本發(fā)明涉及鋰離子電池，具體地，涉及高壓實(shí)高容量鋰離子電池。

背景技術(shù)：

鋰離子電池具有高的能量密度、高的放電平臺等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于3C電子產(chǎn)品、電動(dòng)工具及儲能電池領(lǐng)域。隨著鋰電池技術(shù)的發(fā)展，各行業(yè)對鋰離子電池性能要求越來越高，鋰離子電池產(chǎn)品日益趨于向高容量、質(zhì)量輕、倍率性能及循環(huán)性能好等方向發(fā)展，尤其是高能量密度高壓實(shí)方向。

高能量密度，主要是通過提高材料的壓實(shí)密度和克容量來實(shí)現(xiàn)。LiCoO₂是目前使用最為廣泛的正極材料，雖然其具有較大的壓實(shí)密度，但其自身克容量與NCM和NCA相比并不高，通常以提升充放電電壓的方式來提高其克容量，但高電壓下材料結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定并且高電壓下會伴隨著大量的副反應(yīng)；對于NCM來說，其壓實(shí)密度較低，導(dǎo)致雖然其克容量高，但體積能量密度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高壓實(shí)高容量鋰離子電池，該高壓實(shí)高容量鋰離子電池具有優(yōu)異的壓實(shí)密度和克容量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高壓實(shí)高容量鋰離子電池，包括正極、負(fù)極、隔膜和電解液；所述正極含有活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑，所述負(fù)極含有復(fù)合石墨、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑；其中，所述活性物質(zhì)含有鎳鈷鋁LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)與鋰鈷氧化物L(fēng)iCoO₂(LCO)。

通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過利用LiCoO₂壓實(shí)密度高但克容量低，NCA材料容量高但壓實(shí)密度較LCO低的特點(diǎn)(NCA壓實(shí)密度為3.5g/cm³-3.55g/cm³，克容量為184mAh/g(1C)，LCO壓實(shí)密度為3.9g/cm³-4.1g/cm³，克容量為146mAh/g(1C))，通過LCO與NCA的協(xié)同效應(yīng)使得高壓實(shí)高容量鋰離子電池具有優(yōu)異的壓實(shí)密度和克容量：在-20℃下，以0.2C倍率電流放電，放電容量達(dá)到額定容量的80％；在25℃下，1C充電/1C放電循環(huán)500次，容量保持率在80％以上，安全性能良好。其中，NCA混合LCO后壓正極的材料的壓實(shí)密度可高達(dá)到3.7g/cm³；相對于活性物質(zhì)為純的NCA的電池，本發(fā)明提供的電池的0.5C容量能夠提高5％以上。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是檢測例1中離子電池A1、B1在-20℃下1C倍率放電曲線圖；

圖2是檢測例1中離子電池A1、B1在25℃下0.5C倍率放電曲線圖；

圖3是檢測例1中離子電池A1、B1在25℃下的1C充電/1C放電的電循環(huán)曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種高壓實(shí)高容量鋰離子電池，包括正極、負(fù)極、隔膜和電解液；正極含有活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑，負(fù)極含有復(fù)合石墨、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑；其中，活性物質(zhì)含有鎳鈷鋁LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)與鋰鈷氧化物L(fēng)iCoO₂(LCO)。

在本發(fā)明中，正極中各物質(zhì)的用量可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使高壓實(shí)高容量鋰離子電池具有更優(yōu)異的壓實(shí)密度和克容量；優(yōu)選地，以正極中的固體物的總重量為基準(zhǔn)，活性物質(zhì)的含量為94-99重量％，粘結(jié)劑的含量為0.5-3重量％，導(dǎo)電劑的含量為0.5-3重量％；以負(fù)極中的固體物的總重量為基準(zhǔn)，復(fù)合石墨的含量為92-97重量％，導(dǎo)電劑的含量為1-3重量％，粘結(jié)劑的含量為2-5重量％。

在本發(fā)明中，活性物質(zhì)中NCA與LCO的含量可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使高壓實(shí)高容量鋰離子電池具有更優(yōu)異的壓實(shí)密度和克容量；可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使高壓實(shí)高容量鋰離子電池具有更優(yōu)異的壓實(shí)密度和克容量；優(yōu)選地，NCA與LCO的重量比1：9-9：1。

在本發(fā)明中，隔膜的具體種類可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使高壓實(shí)高容量鋰離子電池具有更優(yōu)異的壓實(shí)密度和克容量；優(yōu)選地，隔膜為聚丙烯或聚乙烯陶瓷薄膜且隔膜表面涂覆由一層納米級三氧化二鋁材料以具有微孔結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明中，電解液的具體種類可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使高壓實(shí)高容量鋰離子電池具有更優(yōu)異的壓實(shí)密度和克容量；優(yōu)選地，電解液選用碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或亞硫酸酯類化合物。

在本發(fā)明中，粘結(jié)劑的具體種類可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使高壓實(shí)高容量鋰離子電池具有更優(yōu)異的壓實(shí)密度和克容量；優(yōu)選地，在正極與負(fù)極中，正極的粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)，負(fù)極的粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉(CMC)和/或丁苯橡膠(SBR)。

在本發(fā)明中，導(dǎo)電劑的具體種類可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使高壓實(shí)高容量鋰離子電池具有更優(yōu)異的壓實(shí)密度和克容量；優(yōu)選地，在正極與負(fù)極中，導(dǎo)電劑為碳黑、導(dǎo)電石墨、乙炔黑和碳納米管中的一種或多種。

以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

額定容量為2.6Ah的高壓實(shí)高容量鋰離子電池A1：由正極、負(fù)極、隔膜及電解液組成。其中，正極含有(按固體物的重量百分比計(jì)算)：LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)(71.3％)、鋰鈷氧化物L(fēng)iCoO₂(25％)、2％粘結(jié)劑PVDF、0.7％導(dǎo)電劑SP，1％導(dǎo)電劑科琴黑；負(fù)極含有(按固體物的重量百分比計(jì)算)：95.2％人造石墨、1％導(dǎo)電劑SP、1.5％粘結(jié)劑CMC、2.3％粘結(jié)劑SBR；選用聚乙烯陶瓷薄膜；選用含有碳酸亞乙烯酯、氟碳酸乙烯酯的低溫電解液。

實(shí)施例2

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得高壓實(shí)高容量鋰離子電池A2，所不同的是：NCA的含量為10重量％，LCO的含量為86.3重量％。

實(shí)施例3

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得高壓實(shí)高容量鋰離子電池A3，所不同的是：NCA的含量為86.3重量％，LCO的含量為10重量％。

實(shí)施例4

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得高壓實(shí)高容量鋰離子電池A4，所不同的是，正極含有(按固體物的重量百分比計(jì)算)：活性物質(zhì)(99％)、0.5％粘結(jié)劑PVDF、0.5％導(dǎo)電劑SP。

實(shí)施例5

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得高壓實(shí)高容量鋰離子電池A5，所不同的是：正極含有(按固體物的重量百分比計(jì)算)：活性物質(zhì)(94％)、3％粘結(jié)劑PVDF、1.5％導(dǎo)電劑SP，1.5％導(dǎo)電劑科琴黑。

實(shí)施例6

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得高壓實(shí)高容量鋰離子電池A6，所不同的是：正極含有(按固體物的重量百分比計(jì)算)：負(fù)極含有(按固體物的重量百分比計(jì)算)：92％人造石墨、3％導(dǎo)電劑、5％粘結(jié)劑。

實(shí)施例7

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得高壓實(shí)高容量鋰離子電池A7，所不同的是：正極含有(按固體物的重量百分比計(jì)算)：負(fù)極含有(按固體物的重量百分比計(jì)算)：97％人造石墨、1％導(dǎo)電劑、2％粘結(jié)劑。

對比例1

額定容量為2.6Ah的高壓實(shí)高容量鋰離子電池B1：由正極、負(fù)極、隔膜及電解液組成。其中，正極含有(按固體物的重量百分比計(jì)算)：LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)(96.3％)、2％粘結(jié)劑PVDF、0.7％導(dǎo)電劑SP，1％導(dǎo)電劑科琴黑；負(fù)極含有(按固體物的重量百分比計(jì)算)：95.2％復(fù)合石墨(江西紫宸公司牌號為8C，主要由碳組成)、1％導(dǎo)電劑SP、1.5％粘結(jié)劑CMC、2.3％粘結(jié)劑SBR；選用聚乙烯陶瓷薄膜；選用含有碳酸亞乙烯酯、氟碳酸乙烯酯的低溫電解液。

檢測例1

1)檢測離子電池A1、B1在-20℃下1C倍率放電情況，具體結(jié)果見圖1。

2)檢測離子電池A1、B1在25℃下0.5C倍率放電情況，具體結(jié)果見圖2。

3)檢測離子電池A1、B1在25℃下的1C充電/1C放電的充放電循環(huán)電流情況，具體結(jié)果見圖3。

4)檢測離子電池A1、B1中正極的壓實(shí)密度。

離子電池A1中正極的壓實(shí)密度為3.7g/cm³，離子電池B1中正極的壓實(shí)密度為3.5g/cm³；通過圖1-3可知，高壓實(shí)高容量鋰離子電池A1的性能如下：在-20℃下，以0.2C倍率電流放電，放電容量達(dá)到額定容量的80％；在25℃下，1C充電/1C放電循環(huán)500次，容量保持率在80％以上。A1相對于B1，電池的0.5C容量能夠提高5％以上

同理，按照上述的方法對高壓實(shí)高容量鋰離子電池A2-A7進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果與A1的檢測結(jié)果基本保持一致。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。