[发明专利]一种电池电芯及其制备方法和快充锂离子电池

说明书

本发明公开了一种电池电芯及其制备方法和快充锂离子电池，该电池电芯包括正极片、负极片和设于正极片和负极片之间的隔膜；正极片包括正极集流体和设于正极集流体上的正极活性材料层，正极活性材料层的材料包括正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂，正极导电剂包括第一点状导电剂和第一支链状导电剂；负极片包括负极集流体和设于负极集流体上的负极活性材料层，负极活性材料层的材料包括负极活性材料、负极导电剂、分散剂和负极粘结剂，负极导电剂包括第二点状导电剂和第二支链状导电剂，分散剂为羧甲基纤维素锂。以上电池电芯可应用于快充锂离子电池的制备，所制备快充锂离子电池具有优异的快充性能，且循环寿命长。

技术领域

本发明涉及电池制造技术领域，尤其是涉及一种电池电芯及其制备方法和快充锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因具有能量密度高、循环性能好、无记忆效应等优点，被广泛应用于手机、电脑、电动工具、新能源汽车和储能领域，但是其充电时间长一直是消费者的核心痛点。如果电池能够实现快速充电，则用户将不再为电量而焦虑，电动汽车可以更好地替代传统燃油车，快速储能设备可以在电网中承担更多的复杂服务功能，它的快速响应使其能够参与电网的智能调节，这将为人们的生活带来极大的便利和综合效益。因此，快充型锂离子电池的开发和应用已成为锂离子电池发展的迫切需求。

然而，传统锂离子电池快速充电面临很多问题，比如大电流充电时极化和产热严重、易造成副反应增加，大电流充电时部分锂离子来不及嵌入负极造成负极析锂，进而引发容量衰减和存在安全隐患等。因此，要实现锂离子电池快充，其相关性能也要相应提升。

目前，有研究者提出了一些快充型锂离子电池，尝试通过一些改性降低电池阻抗、减少极化等，以提高快充锂离子电池的性能。但现有的快充锂离子电池研究，难以在实现快速充电的同时，达到循环寿命长等性能要求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电池电芯及其制备方法和快充锂离子电池。

本发明的第一方面，提出了一种电池电芯，包括：

正极片，所述正极片包括正极集流体和设于所述正极集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层的材料包括正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂；所述正极导电剂的组分包括第一点状导电剂和第一支链状导电剂；

负极片，所述负极片包括负极集流体和设于所述负极集流体上的负极活性材料层，所述负极活性材料层的材料包括负极活性材料、负极导电剂、分散剂和负极粘结剂；所述负极导电剂的组分包括第二点状导电剂和第二支链状导电剂，所述分散剂选自羧甲基纤维素锂；

隔膜，所述隔膜设于所述正极片和负极片之间。

根据本发明实施例的电池电芯，至少具有以下有益效果：该电池电芯可用于快速锂离子电池的制备，其中正负极片上活性材料层中导电剂采用包括点状导电剂和支链状导电剂的组分混合而成，混合导电剂可构造出三维导电网络结构，通过点、线与活性材料连结，可为电化学反应过程中离子和电子的传输提供高速通道，改善离子电导率，提升电池的快充性能；并且，在充电过程中可对负极体积膨胀起到一定的抑制作用，提高快充锂离子电池的循环稳定性。另外，负极片上负极活性材料层中的分散剂采用羧甲基纤维素锂代替传统分散剂羧甲基纤维素钠，羧甲基纤维素锂不仅可以增加负极导电率，还可提升锂离子在电极中的传输速率，以避免快速充电时锂离子来不及嵌入负极，引起负极析锂现象。通过以上对电池电芯的正负极片上活性材料层中导电剂的改进，结合负极片上负极活性材料层中分散剂的以上改进，可显著降低电池的阻抗和极化现象，所制备快充锂离子电池可具有优异的充电倍率性能。

其中，第一点状导电剂和第二点状导电剂中点状具体指的是颗粒状，第二状导电剂和第二支链状导电剂中支链状可为管状和/或棒状。