本发明涉及电池,具体涉及一种电池。
背景技术:
1、锂离子电池已为数十亿便携式电子设备提供动力,并且目前被广泛用于电动汽车等行业,反过来不断增长的便携式电子产品和电动汽车市场对先进电池技术也产生了巨大的需求。现有的磷酸铁锂电池制造技术在一定程度上提高了锂离子电池的性能,但仍存在一些问题,例如能量密度和功率密度有限,尤其是冷启动方面有待提高。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术存在的磷酸铁锂电池能量密度和功率密度有限的问题,提供了一种电池。本发明的电池通过调控磷酸铁锂的平均粒径和包覆层厚度与负极活性物质层oi值的关系,提高了电池的能量密度和功率密度,尤其是可以提高电池的冷启动电压。
2、相关技术中的磷酸铁锂电池存在能量密度和功率密度有限的问题。本发明的发明人通过大量研究发现,可以通过调控磷酸铁锂的平均粒径及其包覆层的厚度以及负极片中负极活性物质层的oi值的关系来提高磷酸铁锂电池的能量密度和功率密度,并可以提高电池的冷启动电压,其原因可能在于:
3、第一,磷酸铁锂的平均粒径和包覆层厚度,二者均对锂离子和电子的传输有较大影响。磷酸铁锂的平均粒径越小,锂离子和电子在其内部传输的路径就越短,传输路径变短有利于提高锂离子和电子的传输效率;但是与此同时,供锂离子脱出的孔隙也越少,即孔隙减少会增加锂离子的传输阻力,不利于提高锂离子的传输效率,这会导致锂离子和电子的传输效率不匹配,从而影响磷酸铁锂的容量发挥以及电池的功率密度。而磷酸铁锂外表面的包覆层一般为具有多孔结构的碳材料,有利于锂离子和电子的传输。包覆层的厚度越厚,越会导致锂离子和电子的传输路径变长,不利于提高锂离子和电子的传输效率;但是随着包覆层厚度的增加,同时会增加锂离子的传输通道,从而降低锂离子的传输阻力,有利于提高锂离子的传输效率,这同样会导致锂离子和电子的传输效率不匹配,从而影响磷酸铁锂的容量发挥以及电池的功率密度。因此,需要调控磷酸铁锂的平均粒径与其包覆层厚度的比值,使锂离子和电子在磷酸铁锂内部和包覆层中的传输效率相匹配,以提高电池的能量密度和功率密度。
4、第二,仅控制磷酸铁锂的平均粒径与包覆层的厚度的比值对电池的能量密度和功率密度的改善有限。如果同时调控磷酸铁锂的平均粒径、包覆层的厚度以及负极片中负极活性物质层的oi值,能够更好地提升电池的能量密度和功率密度。这是因为,电池的能量密度和功率密度的提升不仅取决于正极片,负极片同样重要。负极片对于锂离子的嵌入效率需要与正极片中锂离子的脱出效率相匹配才能有效提升电池的能量密度和功率密度。负极活性物质层的oi值对锂离子在负极活性物质中的传输有较大影响,在一定范围内,oi值越小,越有利于锂离子在负极活性物质中的传输。当三者满足特定关系时,首先锂离子和电子在正极片的传输相匹配,其次锂离子在正极片中的脱出效率与锂离子在负极片中的嵌入效率相匹配,二者相协同,能够有效提升电池的能量密度和功率密度。基于此,本发明的发明人提出了如下方案。
5、本发明提供了一种电池,所述电池包括正极片和负极片;所述正极片包括磷酸铁锂,所述磷酸铁锂包括包覆层;所述磷酸铁锂的平均粒径为d1,所述包覆层的厚度为t1,d1/t1为(8~8000):1;所述负极片包括负极活性物质层,所述负极活性物质层的oi值voi为0.01~7;d1、t1和voi满足8≤d1×voi/t1≤21000。
6、通过上述技术方案,本发明与现有技术相比至少具有以下优势:本发明的电池通过调控磷酸铁锂的平均粒径和包覆层厚度与负极活性物质层oi值的关系,提高了电池的能量密度和功率密度,尤其是提升了电池的冷启动电压。
7、在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
1.一种电池,其特征在于,所述电池包括正极片和负极片;
2.根据权利要求1所述的电池,其中,15≤d1×voi/t1≤276;
3.根据权利要求1或2所述的电池,其中,d1/t为(15~300):1;
4.根据权利要求1或2所述的电池,其中,d1为120nm~20μm;
5.根据权利要求1或2所述的电池,其中,t1为1nm~15nm;优选为2nm~12nm;
6.根据权利要求1或2所述的电池,其中,所述磷酸铁锂包括元素c;
7.根据权利要求1或2所述的电池,其中,所述负极活性物质层包括负极导电剂,所述负极导电剂包括管状导电剂;所述管状导电剂的长度为l,所述管状导电剂的管径为d2,l/d2为(10~2000):1;优选为(40~150):1;
8.根据权利要求7所述的电池,其中,1≤l×voi/d2≤4500;
9.根据权利要求7所述的电池,其中,所述负极片的厚度为t2,l、d2和t2满足1000≤l×t2/d2≤140000;优选地,2800≤l×t2/d2≤10500;
10.根据权利要求1或2所述的电池,其中,所述负极活性物质层还包括负极活性物质,所述负极活性物质包括石墨和硬碳;所述石墨的平均粒径与所述硬碳的平均粒径的比值为(2~25):1;优选为(5~8):1;
11.根据权利要求1或2所述的电池,其中,所述电池在0.1c恒流充放电,截止充放电电压为3.65v~2.2v,恒流放电的dv/dq曲线,在soc为15%~40%存在三个峰,按照soc从小到大的顺序,依次为第一峰、第二峰和第三峰,所述第一峰的峰值为-0.7v/ah~-0.3v/ah,所述第二峰的峰值为-0.5v/ah~-0.15v/ah,所述第三峰的峰值为-0.3v/ah~-0.1v/ah;
12.根据权利要求1或2所述的电池,其中,所述负极活性物质层还包括负极活性物质,所述负极活性物质的平均粒径与所述磷酸铁锂的平均粒径的比值为(0.3~140):1,且所述电池的cb值为1.07~1.4;
13.根据权利要求1或2所述的电池,其中,所述正极片的压实密度为1.7g/cm3~2.4g/cm3;优选为1.8g/cm3~2.3g/cm3;
