【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂离子电池，尤其是涉及一种快充型全极耳锂离子电池和用电装置。
技术介绍
1、全极耳锂离子电池通过对极耳结构的革新实现了电阻的大幅降低，因此在大倍率应用场景，如电动工具等，表现出优异的性能。然而，为了实现更高能量密度的全极耳电池，需要在有限的空间内填充更多的活性物质，因此，电芯的极片都采用更高的面密度和更大的压实，并减少了箔材的应用，因此电芯的整体界面阻抗提升，并且导热性能下降。在大倍率应用，尤其是快充的情况下，电芯的温度会快速上升，快速触发温度保护。因此，如何通过对全极耳锂离子电池导热系数的设计和优化来提高其导热性能，是目前非常值得研究的问题。
技术实现思路
1、为了解决现有锂离子电池无法兼顾电池性能和导热效率的问题，本专利技术提供了一种快充型全极耳电池和用电装置。本专利技术通过对全极耳电池中负极材料中的碳材料和硅材料比例的调整，在保障电池性能的前提下提升了电池的导热效率，同时，本专利技术还通过调整正极材料中各金属材料的质量比来确保电池的导电性和安全性。
2、本专利技术的具体技术方案为：
3、第一，本专利技术提供了一种快充型全极耳锂离子电池，包括正极片和负极片，所述负极片包括负极材料，所述正极片包括正极材料，其中，所述负极材料包括碳材料和硅材料，且所述负极材料中总碳含量a和总硅含量b满足：
4、a≥81.75％；
5、0＜b≤18.25％。
6、上述方案中，负极材料中的总碳含量a大于81.75％，由于各种形式的碳
7、优选的，所述正极材料包括金属镍和其他金属，且所述正极材料中总镍含量不低于46％。金属镍能有效提升锂离子电池的导电性能。
8、优选的，所述其他金属为锰、铝、锆、钨、锶、钴、钛、锑、镁、钒、铁中的至少两种，且所述其他金属总质量为正极材料质量的2％以上。通过加入上述质量的金属元素能够在提升锂离子电池导电性能的同时保障其安全性。
9、优选的，所述碳材料为人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳或者中间相炭微球中的至少一种，所述硅材料为硅碳材料、硅氧颗粒、单质硅中的至少一种。
10、优选的，所述碳材料的石墨取向度不低于2.0。石墨取向度是描述石墨材料中石墨片层排列有序程度的一个参数。高取向度的石墨材料通常具有更好的导电性和热稳定性，从而提高锂离子电池的性能。
11、优选的，所述锂离子电池的导热效率η满足：0.10≤|η|≤0.25。锂离子电池的导热效率需要在合理的范围内，一般而言，更大的导热效率绝对值表明了其更优的导热性能。因此，当其绝对值偏低的时候，则锂离子电池的导热差，温度升高速率较快，不利于快充和安全性能的发挥。当其绝对值过大的时候，锂离子电池的导热会提升，但收益有限，同时其材料体系和电芯的设计需要做较大的让步，比如需要调整至较高的碳含量等，从而导致锂离子电池性能劣化。因此，锂离子电池的导热效率η在满足：0.10≤|η|≤0.25的情况下能够兼顾电池的导热效率及电池性能。
12、优选的，所述正极片和负极片电阻分别为rc和ra，且满足：rc+ra≤5.5×10-2ωcm2。极片的电阻过高会导致锂离子电池的导热性能下降，因此调节正负极片的电阻总和在上述范围内可以实现锂离子电池的导热效率和电池性能的兼顾。
13、优选的，所述负极片的制备方法包括以下步骤：
14、(1)将所述负极材料、导电剂、分散剂、粘结剂分别加入到去离子水中，在匀浆机中混合搅拌均匀，固含量为30-60％，得到负极浆料；
15、(2)将所述负极浆料涂布到负极集流体的至少一个表面、烘烤以及辊压，得到所述负极片。
16、优选的，所述导电剂为乙炔黑和/或单壁碳纳米管，所述分散剂为羧甲基纤维素，所述粘结剂为聚丙烯酸或者丁苯橡胶。
17、优选的，所述锂离子电池为全极耳圆柱锂离子电池。
18、第二，本专利技术还提供一种用电装置，包括第一方面任一种所述的锂离子电池，所述锂离子电池用于为所述用电装置供电。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
20、(1)本专利技术通过在负极材料中引入高导热性能的硅材料以及对硅材料和碳材料含量的调控来提升锂离子电池的导热性能，同时保障电池具有基本的性能及安全性；
21、(2)本专利技术通过调控正极材料中的镍等金属元素的比例来保障锂离子电池的导电性能及安全性；
22、(3)本专利技术通过调控正极片和负极片电阻之和、碳材料的石墨取向度来提高锂离子电池的导热性能、导电性能和安全性；
23、(4)本专利技术锂离子电池的导热效率控制在合理范围内，不会出现因超出合理范围所造成的电池导热性能低或电池基本性能劣化等问题。
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1.一种快充型锂离子电池，其特征在于，包括正极片和负极片，所述负极片包括负极材料，所述正极片包括正极材料，其中，所述负极材料包括碳材料和硅材料，且所述负极材料中总碳含量A和总硅含量B满足：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极材料包括金属镍和其他金属，且所述正极材料中总镍含量不低于46％。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池，所述其他金属为锰、铝、锆、钨、锶、钴、钛、锑、镁、钒、铁中的至少两种，且所述其他金属总质量为正极材料质量的2％以上。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述碳材料为人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳或者中间相炭微球中的至少一种，所述硅材料为硅碳材料、硅氧颗粒、单质硅中的至少一种。
5.根据权利要求1或4所述的锂离子电池，其特征在于，所述碳材料的石墨取向度不低于2.0。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的导热效率η满足：0.10≤|η|≤0.25。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极片和负极片电阻分别为RC和
8.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极片的制备方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述导电剂为乙炔黑和/或单壁碳纳米管，所述分散剂为羧甲基纤维素，所述粘结剂为聚丙烯酸或者丁苯橡胶。
10.根据权利要求1-9任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池为全极耳圆柱锂离子电池。
11.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1-10中任一种所述的锂离子电池，所述锂离子电池用于为所述用电装置供电。
...【技术特征摘要】
1.一种快充型锂离子电池，其特征在于，包括正极片和负极片，所述负极片包括负极材料，所述正极片包括正极材料，其中，所述负极材料包括碳材料和硅材料，且所述负极材料中总碳含量a和总硅含量b满足：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极材料包括金属镍和其他金属，且所述正极材料中总镍含量不低于46％。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池，所述其他金属为锰、铝、锆、钨、锶、钴、钛、锑、镁、钒、铁中的至少两种，且所述其他金属总质量为正极材料质量的2％以上。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述碳材料为人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳或者中间相炭微球中的至少一种，所述硅材料为硅碳材料、硅氧颗粒、单质硅中的至少一种。
5.根据权利要求1或4所述的锂离子电池，其特征在于，所述碳材料的石墨取向度不低于2....
【专利技术属性】
技术研发人员：徐凤兰，王驰堂，谢志明，陈璇，
申请(专利权)人：江苏睿恩新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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