本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种具有耐高低温性能的锂离子电池及其制备方法。
背景技术：
1、锂离子电池作为现代能源应用中的关键组成部分，因其高能量密度、长循环寿命和环境友好性而在消费电子、电动汽车和大规模能源存储系统中得到广泛应用。然而，随着应用场景的多样化和极端化，传统锂离子电池在高低温环境下的性能局限性日益凸显，成为制约其进一步发展的瓶颈。
2、在低温环境下，锂离子电池面临着严重的性能退化问题。当温度降低时，电解液的粘度显著增加，导致锂离子的迁移速度大幅降低。这不仅造成电池内部阻抗增大，还会引起充放电效率的急剧下降。具体表现为充电时间延长、放电容量减少，严重影响了电池在寒冷地区或低温应用场景中的实际使用效果。例如，在低于零下15℃的环境中，常规锂离子电池的放电容量可能降至室温条件下的50％以下。
3、另一方面，高温环境同样对锂离子电池的性能和安全性构成重大挑战。温度升高会加速电池内部的副反应，如电解液分解、正负极材料的结构变化等。这些反应不仅导致电池容量的快速衰减和循环寿命的显著缩短，还可能引发更为严重的安全问题。例如，在60℃以上的高温环境中，电池可能出现热失控现象，造成电池膨胀、冒烟甚至爆炸等安全事故。
4、现有技术中，为改善锂离子电池的温度适应性，研究人员尝试了多种方法，如开发新型电解液添加剂、改进电极材料结构、优化电池管理系统等。然而，这些方法往往只能在一定程度上改善电池在特定温度范围内的性能，难以同时满足高低温环境下的使用要求。此外，某些改进措施可能会增加电池的制造成本或降低其他方面的性能指标(如能量密度)。
5、因此，开发一种能够在宽温度范围内保持稳定性能，特别是在极端高低温条件下仍能高效工作的锂离子电池，对于扩展电池的应用领域、提高用户体验和保障使用安全具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于：针对现有锂离子电池无法满足在高低温条件下使用的不足，而提供了一种耐高低温性能的锂离子电池及其制备方法。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种具有耐高低温性能的锂离子电池，包括：电芯以及封装电芯的壳体；
4、所述壳体外表面设置有第一凹槽和第二凹槽，且所述第一凹槽和所述第二凹槽并排嵌设于所述壳体外表面，所述第一凹槽和所述第二凹槽分别由所述壳体外表面的中心向所述壳体外表面的边缘呈回形弯折延伸；
5、所述第一凹槽设置有耐低温材料层，所述耐低温材料层的相变温度为-12℃～-15℃；所述第二凹槽设置有耐高温材料层，所述耐高温材料层的相变温度为57℃～62℃；
6、所述耐低温材料层的厚度与所述第一凹槽的深度相同，所述耐高温材料层的厚度与所述第二凹槽的深度相同；且所述耐低温材料层、所述耐高温材料层和所述壳体三者的外表面处于同一水平面上。
7、优选的，所述耐低温材料层包括以下重量份数比的组成：正十三烷40-50份，正十二烷25-35份，2-甲基戊烷10-15份，聚乙烯醇3-5份，石墨烯2-4份，纳米氧化铝1-2份，二氧化硅气凝胶0.5-1份。
8、优选的，所述耐高温材料层包括以下重量份数比的组成：十八酸甘油酯45-55份，棕榈酸20-25份，聚乙二醇4000 10-15份，碳纳米管3-5份，氮化硼纳米片2-3份，膨胀石墨1-2份，纳米氧化镁0.5-1份。
9、优选的，所述第一凹槽的深度为h1，所述第二凹槽的深度为h2，所述耐低温材料层的厚度为h1，所述耐高温材料层的厚度为h2，所述壳体的壁厚为h；其中，h、h1、h2、h1和h2满足关系：h1＝h2＝h1＝h2；0.2h≤h1≤0.6h；0.2h≤h2≤0.6h。
10、优选的，所述耐低温材料层的正向投影面积为s1，所述耐高温材料层的正向投影面积为s2，所述壳体的正向投影面积为s；其中，s1、s2和s满足关系：0.6s≤s1+s2≤s。
11、优选的，所述壳体的外表面还设置有第三凹槽，所述第三凹槽并排嵌设于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间，且所述第三凹槽由所述壳体外表面的中心向所述壳体外表面的边缘呈回形弯折延伸；
12、所述第三凹槽设置有缓冲导热材料层；所述缓冲导热材料层的厚度大于所述耐低温材料层或所述耐高温材料层的厚度，且所述缓冲导热材料层凸出于所述壳体的外表面；
13、所述缓冲导热材料层包括由外而内依次设置的第一泡沫铝、第二泡沫铝和第三泡沫铝，所述第一泡沫铝的密度ρ1、所述第二泡沫铝的密度ρ2和所述第三泡沫铝的密度ρ3满足关系式：ρ1＞ρ2＞ρ3；且所述第一泡沫铝、所述第二泡沫铝以及所述第三泡沫铝均设置有交错排布的气孔结构，所述第一泡沫铝的孔隙率q1、所述第二泡沫铝的孔隙率q2和所述第三泡沫铝的孔隙率q3满足关系式：q1＜q2＜q3。
14、优选的，所述第一泡沫铝的密度ρ1为0.8～1.2g/cm3；所述第二泡沫铝的密度ρ2为0.5～0.8g/cm3；所述第三泡沫铝的密度ρ3为0.2～0.5g/cm3；
15、所述第一泡沫铝的孔隙率q1为45％～60％；所述第二泡沫铝的孔隙率q2为60％～75％；所述第三泡沫铝的孔隙率q3为75％～90％。
16、优选的，所述壳体的外表面还设置有第三凹槽，所述第三凹槽并排嵌设于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间，且所述第三凹槽由所述壳体外表面的中心向所述壳体外表面的边缘呈回形弯折延伸；
17、所述第三凹槽设置有隔热缓冲材料层，所述隔热缓冲材料层的厚度大于所述耐低温材料层或所述耐高温材料层的厚度，且所述隔热缓冲材料层凸出于所述壳体的外表面；
18、所述隔热缓冲材料层为陶瓷化硅胶泡棉，所述陶瓷化硅胶泡棉包括以下重量份数比的组成：乙烯基硅油30～40份，白炭黑10～20份，纳米陶瓷粉20～50份，乙炔基环己醇0.1～1.0份，含氢硅油1～10份，羟基硅油1～10份，铂金催化剂0.1～1.0份，β-锂霞石10～20份，埃洛石纳米管1～8份。
19、优选的，所述壳体的外表面还设置有第三凹槽，所述第三凹槽并排嵌设于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间，且所述第三凹槽由所述壳体外表面的中心向所述壳体外表面的边缘呈回形弯折延伸；
20、所述第三凹槽设置有改性导热硅胶，所述改性导热硅胶的孔隙率为65％～85％，所述改性导热硅胶的厚度大于所述耐低温材料层或所述耐高温材料层的厚度，且所述改性导热硅胶凸出于所述壳体的外表面。
21、此外，本发明还提供一种具有耐高低温性能的锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
22、1)在壳体的外表面通过激光雕刻、蚀刻或冲压的方式设置第一凹槽和第二凹槽；
23、2)分别制作耐低温材料层浆料和耐高温材料层浆料；
24、3)将耐低温材料层浆料涂覆于第一凹槽，将耐高温材料层浆料涂覆于第二凹槽；
25、4)将壳体外表面烘干，再将电芯入壳封装，即得到所述的锂离子电池。
26、相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：
27、1)本发明通过在电池壳体外表面分别设置耐低温材料层和耐高温材料层，有效解决了锂离子电池在极端温度下的性能问题，大大扩展了电池的使用温度范围。其中，耐低温材料层的相变温度为-12℃～-15℃，耐高温材料层的相变温度为57℃～62℃，该耐温材料层的设计能够在特定温度范围内吸收或释放热量，使锂离子电池能够在-15℃到62℃的温度范围内稳定工作。
28、2)本发明通过在壳体外表面设置并排嵌设的第一凹槽和第二凹槽，并使第一凹槽和第二凹槽分别由壳体外表面的中心向壳体外表面的边缘呈回形弯折延伸，再将耐低温材料层和耐高温材料层分别设于第一凹槽和第二凹槽，并使耐低温材料层、耐高温材料层和壳体三者的外表面处于同一水平面上，通过上述结构设计，保证了电池外观的平整性和美观性，可以不需额外增加电池壳体的壁厚，以保证不损失电池的体积能量密度的情况下有效提高电池的耐高低温性能，而且第一凹槽和第二凹槽的回形弯折设计增大了热交换面积，提高了温度调节效率。
1.一种具有耐高低温性能的锂离子电池，其特征在于，包括：电芯以及封装电芯的壳体；
2.根据权利要求1所述的具有耐高低温性能的锂离子电池，其特征在于：所述耐低温材料层包括以下重量份数比的组成：正十三烷40-50份，正十二烷25-35份，2-甲基戊烷10-15份，聚乙烯醇3-5份，石墨烯2-4份，纳米氧化铝1-2份，二氧化硅气凝胶0.5-1份。
3.根据权利要求1所述的具有耐高低温性能的锂离子电池，其特征在于：所述耐高温材料层包括以下重量份数比的组成：十八酸甘油酯45-55份，棕榈酸20-25份，聚乙二醇400010-15份，碳纳米管3-5份，氮化硼纳米片2-3份，膨胀石墨1-2份，纳米氧化镁0.5-1份。
4.根据权利要求1所述的具有耐高低温性能的锂离子电池，其特征在于：所述第一凹槽的深度为h1，所述第二凹槽的深度为h2，所述耐低温材料层的厚度为h1，所述耐高温材料层的厚度为h2，所述壳体的壁厚为h；其中，h、h1、h2、h1和h2满足关系：h1＝h2＝h1＝h2；0.2h≤h1≤0.6h；0.2h≤h2≤0.6h。
5.根据权利要求1所述的具有耐高低温性能的锂离子电池，其特征在于：所述耐低温材料层的正向投影面积为s1，所述耐高温材料层的正向投影面积为s2，所述壳体的正向投影面积为s；其中，s1、s2和s满足关系：0.6s≤s1+s2≤s。
6.根据权利要求1所述的具有耐高低温性能的锂离子电池，其特征在于：所述壳体的外表面还设置有第三凹槽，所述第三凹槽并排嵌设于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间，且所述第三凹槽由所述壳体外表面的中心向所述壳体外表面的边缘呈回形弯折延伸；
7.根据权利要求6所述的具有耐高低温性能的锂离子电池，其特征在于：所述第一泡沫铝的密度ρ1为0.8～1.2g/cm3；所述第二泡沫铝的密度ρ2为0.5～0.8g/cm3；所述第三泡沫铝的密度ρ3为0.2～0.5g/cm3；
8.根据权利要求1所述的具有耐高低温性能的锂离子电池，其特征在于：所述壳体的外表面还设置有第三凹槽，所述第三凹槽并排嵌设于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间，且所述第三凹槽由所述壳体外表面的中心向所述壳体外表面的边缘呈回形弯折延伸；
9.根据权利要求1所述的具有耐高低温性能的锂离子电池，其特征在于：所述壳体的外表面还设置有第三凹槽，所述第三凹槽并排嵌设于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间，且所述第三凹槽由所述壳体外表面的中心向所述壳体外表面的边缘呈回形弯折延伸；
10.根据权利要求1～9任一项所述的具有耐高低温性能的锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
