一种低内阻且快充快放型锂离子动力电池
阅读：631发布：2022-03-15
专利汇可以提供一种低内阻且快充快放型锂离子动力电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种低内阻且快充快放型锂离子动 力 电池 。本发明采用 原子 层沉积 法在高镍三元 正极材料 的表面形成包覆层作为正极活性材料，搭配无定形 碳 包覆 石墨 或 无定形碳 包覆Si/C或无定形碳包覆SiOx作为负极活性材料，对极片的孔隙率进行梯度控制，采用多极 耳 ，协同增效，取得了预料不到的技术效果，能够降低电池内阻，改善电池的快充、快放能力。本发明的锂离子动力电池内阻低、 能量 密度 高， 质量 能量密度 200-60Wh/kg；安全性能高；充电速度快，满足12min充入80%电量；同时循环性能优异，在+4C/-1C的充放电倍率下循环2000周，容量保持率大于80%。，下面是一种低内阻且快充快放型锂离子动力电池专利的具体信息内容。
1.一种低内阻且快充快放型锂离子动力电池，包括正极极片、负极极片和极耳；其特征在于，所述正极极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体表面的正极材料涂层；所述正极材料涂层包括改性高镍三元正极材料，所述改性高镍三元正极材料采用原子层沉积法在高镍三元正极材料的表面形成包覆层，所述包覆层为磷酸盐、硼化物、氧化物、氟化物和导电碳层中的任意一种；所述正极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，内层正极材料涂层的孔隙率小于外层正极材料涂层的孔隙率；所述负极极片包括负极集流体以及涂覆于负极集流体表面的负极材料涂层；所述负极材料涂层包括负极活性材料，所述负极活性材料为无定形碳包覆石墨或无定形碳包覆Si/C或无定形碳包覆SiOx；所述负极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，内层负极材料涂层的孔隙率小于外层负极材料涂层的孔隙率；所述极耳为多极耳。
2.如权利要求1所述的低内阻且快充快放型锂离子动力电池，其特征在于，在所述正极极片的厚度方向上，接近正极集流体表面的内层正极材料涂层的孔隙率为10%-20%；远离正极集流体表面的外层正极材料涂层的孔隙率为20%-50%；在所述负极极片的厚度方向上，接近负极集流体表面的内层负极材料涂层的孔隙率为10%-20%；远离负极集流体表面的外层负极材料涂层的孔隙率为20%-50%。
3.如权利要求1所述的低内阻且快充快放型锂离子动力电池，其特征在于，所述多极耳为方形多极耳、方形全极耳、软包多极耳、软包全极耳、圆柱多极耳、圆柱全极耳中的一种；
所述包覆层为LiF、B2O3、TiO2、Li3PO4、Al2O3、MgO和PPY中的任意一种。
4.如权利要求1所述的低内阻且快充快放型锂离子动力电池，其特征在于，所述高镍三元正极材料为镍钴锰三元材料或镍钴铝三元材料；所述镍钴锰三元材料化学式为LiNixCoyMnzO2，其中0.3≤x≤0.9，0.05≤y≤0.3，x+y+z=1；所述镍钴铝三元材料化学式为LiNixCoyAlzO2，其中0.7≤x≤0.95，0.03≤y≤0.15，x+y+z=1。
5.如权利要求1所述的低内阻且快充快放型锂离子动力电池，其特征在于，所述负极活性材料中无定形碳的包覆厚度为5-200nm，无定形碳占负极活性材料的质量百分比为1-
10%；所述负极活性材料中硅元素的质量分数为2-15%；所述负极极片的克容量为380-
650mAh/g。
6.如权利要求1所述的低内阻且快充快放型锂离子动力电池，其特征在于，所述正极集流体为多孔铝箔或涂碳铝箔；所述多孔铝箔的孔直径15um-100um；所述涂碳铝箔的厚度为
10-18um，所述涂碳铝箔的涂碳层的厚度为0.3-5um，所述涂碳层为SP、CNTs、VGCF和石墨烯中的一种或者几种；所述正极材料涂层涂布的面密度为150-450g/m2。
7.如权利要求1所述的低内阻且快充快放型锂离子动力电池，其特征在于，所述负极集流体为多孔铜箔或涂碳铜箔，所述负极集流体厚度为6-10μm，所述负极材料涂层涂布的面
2
密度为100-300g/m ；所述涂碳铜箔的涂碳层为Super P、CNTs、VGCF、石墨烯中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的低内阻且快充快放型锂离子动力电池，其特征在于，所述正极材料涂层还包括正极导电剂、正极粘结剂；所述负极材料涂层还包括负极导电剂、负极粘结剂；所述正极导电剂为Super P、CNTS、VGCF、ECP和石墨烯中的至少两种；所述正极导电剂为正极材料涂层总质量的0.05-4%；所述负极导电剂为Super P、SWCNT和石墨烯中的至少两种，所述负极导电剂为负极材料涂层总质量的0.1-1wt%。
9.如权利要求8所述的低内阻且快充快放型锂离子动力电池，其特征在于，所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯 PVDF-CTFE中的一种或几种组成的混合物，所述正极粘结剂占正极材料涂层的质量百分比为0.5-2%；所述负极粘结剂为丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、海藻酸钠中的一种或几种，所述负极粘结剂占负极材料涂层总质量的0.5-4.5%。
10.如权利要求1所述的低内阻且快充快放型锂离子动力电池，其特征在于，所述锂离子动力电池还包括电解液和隔膜；所述电解液包括电解质、溶剂、添加剂；所述电解质为六氟磷酸锂，所述溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯中的至少两种，所述添加剂为硫酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、苯砜、氟代碳酸乙烯酯中的一种或几种；所述电解质浓度为0.8-1.5mol/L；所述隔膜为单层PE隔膜或者三层PP/PE/PP隔膜；所述隔膜厚度为9-16μm，所述隔膜的孔隙率为38-55%；所述隔膜的涂层为氧化铝或聚酰亚胺，涂层的厚度为1.5-4μm。
一种低内阻且快充快放型锂离子动力电池
技术领域
背景技术
[0002] 汽车产业是我国国民经济的重要支柱产业，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。近年来，以汽油、柴油消耗为主的汽车产销量均保持平稳增长。但随着传统汽车产业的发展，汽油、柴油消耗造成的机动车尾气污染已成为我国大气污染问题的重要原因之一，发展节能环保的新能源汽车产业不仅是优化我国能源结构安全性和大气环境保护的迫切需求，也是我国由汽车大国迈向汽车强国的必由之路。基于国家政策支持以及市场需求的推动，新能源汽车产业迅速发展，纯电、插电混动汽车市场占有率明显提高。随着我国新能源事业的蓬勃发展，锂离子动力电池由于其高能量密度和较长的循环寿命等优点已成为电动汽车的电池系统首选。
[0003] 但是，目前各锂电生产厂生产的锂离子动力电池普遍存在以下不足或问题：锂离子动力电池的内阻比较大，允许充、放电电流小(多数是2C3A充，3C3A放)，导致新能源汽车的充电时间太长，有的慢充需要3.5小时，快充的也要30分钟；大倍率充放电对于电池而言，通常会加速电池老化，导致电池容量和功率性能的衰退。在低温环境下充放电会使这些问题愈发严重，快充过程中内阻会产生大量热量，但当前仍然缺乏有效手段实现电池的均匀散热，局部过热可能会加剧电池老化，诱发安全问题。再次是电动汽车充一次电的续航里程短。因此，尽管生产厂商们推出了多种续航里程的电动汽车，但是由于续航里程焦虑、较长的充电时间和较低放电功率，仍然制约电动汽车普及。
[0004] 因此，提供一种低内阻且快充快放型锂离子动力电池，解决目前锂离子动力电池内阻大、产热高和充放电时间长等问题，已成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：本发明的第一方面提供了一种低内阻且快充快放型锂离子动力电池，包括正极极片、负极极片和极耳；所述正极极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体表面的正极材料涂层；所述正极材料涂层包括改性高镍三元正极材料，所述改性高镍三元正极材料采用原子层沉积法在高镍三元正极材料的表面形成包覆层，所述包覆层为磷酸盐、硼化物、氧化物、氟化物和导电碳层中的任意一种；所述正极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，内层正极材料涂层的孔隙率小于外层正极材料涂层的孔隙率；所述负极极片包括负极集流体以及涂覆于负极集流体表面的负极材料涂层；所述负极材料涂层包括负极活性材料，所述负极活性材料为无定形碳包覆石墨或无定形碳包覆Si/C或无定形碳包覆SiOx；所述负极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，内层负极材料涂层的孔隙率小于外层负极材料涂层的孔隙率；所述极耳为多极耳。
[0007] 进一步地，在所述正极极片的厚度方向上，接近正极集流体表面的内层正极材料涂层的孔隙率为10%-20%；远离正极集流体表面的外层正极材料涂层的孔隙率为20%-50%；在所述负极极片的厚度方向上，接近负极集流体表面的内层负极材料涂层的孔隙率为10%-
20%；远离负极集流体表面的外层负极材料涂层的孔隙率为20%-50%。
20%；远离负极集流体表面的外层负极材料涂层的孔隙率为20%-50%。
[0008] 进一步地，所述多极耳为方形多极耳、方形全极耳、软包多极耳、软包全极耳、圆柱多极耳、圆柱全极耳中的一种。
[0009] 进一步地，所述包覆层为LiF、B2O3、TiO2、Li3PO4、Al2O3、MgO和PPY中的任意一种。
[0010] 进一步地，所述高镍三元正极材料为镍钴锰三元材料或镍钴铝三元材料；所述镍钴锰三元材料化学式为LiNixCoyMnzO2，其中0.3≤x≤0.9，0.05≤y≤0.3，x+y+z=1；所述镍钴铝三元材料化学式为LiNixCoyAlzO2，其中0.7≤x≤0.95，0.03≤y≤0.15，x+y+z=1。
[0011] 进一步地，所述负极活性材料中无定形碳的包覆厚度为5-200nm，无定形碳占负极活性材料的质量百分比为1-10%；所述负极活性材料中硅元素的质量分数为2-15%；所述负极极片的克容量为380-650mAh/g。
[0012] 进一步地，所述正极集流体为多孔铝箔或涂碳铝箔；所述多孔铝箔的孔直径15um-100um；所述涂碳铝箔的厚度为10-18um，所述涂碳铝箔的涂碳层的厚度为0.3-5um，所述涂碳层为SP、CNTs、VGCF和石墨烯中的一种或者几种；所述正极材料涂层涂布的面密度为150-
450g/m2。
450g/m2。
[0013] 进一步地，所述负极集流体为多孔铜箔或涂碳铜箔，所述负极集流体厚度为6-10μm，所述负极材料涂层涂布的面密度为100-300g/m2；所述涂碳铜箔的涂碳层为Super P、CNTs、VGCF、石墨烯中的一种或几种。
[0014] 进一步地，所述正极材料涂层还包括正极导电剂、正极粘结剂；所述负极材料涂层还包括负极导电剂、负极粘结剂；所述正极导电剂为Super P、CNTS、VGCF、ECP和石墨烯中的至少两种；所述正极导电剂为正极材料涂层总质量的0.05-4%；所述负极导电剂为Super P、SWCNT和石墨烯中的至少两种，所述负极导电剂为负极材料涂层总质量的0.1-1wt%。
[0015] 进一步地，所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯 PVDF-CTFE中的一种或几种组成的混合物，所述正极粘结剂占正极材料涂层的质量百分比为0.5-2%；所述负极粘结剂为丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、海藻酸钠中的一种或几种，所述负极粘结剂占负极材料涂层总质量的0.5-4.5%。
[0016] 进一步地，所述锂离子动力电池还包括电解液和隔膜；所述电解液包括电解质、溶剂、添加剂；所述电解质为六氟磷酸锂，所述溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯中的至少两种，所述添加剂为硫酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、苯砜、氟代碳酸乙烯酯中的一种或几种；所述电解质浓度为0.8-1.5mol/L；所述隔膜为单层PE隔膜或者三层PP/PE/PP隔膜；所述隔膜厚度为9-16μm，所述隔膜的孔隙率为38-55%；所述隔膜的涂层为氧化铝或聚酰亚胺，涂层的厚度为1.5-4μm。
[0017] 本发明具有如下有益效果：本发明采用原子层沉积法在高镍三元正极材料的表面形成包覆层作为正极活性材料，搭配无定形碳包覆石墨或无定形碳包覆Si/C或无定形碳包覆SiOx作为负极活性材料，对极片的孔隙率进行梯度控制，采用多极耳，协同增效，取得了预料不到的技术效果，能够降低电池内阻，改善电池的快充、快放能力。本发明的锂离子动力电池内阻低、能量密度高，质量能量密度200-60Wh/kg；安全性能高；充电速度快，满足12min充入80%电量；同时循环性能优异，在+4C/-1C的充放电倍率下循环2000周，容量保持率大于80%。结合其在环境适应性和高安全性两个方面的综合优势，有效了解决目前商业化动力电池续航里程不足和充电速率慢的这一技术难题，为实现锂离子动力电池在动力电池的大规模商业化应用提供重要的技术基础。
附图说明
附图说明
[0018] 图1为本发明实施例1所制得的圆柱18650-3300mAh锂离子动力电池充放电曲线；图2为本发明实施例1所制得的圆柱18650-3300mAh锂离子动力电池循环性能曲线；
图3为本发明实施例2所制得的圆柱21700-5000mAh锂离子动力电池的充放电曲线；
图4为本发明实施例2所制得的圆柱21700-5000mAh锂离子动力电池循环性能曲线；
图5为本发明实施例3所制得的方形2614891-54Ah锂离子动力电池充放电曲线；
图6为本发明实施例3所制得的方形2614891-54Ah锂离子动力电池循环性能曲线。
图3为本发明实施例2所制得的圆柱21700-5000mAh锂离子动力电池的充放电曲线；
图4为本发明实施例2所制得的圆柱21700-5000mAh锂离子动力电池循环性能曲线；
图5为本发明实施例3所制得的方形2614891-54Ah锂离子动力电池充放电曲线；
图6为本发明实施例3所制得的方形2614891-54Ah锂离子动力电池循环性能曲线。
具体实施方式
[0019] 本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0021] 本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本发明的组合物和方法/工艺包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。
[0022] 在说明书和权利要求书中使用的涉及组分量、工艺条件等的所有数值或表述在所有情形中均应理解被“约”修饰。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点，该端点可独立地组合。由于这些范围是连续的，因此它们包括在最小值与最大值之间的每一数值。还应理解的是，本申请引用的任何数值范围预期包括该范围内的所有子范围。
[0023] 正如背景技术所描述的，现有技术中锂离子动力电池存在内阻大、产热高和充放电时间长等问题。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低内阻且快充快放型锂离子动力电池。
[0024] 本发明人为解决该技术问题进行了更加深入的研究，从而发现针对大倍率充放带来的产热、析锂和电池加速老化，需要从电池设计端重点突破，第一、析锂和产热主要解决锂加快电子传导和离子扩散，电子传导体现在材料本身电导率、导电网络和多极耳上，离子扩散在于颗粒内部扩散系数、电解液锂离子扩散速度和极片孔隙结构。第二、电池加速老化主要是在于材料晶型结构不塌陷和SEI膜界面稳定。本发明采用原子层沉积法在高镍三元正极材料的表面形成包覆层作为正极活性材料，搭配高容量硅基负极材料，并优化隔膜、电解液、导电剂、粘结剂以及极片结构改善，其制作锂离子动力电池具有质量能量密度高、快充快放的特点，满足12min充入80%电量，快充循环寿命2000次80%，结合其在环境适应性和高安全性两个方面的综合优势，有效了解决目前商业化动力电池续航里程不足和充电速率慢的这一技术难题，为实现锂离子动力电池在动力电池的大规模商业化应用提供重要的技术基础。
[0025] 一种低内阻且快充快放型锂离子动力电池，包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液和极耳。
[0026] 所述正极极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体表面的正极材料涂层。所述正极材料涂层包括正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂。
[0027] 本发明中，所述正极活性材料为改性高镍三元正极材料，所述改性高镍三元正极材料采用原子层沉积法在高镍三元正极材料的表面形成包覆层，所述包覆层为磷酸盐、硼化物、氧化物、氟化物和导电碳层中的任意一种；更优选地，所述包覆层为LiF、B2O3、TiO2、Li3PO4、Al2O3、MgO和PPY中的任意一种。
[0028] 目前市场上的锂离子电池正极活性材料主要有钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、三元材料及磷酸亚铁锂(LiFePO4)。三元材料电池因其综合性能优越，成为最有希望的电动工具电池。目前，人们通过选择具有锂离子导通能力的包覆物质来对三元材料进行包覆改性的方法，来减少包覆对正极材料动力学性能的影响。但是这些方法都存在一些不足，难以形成完整的包覆层，而若要形成完整包覆层也需要很多包覆物质，形成较厚的包覆层，这样同样无法保证改性后材料的动力学性能，同时包覆层厚度的均匀性也无法保证，厚度也不可控。基于上述问题，本发明中，采用原子层沉积法在高镍三元正极材料的表面形成包覆层作为正极活性材料，颗粒小、粒度分布范围适中，包覆层厚度可控，包覆层薄而致密，大大减少高镍与电解液的副反应，提高电池内部的有效电化学反应效率，达到长寿命，又可以减少包覆对材料动力学的负面影响，从而使使用三元材料的锂电池性能提高。
[0029] 需要说明的是，原子层沉积技术是本领域技术人员知晓的包覆技术，其操作和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求对具体操作进行选择和调整。
[0030] 本发明中，所述高镍三元正极材料为镍钴锰三元材料或镍钴铝三元材料；所述镍钴锰三元材料化学式为LiNixCoyMnzO2，其中0.3≤x≤0.9，0.05≤y≤0.3，x+y+z=1；作为优选，所述镍钴锰三元材料化学式为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.85Co0.1Mn0.05O2；所述镍钴铝三元材料化学式为LiNixCoyAlzO2，其中0.7≤x≤0.95，0.03≤y≤0.15，x+y+z=1。作为优选，所述镍钴铝三元材料化学式为LiNi0.85Co0.1Al0.05O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。
[0031] 所述正极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，内层正极材料涂层的孔隙率小于外层正极材料涂层的孔隙率。更优选地，在所述正极极片的厚度方向上，接近正极集流体表面的内层正极材料涂层的孔隙率为10%-20%；远离正极集流体表面的外层正极材料涂层的孔隙率为20%-50%。
[0032] 需要说明的是，本发明中，使所述正极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，是通过调整涂布干燥方式使得水分挥发速率不同实现。
[0033] 本发明中，控制正极极片的孔隙梯度，靠近正极集流体侧孔隙率小，远离正极集流体侧孔隙率大，该方式有利于正极集流体侧电子传导和隔膜侧离子扩散。
[0034] 所述正极集流体为多孔铝箔，所述多孔铝箔的孔直径15um-100um。更优选地，所述正极集流体为涂碳铝箔；所述涂碳铝箔的厚度为10-18um，所述涂碳铝箔的涂碳层的厚度为0.3-5um，所述涂碳层为SP、CNTs、VGCF和石墨烯中的一种或者几种。本发明中正极集流体采用涂碳铝箔，可以增加涂层柔软度，这样既可以降低涂层的本体阻抗，还可以增加活性物质在涂层中的嵌入度，从而降低界面接触电阻，提升电子传输速度。
[0035] 所述正极材料涂层涂布的面密度为150-450g/m2。
[0036] 所述正极导电剂为Super P、CNTS、VGCF、ECP和石墨烯中的至少两种；所述正极导电剂为正极材料涂层总质量的0.05-4%。
[0037] 本发明中，正极极片中使用两种导电剂混搭，这样利于构建三维立体电子导电网络，可以让颗粒与颗粒之间具有快速的导电能力，大幅度提高了电子的传输速度，提高充电速度。
[0038] 所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯 PVDF-CTFE中的一种或几种组成的混合物，所述正极粘结剂占正极材料涂层的质量百分比为0.5-2%。
[0039] 所述负极极片包括负极集流体以及涂覆于负极集流体表面的负极材料涂层；所述负极材料涂层包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂。
[0040] 本发明中，所述负极活性材料为无定形碳包覆石墨或无定形碳包覆Si/C或无定形碳包覆SiOx，其中0＜x≤2。所述负极活性材料中无定形碳的包覆厚度为5-200nm，无定形碳占负极活性材料的质量百分比为1-10%；所述负极活性材料中硅元素的质量分数为2-15%；所述负极极片的克容量为380-650mAh/g。
[0041] 本发明中，所述负极活性材料为无定形碳包覆石墨或无定形碳包覆Si/C或无定形碳包覆SiOx，无定形碳层致密而均匀，保证负极活性材料的表面电子电导和减少直接与电解液接触，提高反应面积，减少锂离子嵌入反应阻抗，提高充放电性能。
[0042] 所述负极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，内层负极材料涂层的孔隙率小于外层负极材料涂层的孔隙率；更优选地，在所述负极极片的厚度方向上，接近负极集流体表面的负极材料涂层的孔隙率为10%-20%；远离负极集流体表面的外层负极材料涂层的孔隙率为20%-50%。
[0043] 本发明中，控制负极极片的孔隙梯度，靠近负极集流体侧孔隙率小，远离负极集流体侧孔隙率大，该方式有利于负极集流体侧电子传导和隔膜侧离子扩散。
[0044] 所述负极集流体为多孔铜箔或涂碳铜箔，所述负极集流体厚度为6-10μm，所述负极材料涂层涂布的面密度为100-300g/m2；所述涂碳铜箔的涂碳层为Super P、CNTs、VGCF、石墨烯中的一种或几种。
[0045] 所述负极导电剂为Super P、SWCNT和石墨烯中的至少两种，更优选地，所述负极导电剂为Super P、SWCNT和石墨烯的混合物。所述负极导电剂为负极材料涂层总质量的0.1-1wt%。
[0046] 本发明中，负极极片中使用多种导电剂混搭，这样利于构建三维立体电子导电网络，可以让颗粒与颗粒之间具有快速的导电能力，大幅度提高了电子的传输速度，提高充电速度。
[0047] 所述负极粘结剂为丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、海藻酸钠中的一种或几种，所述负极粘结剂占负极材料涂层总质量的0.5-4.5%。
[0048] 本发明中，所述极耳为多极耳；所述多极耳为方形多极耳、方形全极耳、软包多极耳、软包全极耳、圆柱多极耳、圆柱全极耳中的一种。
[0049] 本发明中极耳采用多极耳，多极耳结构能够降低内阻、散热快且让极片电流密度平均化，提高充电速率。
[0050] 所述电解液包括电解质、溶剂、添加剂；所述电解质为六氟磷酸锂，所述溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯中的至少两种，所述添加剂为硫酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、苯砜、氟代碳酸乙烯酯中的一种或几种；所述电解质浓度为0.8-1.5mol/L。
[0051] 本发明对电解液进行优化，本发明的电解液为低内阻高功率型电解液。
[0052] 本发明对所述溶剂和添加剂的用量没有特别限制，以本领域技术人员熟知的制备电解液过程中溶剂和添加剂的比例即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求以及产品要求进行选择和调整。
[0053] 所述隔膜为单层PE隔膜或者三层PP/PE/PP隔膜；所述隔膜厚度为9-16μm，所述隔膜的孔隙率为38-55%；所述隔膜的涂层为氧化铝或聚酰亚胺，涂层的厚度为1.5-4μm。
[0054] 下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
[0055] 实施例1一种低内阻且快充快放型18650-3300mAh锂离子动力电池，包括正极极片、负极极片、极耳、隔膜和电解液。
[0056] 所述正极极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体表面的正极材料涂层；所述正极材料涂层由正极活性材料、正极粘结剂和正极导电剂组成；所述正极活性材料为改性高镍三元正极材料，所述改性高镍三元正极材料采用原子层沉积法在高镍三元正极材料的表面形成包覆层，所述包覆层为LiF；所述高镍三元正极材料为镍钴铝三元材料；所述镍钴铝三元材料化学式为LiNi0.85Co0.1Al0.05O2；所述正极活性材料为正极材料涂层总质量的98%。
[0057] 所述正极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，在所述正极极片的厚度方向上，接近正极集流体表面的内层正极材料涂层的孔隙率为10%-20%；远离正极集流体表面的外层正极材料涂层的孔隙率为20%-50%。
[0058] 所述正极集流体为涂碳铝箔；所述涂碳铝箔的厚度为10-18um，所述涂碳铝箔的涂碳层的厚度为0.3-5um，所述涂碳层为CNTs；所述正极材料涂层涂布的面密度为350g/m2。
[0059] 所述正极导电剂为Super P和CNTs（5nm）；所述正极导电剂为正极材料涂层总质量的0.6%，其中，所述Super P和CNTs的质量比为5:1。
[0060] 所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF，所述正极粘结剂占正极材料涂层的质量百分比为1.4%。
[0061] 所述负极极片包括负极集流体以及涂覆于负极集流体表面的负极材料涂层；所述负极材料涂层由负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂组成；所述负极活性材料为无定形碳包覆SiOx；所述负极活性材料中无定形碳的包覆厚度为5-200nm，无定形碳占负极活性材料的质量百分比为1-10%；所述负极活性材料中硅元素的质量分数为2-15%；所述负极极片的克容量为450mAh/g；所述负极活性材料占负极材料涂层总质量的97%。
[0062] 所述负极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，在所述负极极片的厚度方向上，接近负极集流体表面的内层负极材料涂层的孔隙率为10%-20%；远离负极集流体表面的外层负极材料涂层的孔隙率为20%-50%。
[0063] 所述负极集流体为多孔铜箔，所述负极集流体厚度为6-10μm，所述负极材料涂层涂布的面密度为200g/m2。
[0064] 所述负极导电剂为Super P和SWCNT，所述负极导电剂为负极材料涂层总质量的0.6%，其中Super P和SWCNT的质量比为5:1。
[0065] 所述负极粘结剂为聚丙烯酸，所述负极粘结剂占负极材料涂层总质量的2.4%。
[0066] 所述极耳为多极耳；所述多极耳为方形多极耳。
[0067] 所述电解液包括电解质、溶剂、添加剂；所述电解质为六氟磷酸锂，其用量为12.5wt%，电解质浓度为1.0mol/L，溶剂为DMC、EMC和EC，其用量分别为55wt%、10wt%、
12.5wt%，添加剂为FEC，其用量为10wt%。
12.5wt%，添加剂为FEC，其用量为10wt%。
[0068] 所述隔膜为单层PE隔膜；所述隔膜厚度为12μm，所述隔膜的孔隙率为50%；所述隔膜的涂层为氧化铝，涂层的厚度为3μm。
[0069] 所述锂离子动力电池的制备如下：正极极片和负极极片进行多极耳焊接；正极极片、隔膜和负极极片一起卷绕成卷芯，卷芯置于壳体内部，辊槽，测试内部短路，在80℃下烘烤48h，注入电解液，封口，然后清洗外壳，涂油套热塑膜。电芯陈化12h得电池成品。
[0070] 对实施例1中的锂离子动力电池进行性能测试。
[0071] 分容测试：将电池恒流1.0C充电至4.2V，4.2V恒压至截止电流0.01C，再4C放电至2.5V，4C容量为3357mAh，充放电曲线如图1所示。
[0072] 倍率充电放电测试：将电池恒流2C、4C和6C充电至4.2V，4.2V恒压至截至电流0.01C，统计恒流充入比和恒流充入时间，其中4C充入80.6%SOC，恒流充入时间12min，充电性能如表1所示。
[0073] 常温循环测试：将电芯恒流4C充电至4.2V，4.2V恒压至截止电流0.01C，恒流1C放电至2.5V，循环测试2000圈。常温循环显示了较优的保持率83.4%@2000，循环性能曲线如图2所示。
[0074] 实施例2一种低内阻且快充快放型21700-5000mAh锂离子动力电池，包括正极极片、负极极片、极耳、隔膜和电解液。
[0075] 所述正极极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体表面的正极材料涂层；所述正极材料涂层由正极活性材料、正极粘结剂和正极导电剂组成；所述正极活性材料为改性高镍三元正极材料，所述改性高镍三元正极材料采用原子层沉积法在高镍三元正极材料的表面形成包覆层，所述包覆层为B2O3；所述高镍三元正极材料为镍钴锰三元材料；所述镍钴锰三元材料化学式为LiNi0.9Co0.07Mn0.03O2；所述正极活性材料为正极材料涂层总质量的98%。
[0076] 所述正极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，在所述正极极片的厚度方向上，接近正极集流体表面的内层正极材料涂层的孔隙率为10%-20%；远离正极集流体表面的外层正极材料涂层的孔隙率为20%-50%。
[0077] 所述正极集流体为多孔铝箔，所述多孔铝箔的孔直径15um-100um；所述正极材料涂层涂布的面密度为150g/m2。
[0078] 所述正极导电剂为Super P和石墨烯；所述正极导电剂为正极材料涂层总质量的0.8%；所述Super P和石墨烯的质量比为1:4。
[0079] 所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF，所述正极粘结剂占正极材料涂层的质量百分比为1.2%。
[0080] 所述负极极片包括负极集流体以及涂覆于负极集流体表面的负极材料涂层；所述负极材料涂层由负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂组成；所述负极活性材料为无定形碳包覆石墨；所述负极活性材料中无定形碳的包覆厚度为5-200nm，无定形碳占负极活性材料的质量百分比为1-10%；所述负极活性材料中硅元素的质量分数为2-15%；所述负极极片的克容量为450mAh/g；所述负极活性材料占负极材料涂层总质量的96.8%。
[0081] 所述负极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，在所述负极极片的厚度方向上，接近负极集流体表面的内层负极材料涂层的孔隙率为10%-20%；远离负极集流体表面的外层负极材料涂层的孔隙率为20%-50%。
[0082] 所述负极集流体为多孔铜箔，所述负极集流体厚度为6-10μm，所述负极材料涂层涂布的面密度为100g/m2。
[0083] 所述负极导电剂为Super P、SWCNT和石墨烯，所述负极导电剂为负极材料涂层总质量的0.9%，其中Super P、SWCNT和石墨烯的质量比为5:1:3。
[0084] 所述负极粘结剂为SBR，所述负极粘结剂占负极材料涂层总质量的2.3%。
[0085] 所述极耳为多极耳；所述多极耳为软包全极耳。
[0086] 所述电解液包括电解质、溶剂、添加剂；所述电解质为六氟磷酸锂，其用量为11wt%，电解质浓度为1.0mol/L，溶剂为DMC、EMC和EC，其用量分别为52wt%、14wt%、14wt%，添加剂为FEC，其用量为9wt%。
[0087] 所述隔膜为单层PE隔膜；所述隔膜厚度为14μm，所述隔膜的孔隙率为52%；所述隔膜的涂层为氧化铝，涂层的厚度为2μm。
[0088] 所述锂离子动力电池的制备如下：正极极片和负极极片进行多极耳焊接；正极极片、隔膜和负极极片一起卷绕成卷芯，卷芯置于壳体内部，辊槽，测试内部短路，在80℃下烘烤24h，注入电解液，封口，然后清洗外壳，涂油套热塑膜。电芯陈化12h得电池成品。
[0089] 对实施例2中的锂离子动力电池进行性能测试。
[0090] 分容测试：将电池恒流1.0C充电至4.2V，4.2V恒压至截止电流0.01C，再4C放电至2.5V，4C容量为5002.8mAh，充放电曲线如图3所示。
[0091] 倍率充电放电测试：将电池恒流2C、4C和6C充电至4.2V，4.2V恒压至截至电流0.01C，统计恒流充入比和恒流充入时间，其中4C充入81.5%SOC，恒流充入时间12min，充电性能如表2所示。
[0092] 常温循环测试：将电芯恒流4C充电至4.2V，4.2V恒压至截止电流0.01C，恒流1C放电至2.5V，循环测试2000圈。常温循环显示了较优的保持率83.8%@2000，循环性能曲线如图4所示。
[0093] 实施例3一种低内阻且快充快放型2614891-54Ah锂离子动力电池，包括正极极片、负极极片、极耳、隔膜和电解液。
[0094] 所述正极极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体表面的正极材料涂层；所述正极材料涂层由正极活性材料、正极粘结剂和正极导电剂组成；所述正极活性材料为改性高镍三元正极材料，所述改性高镍三元正极材料采用原子层沉积法在高镍三元正极材料的表面形成包覆层，所述包覆层为MgO；所述高镍三元正极材料为镍钴锰三元材料；所述镍钴锰三元材料化学式为LiNi0.85Co0.1Mn0.05O2；所述正极活性材料为正极材料涂层总质量的97.5%。
[0095] 所述正极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，在所述正极极片的厚度方向上，接近正极集流体表面的内层正极材料涂层的孔隙率为10%-20%；远离正极集流体表面的外层正极材料涂层的孔隙率为20%-50%。
[0096] 所述正极集流体为涂碳铝箔；所述涂碳铝箔的厚度为10-18um，所述涂碳铝箔的涂碳层的厚度为0.3-5um，所述涂碳层为VGCF；所述正极材料涂层涂布的面密度为450g/m2。
[0097] 所述正极导电剂为CNTS、VGCF和石墨烯；所述正极导电剂为正极材料涂层总质量的1%；其中，CNTS、VGCF和石墨烯的质量比为4:5:1。
[0098] 所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯 PVDF-CTFE，所述正极粘结剂占正极材料涂层的质量百分比为1.5%。
[0099] 所述负极极片包括负极集流体以及涂覆于负极集流体表面的负极材料涂层；所述负极材料涂层由负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂组成；所述负极活性材料为无定形碳包覆Si/C；所述负极活性材料中无定形碳的包覆厚度为5-200nm，无定形碳占负极活性材料的质量百分比为1-10%；所述负极活性材料中硅元素的质量分数为2-15%；所述负极极片的克容量为380mAh/g；所述负极活性材料占负极材料涂层总质量的97.2%。
[0100] 所述负极材料涂层具有梯度变化的孔隙率，在所述负极极片的厚度方向上，接近负极集流体表面的内层负极材料涂层的孔隙率为10%-20%；远离负极集流体表面的外层负极材料涂层的孔隙率为20%-50%。
[0101] 所述负极集流体为涂碳铜箔，所述负极集流体厚度为6-10μm，所述负极材料涂层涂布的面密度为300g/m2；所述涂碳铜箔的涂碳层为石墨烯。
[0102] 所述负极导电剂为Super P、SWCNT和石墨烯，所述负极导电剂为负极材料涂层总质量的1wt%，其中Super P、SWCNT和石墨烯的质量比为5:1:3。
[0103] 所述负极粘结剂为海藻酸钠，所述负极粘结剂占负极材料涂层总质量的1.8%。
[0104] 所述极耳为多极耳；所述多极耳为圆柱全极耳。
[0105] 所述电解液包括电解质、溶剂、添加剂；所述电解质为六氟磷酸锂，其用量为11wt%，电解质浓度为0.8mol/L，溶剂为碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯，其用量分别为54wt%、
27wt%，添加剂为硫酸乙烯酯，其用量为8wt%。
27wt%，添加剂为硫酸乙烯酯，其用量为8wt%。
[0106] 所述隔膜为三层PP/PE/PP隔膜；所述隔膜厚度为9μm，所述隔膜的孔隙率为38%；所述隔膜的涂层为聚酰亚胺，涂层的厚度为1.5μm。
[0107] 所述锂离子动力电池的制备如下：正极极片和负极极片进行多极耳焊接；正极极片、隔膜和负极极片一起卷绕成卷芯，卷芯置于壳体内部，辊槽，测试内部短路，在80℃下烘烤24h，注入电解液，封口，然后清洗外壳，涂油套热塑膜。电芯陈化12h得电池成品。
[0108] 对实施例3中的锂离子动力电池进行性能测试。
[0109] 分容测试：将电池恒流1.0C充电至4.2V，4.2V恒压至截止电流0.01C，再4C放电至2.5V，4C容量为54.2536Ah，充放电曲线如图5所示。
[0110] 倍率充电放电测试：将电池恒流2C、4C和6C充电至4.2V，4.2V恒压至截至电流0.01C，统计恒流充入比和恒流充入时间，其中4C充入80.5%SOC，恒流充入时间12min，充电性能如表3所示。
[0111] 常温循环测试：将电芯恒流4C充电至4.2V，4.2V恒压至截止电流0.01C，恒流1C放电至2.5V，循环测试2000圈。常温循环显示了较优的保持率82.3%@2000，循环性能曲线如图6所示。
[0112] 以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
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