[发明专利]锂离子电池

说明书

提供一种锂离子电池，该锂离子电池负极极片包括集流体以及含有石墨作为负极活性物质的负极活性物质层，并且满足α/β为20~200，其中α=(d₁‑d₀)/d₀，为负极极片沿厚度方向的膨胀率；β=(L₁‑L₀)/L₀，为负极极片沿长度方向的膨胀率，式中d₀和L₀分别为SOC=0%时负极极片的厚度和长度，d₁和L₁分别为SOC=100%时负极极片的厚度和长度。由于满足α/β为20~200，使得负极极片内部石墨颗粒取向度更为均一，减少极片贴合不良和褶皱的发生，故具有更好的倍率和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体而言，本发明涉及一种包含改进负极极片的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长、体积小、绿色环保等优点，目前已广泛应用于各类电子产品、新能源汽车及储能等领域。对于各类应用而言，锂离子电池的体积能量密度、快充能力、安全性、使用寿命是最为关键的性能指标。然而，目前锂离子电池极片在从空电至满电过程中由于嵌锂在厚度方向以及长度、宽度方向上均会出现一定程度的膨胀，厚度方向上膨胀过大，则易造成极片贴合不良，而平面方向上膨胀过大，则易造成极片发生褶皱，进而导致电池循环性能变差。

对于锂离子电池负极而言，目前通常由石墨材料构成，其在厚度方向和平面方向上的膨胀主要受极片中石墨颗粒取向的影响。当负极中石墨颗粒取向整体上倾向于垂直于集流体方向分布时，极片厚度方向上膨胀较小，而平面方向上膨胀较大；当负极中石墨颗粒取向整体上倾向于平行于集流体方向分布时，极片厚度方向上膨胀较大，而平面方向上膨胀较小。因而，为了综合控制石墨负极在厚度和平面方向上的膨胀，减少负极极片贴合不良和褶皱的发生，改善电池循环性能，应使负极石墨层中的石墨颗粒在厚度方向上整体取向达到良好的均一度。然而，为了进一步提升锂离子电池的能量密度，行业内趋于增加极片的厚度，随着厚度增加，辊压过程中极片从表层到底层出现受力不均，导致负极极片内部沿厚度方向石墨颗粒取向存在差异，极片整体取向均一性较差，极片沿厚度和平面方向的膨胀率增大，电池性能降低。此外，现有技术中负极石墨颗粒取向度通常由极片的OI值表征，OI值通过X射线衍射法测定不同晶面衍射峰峰面积比值获得。然而，XRD衍射的测定深度有限且通常仅对极片表面进行测试，特别是极片厚度增加的情况下，XRD衍射难以反映负极极片整个厚度上的石墨颗粒取向度，从而无法准确控制极片厚度和平面方向上的膨胀。

因而，仍需进一步改善锂离子电池负极石墨层在厚度方向上整体颗粒取向的均一度，以更好地控制负极极片在厚度和平面方向上的膨胀，减少极片贴合不良和褶皱的发生，进而提高锂离子电池的性能。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种具有改进的负极极片的锂离子电池，所述负极极片在充放电过程中在厚度方向的膨胀率与长度/宽度方向上的膨胀率之比落入一定范围。在此范围内，一方面可避免厚度方向膨胀率过大造成极片贴合不良，离子扩散阻抗增加，电池快充能力下降；另一方面还可避免平面方向膨胀率过大，导致极片产生褶皱，拉拽隔膜，引起正负极极片及隔膜间错位，影响电池安全性能。

具体而言，一方面，本发明提供一种锂离子电池，其负极极片包括集流体以及含有石墨作为负极活性物质的负极活性物质层，并且满足α/β为20~200，其中

α=(d₁-d₀)/d₀，为负极极片沿厚度方向的膨胀率；

β=(L₁-L₀)/L₀，为负极极片沿长度方向的膨胀率，

式中d₀和L₀分别为SOC=0%时负极极片的厚度和长度，d₁和L₁分别为SOC=100%时负极极片的厚度和长度。