本发明专利技术涉及锂离子电池领域，公开了一种锂离子二次电池及其制备方法和应用。该锂离子二次电池包含正极片、负极片、隔膜和电解液，所述正极片包含正极活性材料，所述负极片包含负极活性材料，其中，所述正极活性材料包含大颗粒镍钴铝酸锂材料和小颗粒镍钴铝酸锂材料，所述大颗粒镍钴铝酸锂材料和小颗粒镍钴铝酸锂材料分别包含包覆在材料表面的金属氧化物；所述负极活性材料包含选自Si和SiO中的至少一种化合物和含碳负极材料；以所述负极活性材料的总重量为基准，所述化合物的含量为5‑15wt％。本发明专利技术提供的锂离子二次电池在0.2C条件下的放电容量≥3000mAh，最高能达到4A充电10C放电，具有较长的循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子二次电池及其制备方法和应用。
技术介绍
1、充电式电动工具越来越受到人们的青睐，为电动工具提供电源的动力电池主要有镍镉、镍氢和锂离子电池。
2、随着人们对环境保护的日益重视，带来重金属镉污染的镍镉电池受到越来越多的限制。镍氢电池能量密度低，使用寿命短，具有记忆效应的特性且制造成本较高，使其应用受到限制。锂离子电池性能优异，不仅高倍率放电循环寿命长、无记忆效应、无污染、比功率/能量高，还具有优越的性价比，在电动工具行业具有广阔的应用前景。
3、电动工具用锂离子电池的基本要求主要有如下几点：一是安全可靠，误用时不发生着火爆炸；二是电池内阻应尽量小，在很宽的环境温度范围内，能在高倍率(10c)放出足够的能量或功率；三是有较高的能量密度和可接受的使用寿命；四是与其他类型二次电池相比具有较好的性价比。
4、在开发提高比能量的同时还要保证电池性能的过程中，圆柱形电池越来越受到关注，18650型圆柱电池由于尺寸标准化、产品成熟度高、工艺设备成熟而被广泛应用。目前，市场上18650型电动工具用圆柱电池采用ncm(镍钴锰酸锂电池)或nca(镍钴铝酸锂电池)正极和石墨负极的体系，0.2c容量主要在1300mah-3500mah。
5、随着用户使用要求的不断提高，迫切需要高功率、高比能和长循环的锂离子二次电池以满足不断扩展的应用市场(如园林工具，家用电器等)。
6、因此，研究和开发放电容量高和循环寿命长的锂离子二次电池具有重要意义。
r/>技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的锂离子二次电池的高倍率放电容量低以及循环性能差的问题，提供一种锂离子二次电池及其制备方法和应用，该锂离子二次电池在0.2c条件下的放电容量≥3000mah，比能量≥250wh/kg，最高能达到4a充电10c放电，具有较好放电容量和比能量的同时具有更长的循环寿命。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种锂离子二次电池，该锂离子二次电池包含正极片、负极片、隔膜和电解液，所述正极片包含正极活性材料，所述负极片包含负极活性材料，其中，所述正极活性材料包含大颗粒镍钴铝酸锂材料和小颗粒镍钴铝酸锂材料，所述大颗粒镍钴铝酸锂材料和小颗粒镍钴铝酸锂材料分别包含包覆在材料表面的金属氧化物；所述负极活性材料包含选自si和sio中的至少一种化合物和含碳负极材料；以所述负极活性材料的总重量为基准，所述化合物的含量为5-15wt％。
3、本专利技术第二方面提供一种本专利技术提供的锂离子二次电池的制备方法，该制备方法包含以下步骤：
4、(1)将正极片、负极片、隔膜和电解液进行制片卷绕、装配、注液，得到待化成的电池；
5、(2)将所述待化成的电池依次进行化成和老化，得到锂离子二次电池；
6、其中，所述化成的条件包括：(a)0.05-0.1c恒流充电0.5-1h，至截止电压为3.3-3.6v；(b)0.1-0.2c恒流充电0.5-1h，至截止电压为3.3-3.6v。
7、本专利技术第三方面提供一种本专利技术提供的锂离子二次电池或本专利技术提供的制备方法制得的锂离子二次电池在充电式电动工具上的应用。
8、通过上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
9、本专利技术将大颗粒镍钴铝酸锂材料和小颗粒镍钴铝酸锂材料混掺并在其表面包覆al2o3作为正极活性材料，提高了材料的电导率，降低电池的直流内阻，从而提升了电池的倍率性能。本专利技术选择合适的正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂和正极添加剂，使电池有较好的比容量和功率性能。
10、进一步地，本专利技术选择sio、石墨和硬碳作为负极活性材料，使sio、石墨和硬碳共同作用，具有很好的协同作用，使制得的电池的比能量较高、且表现出高倍率和更长的循环寿命。本专利技术提供的锂离子二次电池在0.2c条件下的放电容量≥3000mah，比能量≥250wh/kg，4a充电10a放电的循环300次能量保持率≥90％，4a充电15a放电的循环300次能量保持率≥85％，4a充电30a放电的循环300次能量保持率≥60％，常温时0.5c充电/0.5c放电循环500次容量保持率≥93％，循环1000次容量保持率≥88％，循环2000次容量保持率80％，满足4a充电/15a放电高倍率充放电循环300周85％，满足4a充电/10c放电300周60％，且电池安全性能良好。
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【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池，所述锂离子二次电池包含正极片、负极片、隔膜和电解液，其特征在于，所述正极片包含正极活性材料，所述负极片包含负极活性材料，其中，所述正极活性材料包含大颗粒镍钴铝酸锂材料和小颗粒镍钴铝酸锂材料，所述大颗粒镍钴铝酸锂材料和小颗粒镍钴铝酸锂材料分别包含包覆在材料表面的金属氧化物；所述负极活性材料包含选自Si和SiO中的至少一种化合物和含碳负极材料；以所述负极活性材料的总重量为基准，所述化合物的含量为5-15wt％。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述含碳负极材料选自石墨、软碳和硬碳中的至少一种；
3.根据权利要求2所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述SiO的粒径为2-20μm，比表面积为1-2m2/g，克容量为1300-1500mAh/g；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述大颗粒镍钴铝酸锂材料的粒径为25-30μm，小颗粒镍钴铝酸锂材料的粒径为8-15μm，其中，所述大颗粒镍钴铝酸锂材料和小颗粒镍钴铝酸锂材料的重量比(3-5):1；
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述正极片还包含正极导电剂、正极粘结剂和正极添加剂；
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述负极片还包含负极导电剂和负极粘结剂，其中，以所述负极片的总重量为基准，所述负极活性材料的含量为94-98wt％，所述负极导电剂的含量为0.5-2wt％，所述负极粘结剂含量为1.5-4wt％。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述负极导电剂选自炭黑导电剂、石墨导电剂和碳纳米管中的至少一种；优选为炭黑导电剂；
8.权利要求1-7中任意一项所述的锂离子二次电池的制备方法，其特征在于，该制备方法包含以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述老化的条件包括：将所述化成后的电池在40-60℃进行搁置，搁置时间为24-36h。
10.权利要求1-7中任意一项所述的锂离子二次电池或权利要求8或9所述的制备方法制得的锂离子二次电池在充电式电动工具上的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池，所述锂离子二次电池包含正极片、负极片、隔膜和电解液，其特征在于，所述正极片包含正极活性材料，所述负极片包含负极活性材料，其中，所述正极活性材料包含大颗粒镍钴铝酸锂材料和小颗粒镍钴铝酸锂材料，所述大颗粒镍钴铝酸锂材料和小颗粒镍钴铝酸锂材料分别包含包覆在材料表面的金属氧化物；所述负极活性材料包含选自si和sio中的至少一种化合物和含碳负极材料；以所述负极活性材料的总重量为基准，所述化合物的含量为5-15wt％。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述含碳负极材料选自石墨、软碳和硬碳中的至少一种；
3.根据权利要求2所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述sio的粒径为2-20μm，比表面积为1-2m2/g，克容量为1300-1500mah/g；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述大颗粒镍钴铝酸锂材料的粒径为25-30μm，小颗粒镍钴铝酸锂材料的粒径为8-15μm，其中，所述大颗粒镍钴铝酸锂材料和小颗粒镍钴铝酸锂材料的重量比(3-5):1；
【专利技术属性】
技术研发人员：沈晓彦，季丹丹，滕彦梅，马士兵，
申请(专利权)人：江苏海四达电源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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