本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，具體涉及一種用于汽車啟停系統(tǒng)的鋰離子電池。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的用于汽車啟停系統(tǒng)的電池電壓是12V的，其電壓低，電流較小，怠速啟停很難達(dá)到較好的節(jié)油效果，12V汽車啟停電源在節(jié)能和電氣化等方面諸多弊端。因此，48V啟停電源已經(jīng)是整個(gè)汽車行業(yè)的大趨勢(shì)。然而，現(xiàn)有的48V汽車啟停電源的容量是8Ah的，在能量回收上具有一定局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，實(shí)有必要提供一種用于汽車啟停系統(tǒng)的鋰離子電池，其容量可達(dá)10Ah，電壓為48V，在滿足倍率的基礎(chǔ)上，可提高容量，增加能量的回收和利用率。

一種用于汽車啟停系統(tǒng)的鋰離子電池，其包括正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液及外部封裝結(jié)構(gòu)；所述外部封裝結(jié)構(gòu)將正極片、負(fù)極片、隔膜及電解液封裝其間；所述正極片、負(fù)極片以及隔膜層疊設(shè)置，所述正極片、負(fù)極片分別位于隔膜兩側(cè)，并分別與隔膜相互貼合；所述正極片包括片狀式正極集流體及正極材料層；所述正極材料層設(shè)置在正極集流體兩個(gè)相對(duì)的表面；所述正極材料層包括正極活性料、正極導(dǎo)電劑、正極粘結(jié)劑；所述正極活性料的粒徑為D50＜3μm，比表面積為11-17m²/g。

優(yōu)選地，所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體及負(fù)極材料層；所述負(fù)極材料層設(shè)置在所述負(fù)極集流體兩個(gè)相對(duì)的表面；所述正極材料層與所述負(fù)極材料層相對(duì)設(shè)置，并通過(guò)所述隔膜隔開(kāi)，且分別與所述隔膜貼合設(shè)置。

優(yōu)選地，所述正極集流體為涂炭鋁箔，其厚度為16-17μm；所述涂碳鋁箔通過(guò)在鋁箔兩個(gè)相對(duì)的表面涂上納米炭黑制得；所述納米炭黑涂層厚度為3-4μm。

優(yōu)選地，所述正極材料層的面密度為158-162g/m²。

優(yōu)選地，所述正極活性料為磷酸鐵鋰，所述正極導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑，所述正極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯。

優(yōu)選地，所述磷酸鐵鋰、導(dǎo)電炭黑、聚偏氟乙烯的重量比為(88.5～88.7)：(4.5～5.0)：(5.5～6.0)。

優(yōu)選地，所述負(fù)極集流體為銅箔，負(fù)極集流體的厚度為8-11um；所述負(fù)極材料層的面密度為83-87g/m²。

優(yōu)選地，負(fù)極活性料、導(dǎo)電劑、增稠劑、以及粘結(jié)劑，負(fù)極活性料的粒徑為6-7μm。所述負(fù)極活性料為石墨，負(fù)極導(dǎo)電劑為超導(dǎo)炭黑和納米碳管導(dǎo)電漿，負(fù)極粘結(jié)劑為丁苯橡膠，增稠劑為羧甲基纖維素。

優(yōu)選地，所述石墨、羧甲基纖維素、導(dǎo)電炭黑、納米碳管導(dǎo)電漿、丁苯橡膠的重量比為(94.5-94.8)：(1.2-1.6)：(1.2-1.6)：(0.2～0.5)：(1.5-2.0)。

優(yōu)選地，所述正極片進(jìn)一步包括正極耳，所述正極耳與所述正極集流體電連接；所述負(fù)極片進(jìn)一步包括負(fù)極耳；所述負(fù)極耳與所述負(fù)極集流體電連接；所述正極耳與所述負(fù)極耳用于與所述疊片式軟包電池的外部電路電連接

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的用于汽車啟停系統(tǒng)的鋰離子電池通過(guò)調(diào)整正極材料的粒徑及比表面積，從而實(shí)現(xiàn)大倍率放電，其28C持續(xù)放電電壓可達(dá)到2.8V，在實(shí)際使用中完全可以滿足車輛啟停過(guò)程中對(duì)電池倍率的需求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的用于汽車啟停系統(tǒng)的鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是采用P2型磷酸鐵鋰作為正極活性料，AGP-2型石墨作為負(fù)極活性料制得的鋰離子電池的倍率放電曲線。

圖3是采用M18A型磷酸鐵鋰作為正極活性料，AGP-2型石墨作為負(fù)極活性料制得的鋰離子電池的倍率放電曲線。

圖4是采用P2型磷酸鐵鋰作為正極活性料，CP5-2型石墨作為負(fù)極活性料制得的鋰離子電池的倍率放電曲線。

主要元件符號(hào)說(shuō)明如下：

100——用于汽車啟停系統(tǒng)的鋰離子電池

10——正極片

11——正極集流體

13——正極材料層

30——負(fù)極片

31——負(fù)極集流體

33——負(fù)極材料層

50——隔膜

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的用于汽車啟停系統(tǒng)的鋰離子電池作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參閱附圖1，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于汽車啟停系統(tǒng)的鋰離子電池100包括正極片10、負(fù)極片30、隔膜50、電解液及外部封裝結(jié)構(gòu)(圖未示出)。該外部封裝結(jié)構(gòu)將正極片10、負(fù)極片30、隔膜50及電解液封裝其間。該正極片10、負(fù)極片30以及隔膜50層疊設(shè)置，該正極片10、負(fù)極片30分別位于隔膜50兩側(cè)并分別與隔膜50相互貼合。該正極片10、隔膜50和負(fù)極片30相互層疊組成一個(gè)電池單元。本發(fā)明的鋰離子電池100包括至少一個(gè)電池單元。當(dāng)鋰離子電池100包括多個(gè)電池單元時(shí)，多個(gè)電池單元層疊設(shè)置；相鄰兩個(gè)電池單元中，一個(gè)電池單元的正極片10與另一個(gè)電池單元的負(fù)極片30通過(guò)隔膜50相互間隔。在本實(shí)施例中，鋰離子電池100含有一個(gè)電池單元組成。

在一實(shí)施例中，該鋰離子電池100由18個(gè)正極片10及19個(gè)負(fù)極片30交錯(cuò)層疊設(shè)置組成；或者由19個(gè)正極片10及20個(gè)負(fù)極片30交錯(cuò)層疊設(shè)置組成。

該正極片10包括片狀式正極集流體11及正極材料層13。正極材料層13設(shè)置在正極集流體13兩個(gè)相對(duì)的表面。負(fù)極片30包括負(fù)極集流體31及負(fù)極材料層33。負(fù)極材料層33設(shè)置在負(fù)極集流體31兩個(gè)相對(duì)的表面。該正極材料層13與負(fù)極材料層33相對(duì)設(shè)置，并通過(guò)隔膜50隔開(kāi)，且分別與隔膜50貼合設(shè)置。正極片10通過(guò)在正極集流體11表面涂布一層正極材料制得，該正極材料在正極集流體11表面形成正極材料層13。負(fù)極片30通過(guò)在負(fù)極集流體31表面涂布一層負(fù)極材料制得，該負(fù)極材料在負(fù)極集流體31表面形成負(fù)極材料層33。涂布時(shí)，正極材料及負(fù)極材料選用甲基吡咯烷酮(水份含量≤300ppm)作為溶劑，正極材料的固含量為39wt％；負(fù)極材料層的固含量為45％；對(duì)涂布材料的固含量進(jìn)行限定，使得制得的正極材料層13及負(fù)極材料層33的空隙更小，材料分布更加均勻，從而具有更好的倍率性能。

在一實(shí)施例中，正極集流體11為涂炭鋁箔，其厚度為16-17μm。該涂碳鋁箔通過(guò)在鋁箔兩個(gè)相對(duì)的表面涂上納米炭黑制得。具體地，納米炭黑涂層厚度為3-4μm。與用鋁箔作為正極集流體相比，采用涂炭鋁箔，增加了正極片的導(dǎo)電性有利于提高電池的倍率放電性能，提高電池的容量。

在一實(shí)施例中，該正極材料層13的面密度為158-162g/m²，優(yōu)選為160g/m²，正極材料層的面密度越低，鋰離子的嵌入和脫欠的阻力越小，電池的倍率性越好，面密度越低對(duì)于生產(chǎn)的操作性會(huì)變差，面密度增加的話，電池的倍率發(fā)揮變差，當(dāng)正極材料層13的面密度為158-162g/m²時(shí)，使得電池不僅具有良好的倍率性能，還能保證其良好的加工性能。

正極材料層13包括正極活性料、正極導(dǎo)電劑、正極粘結(jié)劑。在本實(shí)施例中，正極活性料為磷酸鐵鋰(LiFePO4，LFP)，正極導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑，正極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF，牌號(hào)為HSV900)。磷酸鐵鋰的型號(hào)為P2和/或M18A，與M18A型磷酸鐵鋰相比，采用P2型磷酸鐵鋰作為正極活性料，可以使制得的電池具有更好的大倍率放電性能。該導(dǎo)電炭黑的型號(hào)為KS-6和/或SP。在一實(shí)施例中，該磷酸鐵鋰、導(dǎo)電炭黑、聚偏氟乙烯的重量比為(88.5～88.7)：(4.5～5.0)：(5.5～6.0)，優(yōu)選地，磷酸鐵鋰、導(dǎo)電炭黑、聚偏氟乙烯的重量比為88.69：5.5：5.81。在一實(shí)施例中，磷酸鐵鋰的粒徑為D50＜3μm，更優(yōu)選地為D50＜0.7μm，比表面積為11-17m²/g。

導(dǎo)電炭黑的粒徑為D50＜150μm，比表面積為60-64m²/gμm。

磷酸鐵鋰的粒徑越小，比表面積越大，電池的倍率性能也就越好，當(dāng)磷酸鐵鋰的粒徑≤0.7μm時(shí)，使制得的鋰離子電池具有更好的倍率性能。

負(fù)極集流體為銅箔，負(fù)極集流體的厚度為8-11um。負(fù)極材料層33的面密度為83-87g/m²，優(yōu)選地為85g/m²，其包括負(fù)極活性料、導(dǎo)電劑、增稠劑、以及粘結(jié)劑。在本實(shí)施例中，負(fù)極活性料為石墨，其型號(hào)優(yōu)選為AGP-2和/或CP5-2，負(fù)極導(dǎo)電劑為超導(dǎo)炭黑(SP)及納米碳管導(dǎo)電漿(納米碳管導(dǎo)電漿通過(guò)將5重量份納米碳管分散到95重量份的甲基吡咯烷酮中制得)，負(fù)極粘結(jié)劑為丁苯橡膠(SBR)，增稠劑為羧甲基纖維素(CMC)。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該石墨、羧甲基纖維素、導(dǎo)電炭黑、納米碳管導(dǎo)電漿、丁苯橡膠的重量比為(94.5-94.8)：(1.2-1.6)：(1.2-1.6)：(0.2～0.5)：(1.5-2.0)，更優(yōu)選地為91.6:1.36:1.49:0.96：4.5。石墨的粒徑為6-7μm，石墨的粒徑越小，比表面積越大，材料的接觸阻抗越大，使得電池具有更好的大倍率放電性能。在本實(shí)施例中，負(fù)極材料層的面密度越低，鋰離子的嵌入和脫欠的阻力越小，電池的倍率性越好，面密度增加的話，電池的倍率發(fā)揮變差，當(dāng)負(fù)極材料層33的面密度為83-87/m²時(shí)，使得電池不僅具有良好的倍率性能，還能保證其良好的加工性能。

該正極片10進(jìn)一步包括正極耳(圖未示出)，正極耳與正極集流體11電連接。負(fù)極片30進(jìn)一步包括負(fù)極耳(圖未示出)，負(fù)極耳與負(fù)極集流體31電連接。當(dāng)本發(fā)明的鋰離子電池100包括多個(gè)電池單元時(shí)，多個(gè)正極片10的正極耳相互電連接、并聯(lián)引出；多個(gè)負(fù)極片30的負(fù)極耳相互電連接，并聯(lián)引出。正極耳與負(fù)極耳用于與鋰離子電池100的外部電路電連接。優(yōu)選地，該正極耳及負(fù)極耳尺寸大小為40mm*40mm*0.3mm或者45mm*45mm*0.3mm。從分別采用兩種極耳的電芯測(cè)試數(shù)據(jù)上，在大倍率放電中，兩者性能基本沒(méi)有差異，從成本上考慮，選擇40mm*40mm*0.3mm的極耳尺寸。相對(duì)于現(xiàn)有鋰離子電池經(jīng)常使用的尺寸為35mm*35mm*0.2mm的極耳，本實(shí)施例中，增加了正極耳及負(fù)極耳的尺寸大小，使得電池在放電時(shí)，減少電池極耳的溫升，從而降低電池放電時(shí)極化內(nèi)阻。

該隔膜50為聚丙烯，其厚度為17-18μm。

電解液采用廣州天賜高新材料股份有限公司提供的型號(hào)為TC-E805-9的電解液或者賽維S150913-11，其電導(dǎo)率的范圍為9-11ms/cm。

測(cè)試：

測(cè)試方法：對(duì)鋰離子電池采用1C充電，擱置10min，采用40A進(jìn)行放電，然后采用1C充電，擱置10min，再以80A放電，如此循環(huán)分別以120A、160A、200A、240A、280A放電。

圖2是采用P2型磷酸鐵鋰作為正極活性料，AGP-2型石墨作為負(fù)極活性料制得的鋰離子電池的倍率放電曲線。圖3是采用M18A型磷酸鐵鋰作為正極活性料，AGP-2型石墨作為負(fù)極活性料制得的鋰離子電池的倍率放電曲線。由圖2、圖3可知，在同倍率放電下，與使用M18A型磷酸鐵鋰作為正極活性料相比，使用P2型磷酸鐵鋰作為正極活性料的鋰離子電池具有更大的電壓降，每個(gè)放電電流的放電平臺(tái)高0.2V，這說(shuō)明與使用M18A型磷酸鐵鋰作為正極活性料相比，使用P2型磷酸鐵鋰作為正極活性料的鋰離子電池具有更好的倍率放電性能。

圖4是采用P2型磷酸鐵鋰作為正極活性料，CP5-2型石墨作為負(fù)極活性料制得的鋰離子電池的倍率放電曲線。從圖4可知，該鋰離子電池280A的放電電壓平臺(tái)60％在2.8V以上，其28C的放電平臺(tái)在2.8V，完全可以滿足啟停電池的使用。

本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本發(fā)明的各種改動(dòng)或變形不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利要求或等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變形。