锂离子电池及电动车制造技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池及电动车，包括：正极，所述正极包括无钴高镍正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极集流体；负极，所述负极包括硅氧负极混合活性物质、负极导电剂、负极添加剂和负极集流体；电解液，所述电解液包括锂盐、溶剂和正极保护添加剂、负极成膜添加剂。本发明专利技术所述的锂离子电池通过采用无钴高镍二元材料作为正极活性物质，相比于现有高镍三元正极材料，不仅能保证有相应的能量密度，还能因现有市场中钴的价格不断上涨而显著降低电池的原材料成本，经济效益显著。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池及电动车
本专利技术涉及电池
，特别涉及一种锂离子电池及电动车。
技术介绍
随着电动车电池对于钴的需求日益增加，以及钴本身的产量不足，全球钴价不断上涨。目前来说，钴主要应用在动力电池正极材料当中，其中以NCM、NCA三元材料为主。为了解决钴的高成本现状，越来越多的研究逐步将正极材料中的钴含量进行降低。随着锂离子电池向高比能量方向发展，传统的石墨负极材料将逐渐被合金、金属氧化物等高比容量负极材料所取代。目前高比能动力电池正极主要使用高镍材料，负极使用硅氧材料。两种材料虽然都具备较高的能量密度，但是在使用的过程问题较多。高镍正极材料的主要问题点体现在以下两个方面：其一，镍含量越高的正极材料其稳定性越差，循环过程容量衰减越明显，存储过程产气越明显；其二，由于降低了钴的含量，材料的导电性能下降，功率性能降低。硅氧负极材料的主要问题点体现在以下两个方面：其一，随着充放电的进行，负极材料中的硅颗粒不断的嵌锂和脱锂，导致负极材料体积不断的膨胀和收缩，硅颗粒彼此之间的接触越来越疏远；其二，随着充放电的进行，膨胀和收缩导致涂层和集流体之间的附着力逐渐减小，涂层与集流体之间慢慢脱离。最终的结果，是整体电池的阻抗显著增加，电芯容量降低。因此，现有锂离子电池有待进一步改进。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种锂离子电池及电动车，以解决现有高比能动力电池随着使用阻抗显著增加、电芯容量降低的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种锂离子电池包括：正极，所述正极包括无钴高镍正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极集流体；负极，所述负极包括硅氧负极混合活性物质、负极导电剂、负极添加剂和负极集流体；电解液，所述电解液包括锂盐、溶剂和正极保护添加剂、负极成膜添加剂。进一步地，所述无钴高镍正极活性物质的分子式为Li1+xNiyMnzO2，其中，所述Li与所述Ni、所述Mn原子的数量比为1-1.1：0.8-0.9：0.1-0.2，且y+z＝1。进一步地，所述x的取值范围为：0≤x≤0.1，所述y的取值范围为：0.8≤y≤0.9，所述z的取值范围为0.1≤z≤0.2。进一步地，所述正极导电剂包括SUPER-P和MWCNT。进一步地，所述无钴高镍正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂的质量比为96-98：0.6-2.1：0.5-1.5。进一步地，所述硅氧负极混合活性物质包括硅氧负极材料和石墨。进一步地，所述负极导电剂包括SWCNTs。进一步地，所述负极添加剂包括负极粘结剂。进一步地，所述负极粘结剂为硅基粘结剂。进一步地，所述负极粘结剂包括刚性负极粘结剂和柔性负极粘结剂。进一步地，所述刚性负极粘结剂为选自聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少之一。进一步地，所述柔性负极粘结剂为丁苯橡胶。进一步地，所述硅氧负极混合活性物质与所述负极导电剂、所述负极添加剂的质量比为76-125：0.11-3：1.2-7.5。进一步地，所述正极保护添加剂为选自硅烷、1,3-丙烯磺酸内酯、己二腈、丁二腈、1,3-丙磺酸内酯中的至少之一。所述负极成膜添加剂为选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙烯酯中的至少之一。进一步地，所述锂盐与所述溶剂的摩尔体积比为1.0-1.3mol/L，所述正极保护添加剂与所述负极成膜添加剂、所述溶剂的质量比为1-5：5-10：100。相对于现有技术，本专利技术所述的锂离子电池具有以下优势：(1)本专利技术所述的锂离子电池，该锂离子电池中的正极通过采用无钴高镍正极活性物质，并在电解液中加入正极保护添加剂，可有效保证正极表面的CEI膜的稳定性，进而避免正极在循环过程中容量衰减及存储过程中产气明显的问题的出现；通过在正极中加入正极导电剂，可避免因无钴造成的材料导电性能下降及功率性能降低的问题。由此，本申请中的锂离子电池的正极通过采用无钴高镍二元材料作为正极活性物质，相比于现有高镍三元正极材料，不仅能保证有相应的能量密度，还能因现有市场中钴的价格不断上涨而显著降低电池的原材料成本，经济效益显著；(2)本专利技术所述的锂离子电池，该锂离子电池正极采用SUPER-P和MWCNT同时做导电剂，使得SUPER-P和MWCNT混合搭建导电网络，实现导电剂协同效应，弥补无钴高镍正极活性物质导电性能差的缺陷，保证正极的功率性能；(3)本专利技术所述的锂离子电池，该锂离子电池负极采用硅氧负极混合活性物质，同时采用硅基粘结剂，硅基粘结剂中的-COOH、-CN、-OH等极性官能团可以和硅氧负极混合活性物质的表面以及负极集流体表面的-OH形成氢键，以抑制负极的体积效应；通过采用包括刚性负极粘结剂和柔性负极粘结剂的负极粘结剂，可使得负极既保证一定的刚性又具有可靠的加工性能。本专利技术的另一目的在于提出一种电动车，以解决现有电动车电池价格高的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种电动车，所述电动车包括上述锂离子电池。相对于现有技术，本专利技术所述的电动车具有以下优势：因本专利技术所述的电动车包括上述锂离子电池，而该锂离子电池中的正极通过采用无钴高镍正极活性物质，并在电解液中加入正极保护添加剂，可有效保证正极表面的CEI膜的稳定性，进而避免正极在循环过程中容量衰减及存储过程中产气明显的问题的出现；通过在正极中加入正极导电剂，可避免因无钴造成的材料导电性能下降及功率性能降低的问题。由此，本申请中的锂离子电池的正极通过采用无钴高镍二元材料作为正极活性物质，相比于现有高镍三元正极材料，不仅能保证有相应的能量密度，还能因现有市场中钴的价格不断上涨而显著降低电池的原材料成本，经济效益显著。由此，该锂离子电池可在不降低性能的基础上显著降低成本。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种锂离子电池，根据本专利技术的实施例，该锂离子电池包括：正极、负极和电解液。具体的，锂离子电池可以包括外部铝塑包装膜、正极、负极、隔膜、电解液、正负极极耳以及绝缘胶带等。其中，铝塑包装膜可以为聚丙烯层、铝层和尼龙层制成的铝塑膜，厚度为120-180μm；隔膜可以为干法聚丙烯烃隔膜；正负极极耳厚度可以分别独立地为0.1-0.6mm，正负极极耳的材质分别为铝和铜。根据本专利技术的实施例，正极可以包括无钴高镍正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极集流体。专利技术人发现，通过采用无钴高镍二元材料作为正极活性物质，相比于现有高镍三元正极材料，不仅能保证有相应的能量密度，还能因现有市场中钴的价格不断上涨而显著降低电池的原材料成本，经济效益显著；通过在正极中加入正极导电剂，可避免因无钴造成的材料导电性能下降及功率性能降低的问题。根据本专利技术的一个实施例，无钴高镍正极活性物质的分子式可以为Li1+xNiyMnzO2，其中，Li与Ni、Mn原子的数量比可以为1-1.1：0.8-0.9：0.1-0.2，例如可以为(1/1.05/1.1)：(0.8/0.85/0.9)：(0.1/0.15/0.2)，且y+z＝1。进一步地，x的取值范围可以为：0≤x≤0.1，y的取值范围可以为：0.8≤y≤0.9，z的取值范围可以为0.1≤z≤0.2。专利技术人发现，通过采用分子式为Li1+xNiyMnzO2的二元材料作为正极活性物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括：正极，所述正极包括无钴高镍正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极集流体；负极，所述负极包括硅氧负极混合活性物质、负极导电剂、负极添加剂和负极集流体；电解液，所述电解液包括锂盐、溶剂和正极保护添加剂、负极成膜添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括：正极，所述正极包括无钴高镍正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极集流体；负极，所述负极包括硅氧负极混合活性物质、负极导电剂、负极添加剂和负极集流体；电解液，所述电解液包括锂盐、溶剂和正极保护添加剂、负极成膜添加剂。2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述无钴高镍正极活性物质的分子式为Li1+xNiyMnzO2，其中，所述Li与所述Ni、所述Mn原子的数量比为1-1.1：0.8-0.9：0.1-0.2，且y+z＝1；任选的，所述x的取值范围为：0≤x≤0.1，所述y的取值范围为：0.8≤y≤0.9，所述z的取值范围为0.1≤z≤0.2。3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极导电剂包括SUPER-P和MWCNT。4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述无钴高镍正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂的质量比为96-98：0.6-2.1：0.5-1.5。5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述硅氧负极混合活性物质包括硅氧负极材料和石墨。6.根据权利要求1所述的锂离...

【专利技术属性】
技术研发人员：王硕，刘静，窦洋，孙彩亮，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32