[发明专利]锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，特别是一种能准确指示电池放电深度锂离子电池。

背景技术

随着人们对环境问题的重视，电动汽车的开发与使用逐渐受到人们的关注。电动汽车使用存储在可充电电池中的电能来替代化石燃料，可以减少排放甚至做到零排放，能够显著改善城市的环境状况。磷酸亚铁锂（LiFePO4）正极材料具有原料丰富、价格低廉、安全性好等显著优点，成为纯电动汽车及插电式混合动力车用锂离子电池的主要正极材料之一。目前在纯电动汽车及插电式混合动力车上使用的锂离子电池的负极材料主要为石墨。此类负极材料具有能量密度高，价格相对低廉等优点。

但是，磷酸亚铁锂正极具有非常平坦的放电平台，与其组合使用的石墨负极其电压平台也很平坦，这就造成整个电池的充放电电压曲线非常平坦，从而使得以电池电压来判断电池的剩余电量变得非常困难。准确地判断每个电池的剩余电量是整个电池模块管理的重要基础之一；对于纯电动汽车来说，准确判断电池的剩余电量，对于提醒使用者及时充电至关重要。不仅磷酸亚铁锂与石墨组成的电池有此问题，其他聚阴离子正极材料，如磷酸锰锂、硅酸亚铁锂等都具有平坦的电压平台；而除石墨之外，其他高石墨化碳材料，如中间相碳微球、中间相碳纤维等也都具有平坦的电压平台。因此，聚阴离子的正极材料与高石墨化的碳负极材料组合的锂离子电池都会存在电压曲线平坦，难以用电池电压准确指示电池剩余电量的问题。

低石墨化的碳材料，如软碳、硬碳，具有倾斜的放电平台，可以使整个电池的电压平台倾斜，方便电池剩余电量的指示。但是此类负极材料由于比容量低、首次库伦效率低、电极密度低、电池平均电压低，因此整个电池的能量密度低。。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足 ，提供一种使用聚阴离子材料为正极，在放电后期具有倾斜的放电平台，能够使用电池电压准确的指示电池的剩余电量的锂离子电池。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的负极活性物质包括至少一种高石墨化碳材料和至少一种低石墨化碳材料。所说的高石墨化碳材料包括石墨、中间相碳微球、中间相碳纤维，所说的低石墨化碳材料包括软碳、硬碳。

作为本发明的一种改进，低石墨化碳材料与高石墨化碳材料的质量比进行了优化，其优化质量比为1：9到8：2之间。

作为本发明的一种改进，低石墨化碳材料与高石墨化碳材料的质量比进行了进一步的优化，其优化质量比为1：9到5：5之间。

作为本发明的一种改进，低石墨化碳材料与高石墨化碳材料的质量比进行了最优化，其优化质量比为1：9到3：7之间。

作为本发明的一种改进，低石墨化碳材料与高石墨化碳材料的质量比进行了最优化，其最优质量比为约为3：7。

相对现有技术，本发明的聚阴离子正极的锂离子电池具有以下优点：（1）高石墨化碳材料具有较高的能量密度，能够使电池保持较高的能量密度。（2）低石墨化碳材料，由于具有倾斜的放电平台，因此可以使电池具有倾斜的放电平台，可以准确的指示电池的剩余电量。（3）这两种材料的共同使用可使电池保持较高的能量密度，同时能够准确的指示电池放电后期的剩余电量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的锂离子电池进行详细说明，其中：

图1为对比例与本发明各实施例的锂离子电池的放电电压对放电深度的曲线图。

图2为对比例与本发明各实施例的锂离子电池首次充放电的库伦效率对硬碳占负极活性物质质量百分比的曲线图。

图3为对比例与本发明各实施例的锂离子电池放电容量对硬碳占负极活性物质质量百分比的曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

比较例 1

正极制备：将24克聚偏二氟乙烯加入到600克N-甲基吡咯烷酮中，用高速搅拌机搅拌此混合物约3小时，使聚合物完全溶解，形成均匀的溶液。往此溶液中加入8克导电碳和16克气相沉积碳纤维，搅拌分散均匀；然后加入352克磷酸亚铁锂（LiFePO4）粉料，搅拌分散形成均匀的正极浆料。将此浆料涂布到铝箔集流体上，烘干溶剂，以形成单元正极极片。

负极制备：将10克聚偏二氟乙烯加入到200克N-甲基吡咯烷酮中，用高速搅拌机搅拌此混合物约3小时，使聚合物完全溶解，形成均匀的溶液。往此溶液中加入4克导电碳，搅拌分散均匀；然后加入186克石墨粉，搅拌分散形成均匀的负极浆料。将此浆料涂布到铜箔集流体上，烘干溶剂以形成单元负极极片。