一种锂离子电池制造技术

本发明专利技术属于二次电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述负极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一侧的负极活性涂层，所述负极活性涂层包括硅基材料和石墨材料，所述电池满足关系式：0.79≤0.031*ln(S)+R≤0.84，且1.55≤0.0083*S*W+P≤1.80；S为负极活性涂层中硅基材料的占比，单位％；R为电池极组的入壳松紧度，单位％；P为负极活性涂层的压实密度、单位为g/cm3；W为负极活性涂层的涂覆密度、单位为g/m2。本发明专利技术的锂离子电池具有良好的容量保持率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，尤其涉及一种锂离子电池。

技术介绍

[0002]以石墨为代表的碳基材料是锂离子电池负极的主要使用材料，其直接影响锂离子电池电化学性能。随着用户对锂离子电池能量密度日渐增加的要求，硅基负极得到极大的关注和发展。
[0003]硅来源广泛，为地壳含量丰度极高的元素之一，硅的理论比容量可达4200mAh/g。但是，氧化亚硅完全嵌锂膨胀率仍高达150％～180％左右，虽远小于纯硅材料，但远大于纯石墨碳基负极膨胀。现有行业内采用氧化亚硅混合石墨来降低负极片的膨胀率。
[0004]随着锂离子电池轻型化、小型化，电池能量密度的要求也越来越高。目前，为了提高硅基锂离子电池的能量密度，普遍采用解决方案如下：将电极中硅基材料活性物质比例提高，使相同体积、质量极片拥有更高容量，电池极组入壳松紧度越来越大，上述措施提高电池能量密度同时会导致硅基锂离子电池超厚，负极界面打皱、黑斑、析锂，循环过程电池膨胀力快速增加，电池DCR(直流内阻)增长加速，循环性能恶化。
[0005]鉴于此，有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池，设置一定的负极活性涂层中硅基材料的占比S、电极极组的入壳松紧度R、负极活性涂层的压实密度P和负极活性涂层的涂覆密度W，改善电池极组硅基极片变形、打皱、黑斑、析锂等界面问题，提高硅基负极片界面平整性，从而极大改善负极片界面异常导致的电池循环过程中的DCR增长和容量衰减，进一步改善电池循环寿命。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述负极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一侧的负极活性涂层，所述负极活性涂层包括硅基材料和碳材料，所述电池满足关系式：0.79≤0.031*ln(S)+R≤0.84，且1.55≤0.0083*S*W+P≤1.80；
[0009]其中，S为负极活性涂层中硅基材料的占比，单位为％；
[0010]其中，R为电池极组的入壳松紧度，入壳松紧度＝电极极组厚度d/电池厚度方向内部尺寸D，单位为％；
[0011]其中，P为负极活性涂层的压实密度，单位为g/cm3；
[0012]其中，W为负极活性涂层的涂覆密度，单位为g/m2。
[0013]其中，所述负极活性涂层中硅基材料的占比S满足：3％≤S≤70％。
[0014]其中，所述负极活性涂层中硅基材料的占比S满足：10％≤S≤30％。
[0015]其中，所述R满足：84％≤R≤90％。
[0016]其中，所述负极活性涂层的压实密度P满足：1.35g/cm3≤P≤1.60g/cm3。
[0017]其中，所述负极活性涂层的涂覆密度W满足：60g/m2≤W≤100g/m2。
[0018]其中，所述硅基材料包括硅碳材料复合物、碳包覆预金属化的SiOx中的至少一种，其中，预金属化的金属为Mg、Li或者两者混合，0.5≤x≤1.5。
[0019]其中，所述石墨材料包括人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳中的一种或多种。
[0020]其中，所述电池满足关系式：0.79＜0.031*ln(S)+R＜0.82，且1.55＜0.0083*S*W+P＜1.80。
[0021]其中，所述电池满足关系式：0.79＜0.031*ln(S)+R＜0.82，且1.60＜0.0083*S*W+P＜1.75。
[0022]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的锂离子电池通过对负极活性涂层中硅基材料的占比S、电池极组的入壳松紧度R、负极活性涂层的压实密度P、负极活性涂层的涂覆密度W进行设置，使锂离子电池的硅基负极片不受束缚的膨胀或变形，负极片的界面不会出现打皱、黑斑、析锂的情况，电池直流内阻(DCR)变化不大，循环性能好。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的锂离子电池的结构示意图。
[0024]其中：1、负极片；2、隔膜；3、正极片。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施方式和说明书附图，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。
[0026]一种锂离子电池包括正极片3、负极片1、隔膜2和电解液，所述负极片1包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一侧的负极活性涂层，所述负极活性涂层包括硅基材料和碳材料，所述电池满足关系式：0.79≤0.031*ln(S)+R≤0.84，且1.55≤0.0083*S*W+P≤1.80；
[0027]其中，S为负极活性涂层中硅基材料的占比，单位为％；
[0028]其中，R为电池极组的入壳松紧度，入壳松紧度＝电极极组厚度d/电池厚度方向内部尺寸D，单位为％；
[0029]其中，P为负极活性涂层的压实密度，单位为g/cm3；
[0030]其中，W为负极活性涂层的涂覆密度，单位为g/m2。
[0031]在一些实施例中，所述负极活性涂层中硅基材料的占比S满足：3％≤S≤70％。优选，10％≤S≤30％。具体地，S的取值为3％、5％、7％、9％、10％、13％、15％、18％、20％、23％、25％、27％、29％、30％、35％、38％、40％、45％、48％、50％、52％、58％、60％、65％、68％、70％。负极活性涂层中硅基材料的含量越多，能量密度越大，设置硅基材料在一定范围内，使负极片1兼具能量密度和较低的体积膨胀。
[0032]在一些实施例中，所述入壳松紧度R满足：84％≤R≤90％。具体地，入壳松紧度R的取值为84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％。方形铝壳电池入壳时需要保证一定的入壳松紧度，若负极片1硅基材料含量高，压实密度高，涂覆重量高，同时入壳松紧度过大，则电池会超厚，循环过程电池膨胀力快速增加，电池DCR(直流内阻)增长加速，循环性能恶化；若负极片1硅基材料含量低，压实密度低，涂覆重量低，同时入壳松紧度过小，则电池极组与铝
壳间间隙大，硅基负极片1不受束缚的膨胀、变形，负极界面打皱、黑斑、析锂，电池DCR(直流内阻)增长加速，循环性能恶化。
[0033]在一些实施例中，所述负极活性涂层的压实密度P满足：1.35g/cm3≤P≤1.60g/cm3。具体地，负极活性涂块垒的压实密度P的取值为1.35g/cm3、1.40g/cm3、1.45g/cm3、1.5g/cm3、1.55g/cm3、1.6g/cm3、1.7g/cm3。负极活性涂层设置有一定的压实密度，使负极片1兼具一定的电化学性能和厚度。
[0034]在一些实施例中，所述负极活性涂层的涂覆密度W满足：60g/m2≤W≤100g/m2。具体地，负极活性涂层的涂覆密度W的取值为60g/m2、64g/m2、66g/m2、68g/m2、70g/m2、73g/m2、75g/m2、77g/m2、79g/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述负极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一侧的负极活性涂层，所述负极活性涂层包括硅基材料和石墨材料，所述电池满足关系式：0.79≤0.031*ln(S)+R≤0.84，且1.55≤0.0083*S*W+P≤1.80；其中，S为负极活性涂层中硅基材料的占比，单位为％；其中，R为电池极组的入壳松紧度，入壳松紧度＝电极极组厚度d/电池厚度方向内部尺寸D，单位为％；其中，P为负极活性涂层的压实密度，单位为g/cm3；其中，W为负极活性涂层的涂覆密度，单位为g/m2。2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极活性涂层中硅基材料的占比S满足：3％≤S≤70％。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极活性涂层中硅基材料的占比S满足：10％≤S≤30％。4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述R满足：84％≤R≤90％。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓云华，刘娇，朱金保，于哲勋，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：