【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池，尤其是涉及一种锂离子电池。
技术介绍
1、在能源危机和环境污染问题的压力下，安全、环保、节能已成为当今汽车发展的主题，新能源汽车因其节能、环保无污染的优势，受到交通、能源部门的高度重视和大力扶持；而锂电池作为新能源汽车的关键，在其中起着非常重要的作用，并且随着新能源领域的不断发展，对锂电池的各项性能要求也越来越高。
2、磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料，具有丰富的原料来源、较高的理论容量、稳定的结构、良好的安全性能以及对环境友好等特性，是未来能够在储能与动力电池领域大规模应用最具潜力的正极材料。但是磷酸铁锂材料的理论容量偏低(约170mah/g)，且其电导率较差，不利于锂电池能量密度和倍率性能的提升，无法满足长续航里程电动汽车对高能量密度的需求；另外，在高温环境下磷酸铁锂电池的放电性能变差。因此，亟需提供一种兼具高能量密度和高温性能的磷酸铁锂电池。
技术实现思路
1、为了提高磷酸铁锂电池的能量密度和高温性能，本专利技术提供一种锂离子电池。
2、本专利技术提供的一种锂离子电池，采用如下的技术方案：
3、一种锂离子电池，包括正极片和负极片；所述正极片包括正极活性材料，所述正极活性材料为四级颗粒级配，包括第一级颗粒、第二级颗粒、第三级颗粒和第四级颗粒；所述第一级颗粒的一次粒径r1满足r1＜100nm，所述第一级颗粒在所述正极活性材料中的数量占比为5％-30％；所述第二级颗粒的一次粒径r2满足100nm≤r2＜400nm，所述第二级颗
4、残碳量是指在特定条件下，物质蒸发或裂解后留下的碳残留物的量。
5、第一，通过调整具有不同粒径的正极活性材料的占比，使正极活性材料能够实现紧密堆积，在此状态下，能够调整补锂剂与正极活性材料的各类粒径分布趋于一致，不仅有助于提高正极片中锂离子嵌入脱出的速率，提高锂电池的动力学性能，而且能够达到理想的极片压实密度，有利于降低正极片的厚度，提高锂电池的能量密度；具体地，在同一型号的锂电池中，使用本专利技术的正极片，锂电池中正极活性材料的质量显著增加(对于卷绕型电芯的锂电池，正极片整体厚度变薄，正极片可卷绕圈数增加，相应地，卷芯中能存放的正极片的长度增加，锂电池的能量密度增加；对于叠片型电芯的锂电池，正极片整体厚度变薄，锂电池中可叠放设置的正极片的数量增加，相应地，锂电池的能量密度增加)，从而有助于提高锂电池的能量密度，得到体积能量密度为420-490wh/l的锂电池。
6、第二，通过调整石墨负极材料表面的残碳量，残碳有助于提高石墨负极材料的石墨化程度，不仅能够提高锂离子在电极和电解质界面上的脱溶速率，增强去溶剂化能力，而且能够提高锂电池的耐高温性能；并且，本专利技术中的正极活性材料的粒径搭配使正极活性材料具有合适的比表面积、正极片中形成有利于锂电池扩散的距离，从而调整正极的充放电速率与上述石墨负极材料匹配，避免负极析锂情况的出现，这有助于提高锂电池的倍率性能和循环性能。
7、优选地，所述石墨负极材料的表面的残碳量为0.1％-3.5％。
8、通过进一步优化负极表面的残碳量，能够降低负极片的内阻，有助于进一步提高锂电池的循环性能和耐高温性能。
9、优选地，所述负极活性材料采用包括如下步骤的方法制备得到：将石墨与包覆剂混合后进行第一热处理，所述第一热处理结束后进行第二热处理，得到所述石墨负极材料。
10、优选地，所述包覆剂包括沥青，所述石墨包括人造石墨；所述第一热处理的温度为2800-3000℃，所述第一热处理的时间为60-100h；所述第二热处理的温度为800-1600℃，所述第二热处理的时间为3-10h；得到残碳量为0.3％-2.0％，石墨化度为93％-96％的石墨负极材料。
11、通过选用沥青作为包覆剂，经过热处理后能够修饰石墨中的孔洞、沟槽、裂纹等缺陷，提高石墨的电化学可逆容量和循环性能，另外，沥青作为包覆剂能够对石墨表面的残碳量调控起到积极的作用，而且沥青的成本低廉，原料易得，能够降低生产成本。
12、通过先高温热处理再低温热处理的方式制备石墨负极材料，能够促进石墨微晶的完全发育，并且提高材料的石墨化程度，提高石墨片层间距，有利于锂离子的快速嵌入和脱出，从而有助于提高锂电池的动力学性能和电化学性能。
13、优选地，所述正极活性材料的压实密度为2.45-2.75g/cm3。
14、本专利技术中的正极活性材料的压实密度控制在上述范围内，有助于提高电池单位体积的能量，提高锂电池的能量密度。
15、优选地，所述正极活性材料包括磷酸铁锂。
16、优选地，所述正极片的面密度为200-350g/m2，和/或，所述正极片的压实密度为2.55-2.85g/m3。
17、本专利技术通过控制正极活性材料的面密度和压实密度，通过调整正极活性物质层的面密度和压实密度，控制正极活性物质层中的孔隙率在一定的范围内，从而使正极活性物质层中形成利于锂离子传输的孔道结构，使正极处的锂离子脱出速率能够与负极处锂离子的嵌入速率平衡，从而避免负极处析锂的情况出现，提高锂电池的循环性能和倍率性能。
18、优选地，所述锂电池的体积能量密度为460-480wh/l。
19、优选地，所述锂电池的cb值为1.1-1.4。
20、通过控制cb值在上述范围内，能够调整正极活性材料与负极活性材料的适配性，避免在锂电池循环过程中出现析锂的现象，提高锂电池的循环性能。
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1.一种锂离子电池，其特征在于：包括正极片和负极片；
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述石墨负极材料的表面的残碳量为0.1％-3.5％。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述负极活性材料采用包括如下步骤的方法制备得到：将石墨与包覆剂混合后进行第一热处理，所述第一热处理结束后进行第二热处理，得到石墨负极材料。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于：所述包覆剂包括沥青；所述第一热处理的温度为2800-3000℃，所述第一热处理的时间为60-100h；所述第二热处理的温度为800-1600℃，所述第二热处理的时间为3-10h。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极活性材料的压实密度为2.45-2.75g/cm3。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极活性材料包括磷酸铁锂材料。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极片的面密度为200-350g/m2，和/或,所述正极片的压实密度为2.55-2.85g/m3。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，其特征在于：包括正极片和负极片；
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述石墨负极材料的表面的残碳量为0.1％-3.5％。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述负极活性材料采用包括如下步骤的方法制备得到：将石墨与包覆剂混合后进行第一热处理，所述第一热处理结束后进行第二热处理，得到石墨负极材料。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于：所述包覆剂包括沥青；所述第一热处理的温度为2800-3000℃，所述第一热处理的时间为60-100h；所述第二热处理的温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘世豪，皮源成，石忠洋，刘范芬，苑丁丁，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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