锂离子电池制造技术

技术编号:14560390 阅读:353 留言:0更新日期:2017-02-05 16:06
本发明专利技术提供了一种锂离子电池,其包括:正极极片,包括正极集流体和涂布干燥压实设置于正极集流体上且包含正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂的正极膜片;负极极片,包括负极集流体和涂布干燥压实设置于负极集流体上且包含负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂的负极膜片;隔离膜;电解液;以及包装膜。正极膜片的压实密度为3.9g/cm3~4.4g/cm3;负极膜片的压实密度为1.55g/cm3~1.8g/cm3;负极活性材料的容量与正极活性材料的容量的比值(CB)为1~1.4。本发明专利技术的锂离子电池能在大倍率下进行快速充电,且本发明专利技术的锂离子电池具有优良的安全性能,同时具有优良的循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池
,尤其涉及一种锂离子电池
技术介绍
锂离子电池因具有能量密度高、工作电压高、使用寿命长、无记忆效应和环保等优点,现已成为移动设备的理想电源,并取代了传统电源。随着移动设备的智能化和多功能化,其功耗急剧增加,对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。自1991年Sony公司开发出石墨体系的锂离子电池,经过20多年的发展,其能量密度已接近极限。而新的化学体系的开发还有一些关键问题待解决,如硅基负极活性材料循环后膨胀带来的自身粉化、高电压下正极活性材料的高温循环性能差、电解液在高电压体系中的稳定性差、正极活性材料与电解液反应产气等。能量密度的提升遇到瓶颈,为提高用户体验,大倍率快充锂离子电池的开发可适当弥补能量密度的不足。但是当锂离子电池在大倍率下快速充电时,锂离子电池极化严重,单位面积电流加大,负极很快到达析锂电位,导致从正极扩散到负极的大量锂离子不能及时被负极接受,从而锂枝晶在负极表面析出,导致锂离子电池的容量快速衰减,并且锂枝晶容易刺穿隔离膜,造成极大的安全隐患。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题,本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池,所述锂离子电池能在大倍率下进行快速充电,且所述锂离子电池具有优良的安全性能,同时具有优良的循环性能。为了实现上述目的,本专利技术提供了一种锂离子电池,其包括:正极极片,包括正极集流体和涂布干燥压实设置于正极集流体上且包含正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂的正极膜片;负极极片,包括负极集流体和涂布干燥压实设置于负极集流体上且包含负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂的负极膜片;隔离膜;电解液;以及包装膜。正极膜片的压实密度为3.9g/cm3~4.4g/cm3;负极膜片的压实密度为1.55g/cm3~1.8g/cm3;负极活性材料的容量与正极活性材料的容量的比值(CB)为1~1.4。相对于现有技术,本专利技术的有益效果为:本专利技术的锂离子电池能在大倍率下进行快速充电。本专利技术的锂离子电池具有优良的安全性能,同时具有优良的循环性能。具体实施方式下面详细说明根据本专利技术的锂离子电池以及实施例、对比例和测试结果。首先说明根据本专利技术的锂离子电池,包括:正极极片,包括正极集流体和涂布干燥压实设置于正极集流体上且包含正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂的正极膜片;负极极片,包括负极集流体和涂布干燥压实设置于负极集流体上且包含负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂的负极膜片;隔离膜;电解液;以及包装膜。正极膜片的压实密度为3.9g/cm3~4.4g/cm3;负极膜片的压实密度为1.55g/cm3~1.8g/cm3;负极活性材料的容量与正极活性材料的容量的比值(CB)为1~1.4。在根据本专利技术所述的锂离子电池中,一方面通过减轻负极极化,加速锂离子在负极的扩散;另一方面通过增大正极极化,减缓锂离子在正极的扩散速度,使充电过程迅速由恒流充电转换为恒压充电,进而逐渐减小电流,减少单位时间内从正极扩散到负极的锂离子量,从而有效避免负极表面的锂枝晶析出,进而锂离子电池具有优良的安全性能,同时具有优良的循环性能。为了减轻负极极化,(1)在涂布工序段,控制负极活性材料的容量与正极活性材料的容量的比值(CB)尽量大,因为当全电池处于同样的SOC态,CB越小,负极嵌锂越充分,负极电位越低,在充电过程中表现为负极很快达到析锂电位,导致负极表面更容易析锂,当CB提高时,负极电位提高,可有效避免负极表面析锂,提高锂离子电池大倍率下的快充能力,但CB过大容易导致锂离子电池的能量密度较低,因此,本专利技术的CB为1~1.4;(2)在冷压工序段,减小负极膜片的压实密度可使负极膜片的孔隙率增大,从而减小负极表面极化,使其厚度方向上的电流分布更均匀,在大倍率快速充电时有更多的负极活性材料同时参与接受Li+,进而有效避免负极表面析锂,但负极膜片的压实密度过小,导致负极膜片的孔隙率过大,从而锂离子电池的能量密度较低,因此,本专利技术的负极膜片的压实密度为1.55g/cm3~1.8g/cm3。为了增大正极极化,在冷压工序段,增大正极膜片的压实密度,减少锂离子的扩散通道,使充电快速转换为恒压充电,电流降低,从而有效避免负极表面析锂,但正极膜片的压实密度过大,容易导致正极极片破裂,对锂离子电池的安全性能以及循环性能不利,因此,本专利技术的正极膜片的压实密度为3.9g/cm3~4.4g/cm3。在根据本专利技术所述的锂离子电池中,所述正极膜片的压实密度可为3.95g/cm3~4.35g/cm3。在根据本专利技术所述的锂离子电池中,所述负极膜片的压实密度可为1.55g/cm3~1.75g/cm3。在根据本专利技术所述的锂离子电池中,负极活性材料的容量与正极活性材料的容量的比值(CB)可为1.03~1.2。在根据本专利技术所述的锂离子电池中,所述锂离子电池的充电倍率可为1.3C~5C。在根据本专利技术所述的锂离子电池中,所述负极膜片涂布时的涂布重量可为120mg/1540.25mm2~190mg/1540.25mm2;所述正极膜片涂布时的涂布重量可为230mg/1540.25mm2~380mg/1540.25mm2。在设计锂离子电池时,可减小膜片的涂布重量,因为当膜片的涂布重量减小时,单位面积的电流减小,同时在极片厚度方向上浓差极化减轻,因此可有效避免快速充电时负极表面的析锂。在根据本专利技术所述的锂离子电池中,所述正极活性材料可选自钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)以及三元材料(NCM)中的一种或几种。在根据本专利技术所述的锂离子电池中,所述负极活性材料可为碳素材料,所述碳素材料可选自软碳、硬碳、人造石墨、天然石墨以及中间相炭微球中的一种或几种。在根据本专利技术所述的锂离子电池中,所述隔离膜可选自聚乙烯(PE)膜以及聚丙烯(PP)膜中的一种,厚度可为5μm~30μm。在根据本专利技术所述的锂离子电池中,所述电解液可为非水电解质溶液,所述非水电解质溶液可包括非水有机溶剂以及锂盐。在根据本专利技术所述的锂离子电池中,所述非水有机溶剂可选自链状酯和环状酯的组合;所述链状酯可选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状酯中的一种或几种;所述环状酯可选自碳酸...

【技术保护点】
一种锂离子电池,包括:正极极片,包括正极集流体和涂布干燥压实设置于正极集流体上且包含正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂的正极膜片;负极极片,包括负极集流体和涂布干燥压实设置于负极集流体上且包含负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂的负极膜片;隔离膜;电解液;以及包装膜;其特征在于,正极膜片的压实密度为3.9g/cm3~4.4g/cm3;负极膜片的压实密度为1.55g/cm3~1.8g/cm3;负极活性材料的容量与正极活性材料的容量的比值(CB)为1~1.4。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池,包括:
正极极片,包括正极集流体和涂布干燥压实设置于正极集流体上
且包含正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂的正极膜片;
负极极片,包括负极集流体和涂布干燥压实设置于负极集流体上
且包含负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂的负极膜片;
隔离膜;
电解液;以及
包装膜;
其特征在于,
正极膜片的压实密度为3.9g/cm3~4.4g/cm3;
负极膜片的压实密度为1.55g/cm3~1.8g/cm3;
负极活性材料的容量与正极活性材料的容量的比值(CB)为
1~1.4。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述正
极膜片的压实密度为3.95g/cm3~4.35g/cm3。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述负
极膜片的压实密度为1.55g/cm3~1.75g/cm3。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,负极活性材
料的容量与正极活性材料的容量的比值(CB)为1.03~1.2。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述锂离子
电池的充电倍率为1.3C~5C。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,
所述负极膜片涂布时的涂布重量为
120mg/1540.25mm2~190mg/1540.25mm2;
所述正极膜片...

【专利技术属性】
技术研发人员:郑强王升威高潮骆福平
申请(专利权)人:东莞新能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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