[發明專利]鋰離子電池和用電設備

在審

• 申請號: 202010615560.3
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111725483A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 楊恒峰;劉祥哲;呂豪杰;吳光麟
• 申請（專利權）人: 昆山寶創新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/133;H01M4/36;H01M4/48;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 肖陽

本發明公開了鋰離子電池和用電設備。其中該鋰離子電池包括：正極片、負極片、隔膜和電解液，其中，所述正極片包括正極活性物質，所述正極活性物質包括鎳鈷錳三元材料，所述鎳鈷錳三元材料中鎳的摩爾百分含量為鎳鈷錳總量的91～94％；所述負極片包括負極活性物質，所述負極活性物質包括碳材料和硅氧材料，所述硅氧材料的含量為所述負極活性物質的20～25wt％。該鋰離子電池兼具能量密度高、穩定性好、循環性能好、安全性高和使用壽命長等的優點。

技術領域

本發明屬于鋰電池領域，具體而言，涉及鋰離子電池和用電設備。

背景技術

鋰離子二次電池主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li⁺在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li⁺從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。鋰離子電池具有能量密度高、比功率大、循環性能好、無記憶效應、無污染等特點，具有很好的經濟效益、社會效益和戰略意義，是目前最受矚目的綠色化學電源。然而，鋰離子電池的能量密度有限，需要提高后才能解決電動汽車行駛里程焦慮問題和3C等電子產品對于高能、長使用時間的需求。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出鋰離子電池和用電設備。該鋰離子電池兼具能量密度高、穩定性好、循環性能好、安全性高和使用壽命長等的優點。

本發明主要是基于以下問題提出的：

目前鋰離子電池能量密度提升的技術主要來自于以下兩個方面：1)對于鋰離子電池體系設計和應用如(正負極材料、涂覆厚度、隔膜、銅鋁箔和大壓實)；2)電池內部結構的優化。然而上述方法提高能量密度有限。并且，目前鋰離子電池各有不同，按照外部殼體材料來分，有硬質金屬殼體、軟質鋁塑膜等，其中硬質殼體鋰電池因自動化程度高，成電池模組一致性高等優勢，占據市場主要份額，然而其因自身重量大、殼體密閉等原因，其能量密度以及安全性一直是限制其進一步發展的重要因素，現在市場下的金屬殼體鋰離子電池要么能量密度低，要么安全性差，要么能量密度和安全性二者無法兼得。

為此，根據本發明的第一個方面，本發明提出了一種鋰離子電池。根據本發明的實施例，該鋰離子電池包括：正極片、負極片、隔膜和電解液，其中，

所述正極片包括正極活性物質，所述正極活性物質包括鎳鈷錳三元材料，所述鎳鈷錳三元材料中鎳的摩爾百分含量為鎳鈷錳總量的91～94％；

所述負極片包括負極活性物質，所述負極活性物質包括碳材料和硅氧材料，所述硅氧材料的含量為所述負極活性物質的20～25wt％。

根據本發明上述實施例的鋰離子電池，通過選用鎳的摩爾百分含量為鎳鈷錳總量的91～94％的高鎳三元正極活性材料，可以確保正極活性材料具有較高的能量密度；同時，通過選用碳材料和硅氧材料共混的負極活性材料，并控制硅氧材料的添加量為負極活性物質的的20～25wt％，不僅可以顯著提高負極活性材料的能量密度，同時在負極片上形成較好的離子導電網絡，還有利于抑制硅氧材料在充放電過程中副反應的發生，從而顯著降低或緩沖電池的體積膨脹。由此使得該鋰離子電池兼具能量密度高、穩定性好、循環性能好、安全性高和使用壽命長等的優點，具體地，該鋰離子電池的能量密度可高達330Wh/Kg以上，1C循環2500次以后容量保持率仍可在80％以上。

另外，根據本發明上述實施例的鋰離子電池還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述正極片包括正極集流體和形成在所述正極集流體表面的正極活性物質層，所述正極活性物質層包括96～98重量份的所述正極活性材料、0.5～5重量份的導電劑和0.5～5重量份的粘結劑。

在本發明的一些實施例中，基于100重量份的所述正極活性物質層，包括96～98重量份的所述正極活性材料、0.5～4重量份的所述導電劑和0.5～4wt重量份的所述粘結劑。