用于动力工具的锂离子电池制造技术

本文提供一种用于动力工具的锂离子电池。锂离子电池包括：含有某一重量含量的硅基材料的碳基负极、包括含镍的锂金属氧化物的正极、和置于负极和正极之间的不可燃的电解质。负极的硅基材料的重量含量为不低于5％。锂金属氧化物的镍成分不低于锂金属氧化物的其他金属成分。成分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于动力工具的锂离子电池


[0001]本专利技术涉及一种锂离子电池。更具体地，本专利技术涉及一种用于动力工具的锂离子电池，其具有更高的能量和功率密度和改善的热稳定性。

技术介绍

[0002]随着便携式电子装置、医疗装置、电动车辆等使用的激增，锂离子电池行业迅速发展。目前，锂离子电池包括负极和正极，以及在负极和正极之间用于分隔负极和正极但允许锂离子运动的电解质。许多研究正在积极进行，以为下一代锂离子电池提供更高的能量和功率密度和更好的性能。
[0003]根据不同的应用，有些因素比其他因素考虑得更多。例如，便携式电子装置、电动车辆和能量存储系统需要更高的能量密度，便携式动力工具、草坪和园林工具以及真空吸尘器需要更高的功率密度，而改善安全性对所有应用都很重要。然而，锂离子电池用于动力工具的独立研究还没有像锂离子电池用于其他装置(如电动车辆)的研究那样积极地进行。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了用于动力工具的锂离子电池，该锂离子电池包括含有某一重量含量的硅基材料的碳基负极、包括含镍的锂金属氧化物的正极、和置于负极和正极之间的不可燃的电解质。负极的硅基材料的重量含量为不低于5％。锂金属氧化物的镍成分不低于锂金属氧化物的其他金属成分。
[0005]负极可包括石墨和该硅基材料。硅基材料可包括硅、氧化硅(SiO
x
)或硅和氧化硅(SiO
x
)的组合。硅基材料可以是以石墨、石墨烯或其他碳基材料涂覆的。硅基材料的重量含量范围可以是5％至40％。硅基材料的重量含量可以是8％。硅基材料的重量含量范围可以是15％至40％，优选15％。
[0006]正极可以包括Li
a
Ni
x
A
y
B
z
O2，其中a≥1，x≥0.5，y+z＝1
‑
x。x、y和z的比率选自由6:2:2、8:1:1、以及9:0.5:0.5组成的组。
[0007]正极可包括核壳梯度材料。核壳梯度材料可包括LiNiMnCoO2，并且Ni的含量从电池外壳到电池核心增加。正极可包括掺杂或表面涂层。掺杂物或涂层材料可包括碳、锆、铝或锗。
[0008]电解质可以包括离子液体(IL)。IL可以是质子或非质子的。IL包含阳离子和阴离子。阳离子可包括咪唑鎓、吡啶鎓、吡咯烷鎓或哌啶鎓。阴离子可包括溴离子、氯离子、碘离子、磷酸根、BF4‑
、PF6‑
、TFSI
‑
或FSI
‑
。
[0009]锂离子电池容量可以不低于4Ah。锂离子电池可以是圆柱型、棱柱型或软包型的锂离子电池。
[0010]根据本专利技术，本文提供一种用于动力工具的锂离子电池。锂离子电池具有不低于4Ah的容量并且满足预定的安全要求。
[0011]当锂离子电池处于正常状态下、不燃烧或起火时，可以确定符合预定的安全要求。
锂离子电池可以满足预定的安全要求，而不需要任何熔断元件、冗余电路或固件保护。
[0012]锂离子电池可包含：含有某一重量含量的硅基材料的碳基负极，包括含镍的锂金属氧化物的核壳梯度正极、和置于负极和正极之间的不可燃的电解质。
[0013]锂金属氧化物可以包含LiNiMnCoO2，并且Ni的含量从电池外壳到电池核心增加。
[0014]硅基材料可包含硅、氧化硅(SiOx)或硅和氧化硅的组合，并且负极的硅基材料的重量含量范围为5％至40％。
[0015]根据本专利技术，提供的电池电芯可以特别适用于需要高功率(电压，如18V、36V、48V和54V)并同时需要大容量的动力工具电池组。
[0016]通过考虑以下具体实施方式和权利要求，本专利技术的其他特征和方面将变得清楚。
[0017]在详细解释本专利技术的任何独立构造之前，应该理解的是，本专利技术的应用不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中展示的构造细节和部件布置。本专利技术能够具有其他独立构造并且能够以各种方式来实现或执行。并且，应当理解的是，在此所使用的措辞和术语是为了说明的目的而不应视为限制性的。
[0018]本文使用的“包括”和“包含”及其变型旨在涵盖下文所列各项及其等同物以及附加项。本文使用的“由
……
组成”及其变型旨在仅涵盖下文所列的项及其等同物。
附图说明
[0019]本专利技术的这些和其他特征将从以下仅作为示例并参考附图的描述中变得更加明显。
[0020]图1示出了根据本专利技术的一个实施例的锂离子电池的透视图。图1(a)示出了示例的圆柱型锂离子电池，图1(b)示出了示例的棱柱型锂离子电池，图1(c)示出了示例的软包型锂离子电池。
[0021]图2示出了根据本专利技术的另一个实施例的圆柱型锂离子电池的透视图。
[0022]图3示出了根据本专利技术的另一个实施例的棱柱型锂离子电池的透视图。
[0023]图4示出了根据本专利技术的另一个实施例的软包型锂离子电池的透视图。
[0024]在详细解释本专利技术的任何实施例之前，应该理解的是，本专利技术的应用不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中展示的实施例细节和部件布置。本专利技术能够具有其他实施例并且能够以各种方式来实践或执行。并且，应当理解的是，在此所使用的措辞和术语是为了说明的目的而不应视为限制性的。
具体实施方式
[0025]本文描述的锂离子电池包括正极和负极以及置于正极和负极之间的电解质。在放电期间负极通过该电极释放锂时锂氧化产生电子而释放锂离子。锂离子穿过电解质朝正极移动，并且通过消耗电子而中和。为对锂离子电池进行充电，锂离子流反向穿过电芯。
[0026]相比于用于其他应用(包括便携式电子装置、医疗装置、存储装置、电动汽车等)，本文描述的锂离子电池优选地用于动力工具。
[0027]本文描述的锂离子电池可以依据动力工具的不同种类的应用而设置成不同类型，如圆柱形电芯、棱柱形电芯或软包形电芯。例如，优选地使用具有低ACIR(交流内阻，小于20mOhm)、低DCIR(直流内阻，小于30mOhm)、直径18mm且长65mm(18650)的圆柱形电芯，具有
低ACIR(小于15mOhm)、低DCIR(小于25mOhm)、直径21mm长70mm(21700)的圆柱形电芯，或具有低ACIR(小于5mOhm)、低DCIR(小于10mOhm)、总体尺寸为长90mm宽65mm且厚不超过5mm并且具有位于电芯相反两端的外部连接的电触点的软包形电芯。
[0028]考虑到更高的能量密度和更高的功率以及减少安全问题，为了提供一种性能更好的用于动力工具的锂离子电池，下文将描述锂离子电池的每个元件所使用的材料。
[0029]在一个实施例中，负极主要包括碳基材料。负极主要包括但不限于石墨。负极进一步包括某一重量含量的硅基材料。在一个示例中，硅基材料包括硅、氧化硅(SiO
x
)、或硅和氧化硅(SiO
x
)的组合。硅基材料可以是以石墨、石墨烯或其他碳基材料涂覆的。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于动力工具的锂离子电池，该锂离子电池包含：含有某一重量含量的硅基材料的碳基负极；包括含镍的锂金属氧化物的正极；以及置于该负极和该正极之间的不可燃的电解质，其中，该负极的硅基材料的重量含量不低于5％，并且其中，该锂金属氧化物中镍的成分不低于该锂金属氧化物的其他金属的成分。2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，该负极包含石墨和该硅基材料。3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其中，该硅基材料包括硅、氧化硅(SiOx)或硅和氧化硅的组合。4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其中，该硅基材料是以石墨、石墨烯或其他碳基材料涂覆的。5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，该硅基材料的重量含量范围为5％至40％。6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其中，该硅基材料的重量含量为约8％。7.根据权利要求5所述的锂离子电池，其中，该硅基材料的重量含量范围为15％至40％。8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其中，该硅基材料的重量含量为约15％。9.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，该正极包含Li
a
Ni
x
A
y
B
z
O2，其中a≥1，x≥0.5，y+z＝1
‑
x。10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其中，x、y和z的比率选自由6:2:2、8:1:1、以及9:0.5:0.5组成的组。11.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，该正极包含核壳梯度材料。12.根据权利要求11所述的锂离子电池，其中，该核壳梯度材料包含LiNiMnCoO2，并且Ni的含量从该电池的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：创科无线普通合伙，
类型：发明
国别省市：