一种快充型锂离子电池及其制备方法和应用与流程

本发明涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种快充型锂离子电池及其制备方法和应用。

背景技术：

1、锂离子二次电池具有能量密度高、循环寿命长和环境友好性高等优点。近年来，随着新能源汽车市场的日益内卷（如持续提升的续航里程需求、快速充电需求、低成本需求、安全性能需求等），开发兼顾能量密度与快充性能需求的锂离子动力电池成为了迎合市场需求、提升企业竞争力与生存能力的有力途径。磷酸铁锂电池因其具备较好的热稳定性与安全性能、适中的能量密度、相对低廉的成本，而逐渐占据新能源汽车电池市场的主导地位。

2、但是，磷酸铁锂材料因其较差的动力学性能，导致其低温性能与快充性能相对较差。此外，磷酸铁锂材料因其正极铁溶出问题会对负极sei造成破坏，为保证其循环性能与高温性能，所用电解液通常加入较多的碳酸亚乙烯酯等负极成膜添加剂（用量通常是三元锂电池的2倍以上），这造成磷酸铁锂电芯的负极界面阻抗偏高，加剧了磷酸铁锂电芯的快充与低温性能劣势。

3、传统方法在改善快充性能时，需要增加低阻抗添加剂用量或降低负极成膜添加剂总量，但这同时也牺牲了电芯的循环寿命与高温性能。在兼顾电芯循环与高温性能的前提下提升磷酸铁锂快充性能，可以从优化电极片的导电子网络、优化正负极片的孔隙迂曲度、提升电解液的离子电导率等层面入手。目前传统的碳酸酯溶剂体系中离子电导率已达瓶颈，低粘度羧酸酯（如乙酸乙酯、丙酸甲酯、乙酸甲酯等）与腈类溶剂（如乙腈、氟代乙腈、丙腈等）可显著提升电解液的离子电导率，降低电芯的欧姆阻抗；但是，这些低粘度溶剂与负极兼容性普遍较碳酸酯更差，需要增加更多的负极成膜添加剂进行保护，导致电芯的负极界面阻抗进一步增加。

4、有鉴于此，特提出本发明，以提供一种能够兼顾性有效改善磷酸铁锂电芯的循环性能与快充性能的方案。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种快充型锂离子电池，所述的锂离子电池用于解决快充性能与高低温性能无法兼顾的技术缺陷，通过对电解液、电解液添加剂、正极补锂添加剂及其用量配比进行限定，实现了一种特定正极片与高锂离子电导率电解液的有机组合，可同时实现电池液相欧姆阻抗与负极界面阻抗的大幅降低，显著改善磷酸铁锂电芯的快充性能与低温性能，且不会导致电芯循环性能与高温性能的下降。

2、本发明的第二目的在于提供一种所述的快充型锂离子电池的制备方法，该方法简单易行，能够满足批量化生产的需求。

3、本发明的第三目的在于提供一种用电设备。

4、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

5、一种快充型锂离子电池，所述锂离子电池的正极包括磷酸铁锂和正极添加剂；所述正极添加剂包括铁酸锂、草酸锂和方酸锂中的至少一种；

6、所述锂离子电池的电解液包括溶剂、锂盐和电解液添加剂；所述溶剂包括低粘度溶剂，所述低粘度溶剂的粘度≤0.5cps；所述电解液添加剂包括碳酸酯类添加剂、含硫添加剂和锂盐添加剂。

7、所述的快充型锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：

8、将锂离子电池正极的原料组分充分混合，配制得到正极浆料；通过双层涂布法涂覆于铝箔集流体，烘干后制得正极片；

9、将锂离子电池电解液的原料组分充分混合，制得电解液；

10、将正极片、负极片、隔膜和电解液进行组装，制得快充型锂离子电池。

11、一种用电设备，包括所述的锂离子电池。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

13、（1）本发明设计并采用一种特定组成的正极片；其中，正极片中添加了可以在电芯化成过程中释放氧气（如铁酸锂）或释放二氧化碳（如草酸锂或方酸锂）的正极添加剂，使电芯在首次化成过程中负极处于偏氧化性氛围中，利于在负极表面形成偏无机成分的低阻抗sei膜，可大幅降低负极界面阻抗；这使得在高离子电导率电解液中添加较多负极成膜添加剂（保证循环与高温性能）的情况下也不会显著增加电芯负极的界面阻抗。

14、（2）本发明通过采用包含正极添加剂的正极浆料，实现在化成后在正极片中留下孔隙空位，改善正极片的迂曲度，提升正极片的动力学性能，提升电芯整体的快充与低温性能。

15、（3）本发明采用了一种低粘度溶剂配制的高离子电导率电解液，可显著降低电芯欧姆阻抗，同时可消除大倍率充电时负极片表层与内部活性材料表面的浓差极化，提升负极析锂电流阈值。

技术特征：

1.一种快充型锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的正极包括磷酸铁锂和正极添加剂；所述正极添加剂包括铁酸锂、草酸锂和方酸锂中的至少一种；

2.根据权利要求1所述的快充型锂离子电池，其特征在于，所述快充型锂离子电池包括如下特征（a）~（e）中的至少一种：

3.根据权利要求2所述的快充型锂离子电池，其特征在于，所述快充型锂离子电池包括如下特征（a）~（c）中的至少一种：

4.根据权利要求1所述的快充型锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的正极包括磷酸铁锂、正极添加剂、导电剂和粘结剂；

5.根据权利要求1所述的快充型锂离子电池，其特征在于，所述低粘度溶剂包括羧酸酯、乙腈、氟代乙腈、丙腈中的至少一种，其中，所述羧酸酯包括乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯中的至少一种；

6.根据权利要求1所述的快充型锂离子电池，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、高氯酸锂或四氟硼酸锂中的至少一种；

7.根据权利要求1所述的快充型锂离子电池，其特征在于，所述快充型锂离子电池包括如下特征（1）~（3）中的至少一种：

8.根据权利要求1所述的快充型锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的正极包括集流体和涂覆于所述集流体两侧的正极涂覆层；

9.如权利要求1~8任一项所述的快充型锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

10.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括如权利要求1~8任一项所述的快充型锂离子电池。

技术总结本发明提供了一种快充型锂离子电池及其制备方法和应用，涉及锂离子电池技术领域。具体而言，所述锂离子电池的正极包括磷酸铁锂和正极添加剂；所述正极添加剂包括铁酸锂、草酸锂和方酸锂中的至少一种；所述锂离子电池的电解液包括溶剂、锂盐和电解液添加剂；所述溶剂包括低粘度溶剂，所述低粘度溶剂的粘度≤0.5cps，所述电解液添加剂包括碳酸酯类添加剂、含硫添加剂和锂盐添加剂。本发明的锂离子电池能够有效地改善磷酸铁锂电池的快充性能与低温性能，且不会导致电池循环性能与高温性能的下降，即对各方面电性能的兼顾，具有良好的应用前景。技术研发人员：庞春光,秦炳胜,盛杰受保护的技术使用者：蜂巢能源科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27