[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，具体说是一种适合低温环境下使用的锂离子电池。

背景技术

随着社会的发展，锂离子电池的应用范围越来越广，其中在低温环境出现频率较高的场合诸如特殊通讯、极地考察、航空航天领域中，都对电池的低温放电有着较高的要求。锂离子电池在低温下需要满足两个基本的使用要求：（1）电池在一定温度下可以保证足够高的输出电压，以满足设备的正常启动，对于室温为3.6～3.7V放电电压平台的锂离子电池，低温初始电压不能低于3V；（2）电池在-20℃低温条件下的放电容量需保持在一定范围以上，通常需在室温放电容量的70%以上。

锂离子电池在0℃以下的低温环境中放电性能下降主要有三个原因：（1）锂离子在电解液中传导率的下降；（2）锂离子在电极中传输能力的下降；（3）锂离子在电极与电解液的界面之间传输能力的下降。以上因素导致电池放电效率下降，从而在低温环境中初始电压和放电容量均明显降低。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，针对现有技术的缺点，提供了一种能够在超低温下工作的锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明设计了一种锂离子电池，包括正极极片，与正极极片配合的负极极片，以及包覆在正极极片和负极极片外表面的隔膜，还包括浸润在正极极片、负极极片及隔膜中的电解液；正极极片包括由正极活性物质、粘结剂及导电剂组成的正极活性物质涂层；负极极片包括由负极活性物质，粘结剂及导电剂组成的负极活性物质涂层，其特征在于：

所述正极活性物质涂层的孔隙率为30%～50%；

所述负极活性物质涂层的孔隙率为15%～30%；

所述电解液按以下物质的重量百分比组成，六氟磷酸锂10%～20%，碳酸乙烯酯15%～25%，碳酸甲乙酯15%～25%，碳酸二甲酯35%～45%，亚硫酸丙烯酯0.5%～2%，碳酸亚乙烯酯0.5%～2%，联苯0.1%～1%，环已基苯0.5%～2%。

所述正极活性物质涂层的面密度为35～55mg/cm²。

所述负极活性物质涂层的面密度为15～30mg/cm²。

所述正极活性物质选自锂钴氧化物、锂锰氧化物、镍钴锂氧化物、镍钴锰锂氧化物中的一种或多钟混合物，正极活性物质并占正极活性物质涂层固定含量的85%～95%。

所述负极活性物质选自天然石墨、人造石墨或中间相碳微球中的一种或多钟混合物，负极活性物质占负极活性物质涂层固定含量的86%～96%。

所述正极极片与负极极片中的粘结剂为聚偏氟乙烯。

所述所述正极极片与负极极片中的导电剂为纳米级片状石墨。

所述正极极片中，正极活性物质、粘结剂及导电剂的质量百分比为85%～95%:2%～5%:3%～10%。

所述负极极片中，负极活性物质、粘结剂及导电剂的质量百分比为86%～96%：2%～5%：2%～9%。

本发明同现有技术相比，通过优化调整电解液溶剂的组分和比例，在降低电解液熔点的同时，保持了电解液的稳定性和提高其低温电导率，并通过调整正负电极极片的孔隙率和涂工量，使得低温下锂离子在电极内部、电极与电解液的界面之间和电解液中的传输能力得到改善，从而提升了电池在低温环境下的电压平台和放电容量。在-20℃下1C放电测试，电池的容量保持在室温容量的95%以上，放电初始电压在3.3V以上。

附图说明

图1为本发明的锂离子电池的结构示意图。

图2为本发明锂离子电池在20℃和-20℃的放电曲线。

参见图1，1为正极极片；2为负极极片；3为隔膜；4为正极导电柄；5为负极导电柄；6为上绝缘板；7为下绝缘板；8为补强板；9为绝缘片；10为终极版；11为密封圈；12为安全板；13为PTC；14为正极盖；15为PIN。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述，但不构成对本发明的限定。

如图1所示，本发明的锂离子电池为18650锂离子电池包括正极极片1，负极极片2，隔膜3，正极导电柄4，负极导电柄5，上绝缘板6，下绝缘板7，补强板8，绝缘片9，终极版10，密封圈11，安全板12，PTC 13，正极盖14以及PIN 15。还包括浸润在正极极片1、负极极片2及隔膜3中的电解液。