【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池领域，具体涉及一种锂离子电池和用电设备。
技术介绍
1、以磷酸铁锂为活性物质的锂离子电池，具有优异的安全性、较高的能量密度和较低的生产成本，在储能与动力电池等方面得到了广泛应用。锂离子电池在充放电过程中，电池内部欧姆阻抗和外部连接阻抗会消耗部分电能，同时锂离子脱嵌过程伴随的电化学极化和浓差极化也会损失部分能量。锂离子电池能量转换效率(η)定义为放电过程放出的能量(电池输出能量)与充电时消耗的能量(电池输入能量)之比，其值往往低于100％。锂离子电池损失的能量主要转化为不可逆的发热，即需要克服电子、离子在电池内部传输阻力所产生的热量，在实际运行条件下需要借助外部散热系统将热量及时置换出来，避免热量积累造成内部温度升高，进而导致电池性能急剧衰退。此外，锂离子电池能量转换效率决定了电池系统能量转换效率，提高电池能量转换效率能够降低系统度电/里程成本、减少电能损耗，起到了节能减排的作用。因此，能量转换效率是衡量锂离子电池的一个重要指标，体现了电池能量利用率，关系到资源、成本以及环境等问题。
技术实现思路
1、本申请提供了一种锂离子电池和用电设备，以降低锂离子电池的内阻，提高锂离子电池的能量转换效率。
2、第一方面，本申请提供一种锂离子电池。该锂离子电池包括正极极片、负极极片、介于所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜以及浸润所述隔膜的电解液；其中，所述锂离子电池满足以下条件中的至少一个：
3、(1)所述正极极片包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体两侧表面
4、d90c/d50c/d10c表示所述正极活性材料颗粒中，累计粒度分布百分数分别达到90％/50％/10％时所对应的粒径；
5、(2)所述负极极片包括负极集流体和涂覆于所述负极集流体两侧表面的负极材料层，所述负极材料层包括负极活性材料，所述负极材料层的压实密度为pa，单位g/cm3；所述负极活性材料的比表面积为sa，单位m2/g；所述负极活性材料的颗粒粒径分布为la，所述负极活性材料的颗粒粒径分布la为la＝(d90a-d10a)/d50a；ka＝la×pa/sa，ka的取值满足0.50≤ka≤1.50；
6、d90a/d50a/d10a表示所述负极活性材料颗粒中，累计粒度分布百分数分别达到90％/50％/10％时所对应的粒径；
7、(3)所述电解液的离子电导率为σe，单位s/cm；粘度记为ηe，单位mpa/s；介电常数记为εe，ke＝σe×εe/ηe，ke的取值满足0.285≤ke≤0.400；其中，所述离子电导率和粘度的测试温度为室温25±5℃。
8、本申请的锂离子电池，通过控制正极极片、负极极片和电解液中的一种满足本申请的条件(1)至条件(3)中的一种，可有效降低锂离子电池的内阻，提高锂离子电池的能量转换效率。以下分别对不同条件下的锂离子电池的性能做分析说明。
9、其中，针对条件(1)，正极极片的电化学阻抗受限于正极活性材料的颗粒间和颗粒内离子传输，与正极活性材料的颗粒粒径分布、比表面积以及正极极片面密度相关联。正极活性材料的颗粒粒径分布越窄，颗粒内部离子脱嵌更均匀/传输阻抗越小。正极活性材料的比表面积越大，与电解液接触或与导电剂接触的位点越多，越有利于离子脱嵌/电荷转移。正极极片的面密度越低，离子脱嵌传输路径短，传输阻抗越小。通过实验验证，当正极活性材料的颗粒粒径分布lc、比表面积sc和正极极片的面密度wc之间的关系满足3.00≤kc＝lc×wc/sc≤6.50时，正极极片所贡献的阻抗会显著降低，从而锂离子电池的能量转换效率可获得明显提升。
10、针对条件(2)，负极极片的电化学极化阻抗主要体现在界面sei膜阻抗和颗粒内部离子传输阻抗。负极活性材料的比表面积稍小，sei膜阻抗较小。负极活性材料的颗粒具有合适的粒径分布，负极活性材料的颗粒之间相互接触面积大，可降低电荷转移阻抗。另外，合适的压实密度可保证负极极片的孔隙结构，有利于与电解液充分接触，离子扩散阻抗小。本申请锂离子电池通过使负极极片中负极活性材料的比表面积sa，粒径分布la，压实密度pa之间的关系满足0.50≤ka＝sa×pa/la≤1.50，可使负极极片所贡献的阻抗显著降低，进而提高锂离子电池的能量转换效率。
11、针对条件(3)，电解液的离子电导率、粘度和介电常数影响离子传输动力学、离子扩散和溶剂化-脱溶剂化效应。高的离子电导率、低粘度和高介电常数的电解液离子传输通量高，阻抗较小。因此，本申请的锂离子电池通过使电解液的离子电导率σe，粘度ηe，介电常数εe之间的关系满足0.285≥ke＝σe×εe/ηe≥0.400，可有效降低锂离子电池的传输电阻，提高锂离子电池的能量转换效率。
12、在一种可选的实现方式中，所述锂离子电池至少满足条件(1)。在一种可选的实现方式中，所述锂离子电池至少满足条件(1)和条件(2)。在一种可选的实现方式中，所述锂离子电池同时满足条件(1)至条件(3)。
13、在一种可选的实现方式中，锂离子电池只满足条件(1)，即，所述正极极片包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体两侧表面的正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料，所述正极材料层的面密度为wc，所述正极活性材料的比表面积为sc，所述正极活性材料的颗粒粒径分布为lc，所述正极活性材料的颗粒粒径分布lc为lc＝(d90c-d10c)/d50c；kc＝lc×wc/sc，kc的取值满足3.00≤kc≤6.50。
14、在一种可选的实现方式中，锂离子电池在满足条件(1)的基础上，满足条件(2)。即，所述正极极片包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体两侧表面的正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料，所述正极材料层的面密度为wc，所述正极活性材料的比表面积为sc，所述正极活性材料的颗粒粒径分布为lc，所述正极活性材料的颗粒粒径分布lc为lc＝(d90c-d10c)/d50c；kc＝lc×wc/sc，kc的取值满足3.00≤kc≤6.50；且，所述负极极片包括负极集流体和涂覆于所述负极集流体两侧表面的负极材料层，所述负极材料层包括负极活性材料，所述负极材料层的压实密度为pa，所述负极活性材料的比表面积为sa，所述负极活性材料的颗粒粒径分布为la，所述负极活性材料的颗粒粒径分布la为la＝(d90a-d10a)/d50a；ka＝la×pa/sa，ka的取值满足0.50≤ka≤1.50。
15、在一种可选的实现方式中，锂离子电池在满足条件(1)的基础上，满足条件(3)。即，所述正极极片包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体两侧表面的正极材料层，所述正本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片、介于所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜以及浸润所述隔膜的电解液；其中，所述锂离子电池满足以下条件中的至少一个：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池至少满足条件(1)。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池至少满足条件(1)和条件(2)。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池同时满足条件(1)至条件(3)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料的比表面积Sc为5～20m2/g，所述正极活性材料的颗粒粒径分布为Lc为1.0～4.0，所述正极材料层的压实密度为2.20～2.80g/cm3，面密度为15～65mg/cm2。
6.根据权利要求1-5任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性颗粒包括磷酸铁锂颗粒、表面包覆的磷酸铁锂、或掺杂改性的磷酸铁锂中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极活性材料包
8.根据权利要求1-7任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极材料层的压实密度为1.20～1.80g/cm3，面密度为10～40mg/cm2。
9.根据权利要求1-8任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液的离子电导率σe为8.0～14.0*10-3S/cm，所述电解液的粘度ηe为2.0～4.0mPa/s。
10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片、介于所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜以及浸润所述隔膜的电解液；其中，所述锂离子电池满足以下条件中的至少一个：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池至少满足条件(1)。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池至少满足条件(1)和条件(2)。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池同时满足条件(1)至条件(3)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料的比表面积sc为5～20m2/g，所述正极活性材料的颗粒粒径分布为lc为1.0～4.0，所述正极材料层的压实密度为2.20～2.80g/cm3，面密度为15～65mg/cm2。
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。