【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及二次電池，尤其是涉及一種鋰離子電池。
技術介紹
1、隨著消費類電子產品的不斷發展，用戶對設備的功能性和便捷性提出了更高的要求。現代電子產品不僅追求強大的軟硬件性能，還要求設備具備輕便、易攜帶的特性。在此背景下，電池作為電子產品的核心部件，面臨著越來越高的性能要求。尤其在電池倉空間有限、設備密閉性日益增強的情況下，電池的體積和性能之間的平衡成為了設計的關鍵問題。
2、目前，市場上大多數鋰離子電池面臨以下挑戰：
3、高能量密度需求：隨著設備功能的日益強大，尤其是高性能電子產品如智能手機、筆記本電腦等，對電池能量密度的要求越來越高。電池需要在有限的空間內存儲更多的電能，以滿足設備長時間使用的需求。
4、快充能力：隨著快充技術的發展，用戶對充電速度的要求不斷提高。然而，傳統鋰離子電池在高充電速率下容易產生較大的熱量，導致充電過程中的焦慮和不適。如何提升充電能力，并且在快充過程中保持電池安全和高效性，是鋰離子電池技術的一大挑戰。
技術實現思路
1、針對現有技術中鋰離子電池對高能量密度以及快充能力需求日益增高的問題，本專利技術提供了一種鋰離子電池。
2、本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案如下：
3、本專利技術提供了一種鋰離子電池，包括正極極片、負極極片和隔膜，所述正極極片包括正極活性材料層，所述正極活性材料層的正極活性材料包括鈷酸鋰和/或三元鎳鈷錳氧化物，所述鈷酸鋰在正極活性材料中的質量占比為a%，0≤a≤100
4、所述負極極片包括負極活性材料層，所述負極活性材料層包括靠近負極集流體的第一活性涂層以及遠離負極集流體的第二活性涂層，所述第一活性涂層和第二活性涂層中的一種的負極活性材料為容量型材料，另一種的負極活性材料為倍率型材料。
5、進一步地，所述鈷酸鋰包括大顆粒鈷酸鋰和小顆粒鈷酸鋰，所述大顆粒鈷酸鋰的dn50粒徑為12~20μm，所述大顆粒鈷酸鋰的dn99粒徑≤60μm，所述小顆粒鈷酸鋰的dn50粒徑為2~6μm，所述小顆粒鈷酸鋰的dn99粒徑≤12μm，所述大顆粒鈷酸鋰和小顆粒鈷酸鋰的質量比為8:2~7:3。
6、進一步地，所述鈷酸鋰中摻雜al、mg、ti元素，所述鈷酸鋰中al的含量≥100ppm，mg的含量≥50ppm，ti的含量≥50pmm。
7、進一步地，所述鈷酸鋰中ti元素的含量在200~1500ppm，mg元素的含量在500~2000ppm，且ti/mg的質量比為1:1~1:3。
8、進一步地，所述三元鎳鈷錳氧化物的化學式為：linixcoymnzo2，其中：x+y+z=1，x≥y。
9、進一步地，所述三元鎳鈷錳氧化物中摻雜zr、y、w元素，所述三元鎳鈷錳氧化物中zr的含量≥500ppm，y的含量≥500ppm，w的含量≥300ppm。
10、進一步地，所述三元鎳鈷錳氧化物中zr的含量1000~4000ppm，所述三元鎳鈷錳氧化物中y的含量1000~2500ppm，所述三元鎳鈷錳氧化物中w的含量2000~4500ppm。
11、進一步地，所述三元鎳鈷錳氧化物的中值粒徑dn50為2~15μm。
12、進一步地，所述正極極片的厚度為50~200μm。
13、進一步地，所述正極極片的面密度130~300g/m2。
14、進一步地，所述容量型材料包括容量型石墨、容量型石墨-硅碳復合材料中的一種或多種，所述倍率型材料包括倍率型石墨、倍率型石墨-硅碳復合材料中的一種或多種。
15、進一步地，所述第一活性涂層的負極活性材料為容量型石墨，所述容量型石墨的中值粒徑dn50為10~18μm；所述第二活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨，所述倍率型石墨的中值粒徑dn50為4~12μm。
16、進一步地，當所述第一活性涂層的負極活性材料為容量型石墨，所述第二活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨時，所述第一活性涂層和第二活性涂層的面密度比為9:1~5:5。
17、進一步地，所述第一活性涂層的負極活性材料為容量型石墨-硅碳復合材料，所述第二活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨，所述硅碳材料在所述容量型石墨-硅碳復合材料中的質量占比為1%~30%。
18、進一步地，當所述第一活性涂層的負極活性材料為容量型石墨-硅碳復合材料，所述第二活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨時，所述第一活性涂層和第二活性涂層的面密度比為8:2~7:3。
19、進一步地，當所述第一活性涂層的負極活性材料為容量型石墨-硅碳復合材料，所述第二活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨時，所述隔膜的基膜的厚度≤4μm。
20、進一步地，所述第一活性涂層的負極活性材料為容量型石墨，所述第二活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨-硅碳復合材料。
21、進一步地，當所述第一活性涂層的負極活性材料為容量型石墨，所述第二活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨-硅碳復合材料時，所述隔膜的基膜的厚度≥5μm。
22、進一步地，所述第一活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨-硅碳復合材料，所述第二活性涂層的負極活性材料為容量型石墨-硅碳復合材料；或，
23、所述第一活性涂層的負極活性材料為容量型石墨-硅碳復合材料，所述第二活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨-硅碳復合材料。
24、進一步地，所述負極極片的面密度為50~120g/m2。
25、進一步地，所述負極極片的冷壓壓實密度為1.5~2.0g/cm3。
26、本專利技術的有益效果在于：
27、本專利技術中，正極活性材料使用的鈷酸鋰具有較高的能量密度和壓實密度，但鈷酸鋰整體顆粒較大，導致充電時間較長。相比之下，三元鎳鈷錳氧化物的粒徑較小，能量密度低于鈷酸鋰，壓實密度也較低，在相同充電倍率下，充電時間較短。鈷酸鋰和三元鎳鈷錳氧化物按一定比例的摻混，在保證正極活性材料的能量密度的同時，還能縮短充電時間。在實際應用中，可以根據產品的能量密度、充電時間和鋰離子電池成本等需求，靈活選擇鈷酸鋰和三元鎳鈷錳氧化物的摻混比例。當滿足4.1*a%+3.3*b%≤ρ≤4.4*a%+3.8*b%時，鋰離子電池的能量密度和快充性能相對更加均衡。當ρ＜4.1*a%+3.3*b%時，鋰離子電池的能量密度降低，快充性能升高。當ρ＞4.4*a%+3.8*b%時，鋰離子電池的能量密度升高，快充性能降低。
28、其次，在本專利技術中，通過在負極集流體上涂布雙層活性材料層（雙層活性材料層的負極活性材料分別為容量型材料和倍率型材料），改善了鋰離子電池在快充性和能量密度等方面的性能。其中，容量型材料提供較高的比容量，能在較長時間內提供更多的能量；而倍率型材料具有較快本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鋰離子電池，包括正極極片、負極極片和隔膜，其特征在于：所述正極極片包括正極活性材料層，所述正極活性材料層的正極活性材料包括鈷酸鋰和/或三元鎳鈷錳氧化物，所述鈷酸鋰在正極活性材料中的質量占比為a%，0≤a≤100，所述三元鎳鈷錳氧化物在正極活性材料中的質量占比為b%，0≤b≤100，a%+b%=100%，所述正極極片的壓實密度為ρg/cm3，4.1*a%+3.3*b%≤ρ≤4.4*a%+3.8*b%；
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述鈷酸鋰包括大顆粒鈷酸鋰和小顆粒鈷酸鋰，所述大顆粒鈷酸鋰的Dn50粒徑為12~20μm，所述大顆粒鈷酸鋰的Dn99粒徑≤60μm，所述小顆粒鈷酸鋰的Dn50粒徑為2~6μm，所述小顆粒鈷酸鋰的Dn99粒徑≤12μm，所述大顆粒鈷酸鋰和小顆粒鈷酸鋰的質量比為8:2~7:3。
3.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述鈷酸鋰中摻雜Al、Mg、Ti元素，所述鈷酸鋰中Al的含量≥100ppm，Mg的含量≥50ppm，Ti的含量≥50pmm。
4.根據權利要求3所述的鋰離子電池，其特征在于，
5.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述三元鎳鈷錳氧化物的化學式為：LiNixCoyMnzO2，其中：x+y+z=1，x≥y。
6.根據權利要求5所述的鋰離子電池，其特征在于，所述三元鎳鈷錳氧化物中摻雜Zr、Y、W元素，所述三元鎳鈷錳氧化物中Zr的含量≥500ppm，Y的含量≥500ppm，W的含量≥300ppm。
7.根據權利要求6所述的鋰離子電池，其特征在于，所述三元鎳鈷錳氧化物中Zr的含量1000~4000ppm，所述三元鎳鈷錳氧化物中Y的含量1000~2500ppm，所述三元鎳鈷錳氧化物中W的含量2000~4500ppm。
8.根據權利要求5所述的鋰離子電池，其特征在于，所述三元鎳鈷錳氧化物的中值粒徑Dn50為2~15μm。
9.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極極片的厚度為50~200μm，所述正極極片的面密度130~300g/m2。
10.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述容量型材料包括容量型石墨、容量型石墨-硅碳復合材料中的一種或多種，所述倍率型材料包括倍率型石墨、倍率型石墨-硅碳復合材料中的一種或多種。
11.根據權利要求10所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第一活性涂層的負極活性材料為容量型石墨，所述容量型石墨的中值粒徑Dn50為10~18μm；所述第二活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨，所述倍率型石墨的中值粒徑Dn50為4~12μm。
12.根據權利要求11所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第一活性涂層和第二活性涂層的面密度比為9:1~5:5。
13.根據權利要求10所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第一活性涂層的負極活性材料為容量型石墨-硅碳復合材料，所述第二活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨，所述硅碳材料在所述容量型石墨-硅碳復合材料中的質量占比為1%~30%。
14.根據權利要求13所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第一活性涂層和第二活性涂層的面密度比為8:2~7:3。
15.根據權利要求14所述的鋰離子電池，其特征在于，所述隔膜的基膜的厚度≤4μm。
16.根據權利要求10所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第一活性涂層的負極活性材料為容量型石墨，所述第二活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨-硅碳復合材料。
17.根據權利要求16所述的鋰離子電池，其特征在于，所述隔膜的基膜的厚度≥5μm。
18.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第一活性涂層的負極活性材料為倍率型石墨-硅碳復合材料，所述第二活性涂層的負極活性材料為容量型石墨-硅碳復合材料；或，
19.根據權利要求1~18任一項所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負極極片的面密度為50~120g/m2。
20.根據權利要求1~18任一項所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負極極片的冷壓壓實密度為1.5~2.0g/cm3。
...【技術特征摘要】
1.一種鋰離子電池，包括正極極片、負極極片和隔膜，其特征在于：所述正極極片包括正極活性材料層，所述正極活性材料層的正極活性材料包括鈷酸鋰和/或三元鎳鈷錳氧化物，所述鈷酸鋰在正極活性材料中的質量占比為a%，0≤a≤100，所述三元鎳鈷錳氧化物在正極活性材料中的質量占比為b%，0≤b≤100，a%+b%=100%，所述正極極片的壓實密度為ρg/cm3，4.1*a%+3.3*b%≤ρ≤4.4*a%+3.8*b%；
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述鈷酸鋰包括大顆粒鈷酸鋰和小顆粒鈷酸鋰，所述大顆粒鈷酸鋰的dn50粒徑為12~20μm，所述大顆粒鈷酸鋰的dn99粒徑≤60μm，所述小顆粒鈷酸鋰的dn50粒徑為2~6μm，所述小顆粒鈷酸鋰的dn99粒徑≤12μm，所述大顆粒鈷酸鋰和小顆粒鈷酸鋰的質量比為8:2~7:3。
3.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述鈷酸鋰中摻雜al、mg、ti元素，所述鈷酸鋰中al的含量≥100ppm，mg的含量≥50ppm，ti的含量≥50pmm。
4.根據權利要求3所述的鋰離子電池，其特征在于，所述鈷酸鋰中ti元素的含量在200~1500ppm，mg元素的含量在500~2000ppm，且ti/mg的質量比為1:1~1:3。
5.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述三元鎳鈷錳氧化物的化學式為：linixcoymnzo2，其中：x+y+z=1，x≥y。
6.根據權利要求5所述的鋰離子電池，其特征在于，所述三元鎳鈷錳氧化物中摻雜zr、y、w元素，所述三元鎳鈷錳氧化物中zr的含量≥500ppm，y的含量≥500ppm，w的含量≥300ppm。
7.根據權利要求6所述的鋰離子電池，其特征在于，所述三元鎳鈷錳氧化物中zr的含量1000~4000ppm，所述三元鎳鈷錳氧化物中y的含量1000~2500ppm，所述三元鎳鈷錳氧化物中w的含量2000~4500ppm。
8.根據權利要求5所述的鋰離子電池，其特征在于，所述三元鎳鈷錳氧化物的中值粒徑dn50為2~15μm。
9.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：戈崇永，韓曉輝，廖興群，
申請(專利權)人：曙鵬科技深圳有限公司，
類型：發明
國別省市：
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