂离子二次电池和包含锂离子二次电池的电动大巴和储能系统。

背景技术

在二次电池中，锂离子二次电池相对于其它种类的二次电池来说，其较高的能量密度优势使其在市场上占据主流地位。其中，以磷酸铁锂为正极活性物质的锂离子二次电池以其高安全性、低成本、长寿命的特点广泛应用于电动大巴动力系统，并在大规模储能领域拥有广泛的应用前景。

近年来，基于度电成本考虑，对锂离子二次电池寿命的要求越来越高。虽然磷酸铁锂具有较高的结构稳定性，但是在石墨负极表面会发生固体-电解质液界面膜(SEI膜)的溶解-修复平衡，导致可用于正负极之间穿梭的活性锂离子不断减少，从而不可避免地发生容量损失。以钛酸锂为负极活性物质、以磷酸铁锂为正极活性物质的锂离子二次电池由于不生成SEI膜，可以避免由SEI膜的溶解-修复平衡引起的负极副反应导致的容量损失，但是钛酸锂较高的电压平台导致锂离子二次电池的放电电压平台较低，能量密度过低，且钛酸锂昂贵的单价导致单位Wh成本过高，因此，需要有效的技术解决锂离子二次电池的长寿命问题。

目前改善锂离子二次电池寿命的主要手段有：选择循环性能和存储性能好的磷酸铁锂种类和石墨种类、优化电解液配方(改变有机溶剂、添加剂)、优化正极膜片和负极膜片配方、优化SEI膜成膜条件等。这些手段均从抑制由SEI膜的溶解-修复平衡引起的负极副反应角度考虑，通过节流的方式延缓活性锂离子的减少，因此能起到的作用有限，锂离子二次电池的循环寿命最高可以做到5000～6000次左右，与长寿命电动大巴和大规模储能系统10000次以上循环寿命的目标尚有较大差距。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电芯，所述电芯具有较好的循环性能和存储性能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种电芯，其包括负极片、正极片以及隔离膜，所述负极片包括负极集流体以及设置在负极集流体的表面且含有负极活性物质的负极膜片，所述正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体的表面且含有正极活性物质的正极膜片，所述隔离膜间隔于相邻负极片和正极片之间。所述负极膜片的表面还设置有金属锂层，所述金属锂层的重量为所述负极膜片的总重量的0.5％～5％，单位面积负极容量/单位面积正极容量＝1.2～2.1，单位面积负极容量/(单位面积正极容量+单位面积金属锂层容量×80％)≥1.10。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的电芯具有较好的循环性能和存储性能。另外，本发明的电芯还能具有较好的高温循环性能和高温存储性能。

在本发明任一实施方式中，金属锂层的重量为负极膜片的总重量的0.81％～5％；可选地为1％～5％，1.46％～5％，2.54％～5％，或4％～5％。金属锂层的重量占比在适当范围内，能进一步改善电芯的循环性能和存储性能。电芯的高温循环性能和高温存储性能也可进一步提升。