[发明专利]一种高能量密度锂离子动力电池

说明书

本发明为解决现有动力电池能量密度不能满足电动汽车更高续驶里程要求的问题，提供了一种高能量密度锂离子动力电池，选用浓度梯度型高镍三元材料为锂离子电池正极材料，选用导电碳源包覆的多孔硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料。通过材料体系和工艺优化，在大幅提高动力电池能量密度的同时，保持了其良好的循环稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种高能量密度锂离子动力电池。

背景技术

锂离子电池因其自放电小，能量密度高，循环性能好，电压平台高等一系列优点，已被广泛用作储能和动力电池。在电动汽车领域，根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，至2035年，我国节能汽车与新能源汽车年销量将各占一半，汽车产业实现电动化转型。电动汽车续航里程的要求越来越高，对电池能量密度要求随之越来越高。

从正极材料来看，高镍三元正极材料是锂电池行业未来的重要发展方向，但是由于金属离子混排原因，所以高镍三元正极材料的循环衰减较快，并且高温及倍率性能差等问题也亟待改善。对于负极材料而言，硅碳负极是极其重要的一环，硅作为负极材料的理论克容量高达石墨负极的十多倍，但是硅作为负极材料嵌脱锂离子时的形变也限制了其应用，需要选择合理的加入量，并配合工艺调整，才能达到理想的效果。要实现电池的高能量密度，同时保证电池循环稳定性，需要选择合适的电池材料体系，找出最佳的工艺条件，实现高能量密度和循环稳定性的平衡。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种一种高能量密度锂离子动力电池。

本发明采用的技术方案是：一种高能量密度锂离子动力电池，正极片上的正极活性物质为浓度梯度型镍钴铝和/或镍钴锰，镍钴铝的化学式为LiNixCoyAl1-x-yO₂，其中x≧0.8，镍钴锰的化学式为LiNixCoyMn1-x-yO₂，其中x≧0.8；

负极片上的负极活性物质为导电碳源包覆的多孔硅碳复合材料，其中硅的重量比含量为3％-20％。

优选地，正极片上还包括正极集流体、正极粘结剂和正极导电剂，各组分重量份数为正极活性物质95-98％，正极粘结剂1-3％，正极导电剂1-2％。

优选地，正极片面密度为400-600g/m²，正极片压实密度为3.6-3.8g/cm³。

优选地，正极导电剂选自导电炭黑，导电石墨，碳纳米管，石墨烯，VGCF中的一种或几种；

正极粘结剂为聚偏氟乙烯。

优选地，负极片上还包括负极集流体、负极粘结剂和负极导电剂，各组分重量份数为负极活性物质94-97％，负极粘结剂2-4％，负极导电剂1-2％。

优选地，负极片面密度为190-300g/m²，负极片压实密度为1.3-1.7g/cm³。

优选地，负极导电剂为导电炭黑；

负极粘结剂为羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶。

优选地，还包括隔膜、电解液、极耳和铝塑膜，电解液的量为2-3g/Ah。

本发明具有的优点和积极效果是：选用梯度型高镍三元材料作为正极材料，提高了正极材料结构的稳定性；选用导电碳源包覆的多孔硅碳复合材料作为负极材料，合理控制硅含量，包覆层的束缚和内核多孔结构的空间有效缓冲硅负极材料在嵌脱锂过程中发生的体积变化，避免由于体积膨胀而带来的循环性能差等问题；在体系设计中，匹配合适的面密度和压实密度可以增大电池的放电容量，减小内阻，减小极化损失，延长电池的循环寿命，特别是负极压实密度控制，以避免包覆层和多孔结构的破坏为极限；通过一系列优化，达到高能量密度与循环稳定性的平衡。

附图说明