21650全极耳圆柱形锂离子电池及适用于脉冲大功率应用场景的21650全极耳圆柱形锂离子电池的筛选方法与流程

本发明涉及锂离子电池，具体而言，涉及21650全极耳圆柱形锂离子电池及适用于脉冲大功率应用场景的21650全极耳圆柱形锂离子电池的筛选方法。

背景技术：

1、随着无人机、evtol等电动航空器的快速迭代与规模化应用，各类飞行场景对配套动力电池的综合性能提出了更为严苛、专业化的使用要求。电动航空器飞行工况复杂多变，起飞爬升、姿态调整、突加速等关键飞行阶段，需要电池瞬间输出高强度功率，以此满足整机动力响应与飞行操控的稳定性。区别于传统新能源储能与车载电池，航空器动力电池无需长期平稳放电，更侧重短时、高强度的动力输出能力，如何提供一种满足电动航空器要求的电池对航空器而言具有重要意义。

2、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供21650全极耳圆柱形锂离子电池及适用于脉冲大功率应用场景的21650全极耳圆柱形锂离子电池的筛选方法，克服现有电池无法满足电动航空器需要的问题。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种21650全极耳圆柱形锂离子电池，所述圆柱形锂离子电池中的负极活性物质包括人造石墨和硅碳复合材料，所述负极活性物质中硅碳复合材料的质量分数为15-20wt%，所述硅碳复合材料中硅的质量分数为10-20%；

4、所述圆柱形锂离子电池中的正极活性物质包括linixcoymnzmjo2，其中0.80≤x≤0.94，0.01≤y，z，j≤0.1，x+y+z+j=1；所述圆柱形锂离子电池的标称容量为c ah，且满足以下特征一至特征三；

5、特征一，所述圆柱形锂离子电池在25℃、50%soc下，以50*c倍率脉冲放电10s时的电压降≤0.5v；

6、特征二，所述圆柱形锂离子电池在25℃、50%soc下，以70*c倍率脉冲放电5s时的电压降≤0.8v；

7、特征三，所述圆柱形锂离子电池在25℃、50%soc下，以50*c倍率脉冲放电10s的过程中表面最高温升≤15℃/10s。

8、在可选的实施方式中，所述圆柱形锂离子电池在25℃、50%soc下，以30*c倍率脉冲放电30s时的电压降≤0.6v；

9、和/或，所述圆柱形锂离子电池在0℃、50%soc下，以20*c倍率脉冲放电10s时的电压降≤0.7v。

10、在可选的实施方式中，所述圆柱形锂离子电池的最大持续放电电流≥70a；其中最大持续放电电流为：25℃、50%soc状态下，以阶梯递增电流恒流放电，每个阶梯持续30min，以圆柱形锂离子电池维持30min不达到截止电压且不发生热失控的最大电流值作为最大持续放电电流；

11、和/或，最大脉冲放电电流≥250a，其中最大脉冲放电电流为：25℃、50%soc状态下，以阶梯递增电流进行3s脉冲放电，每个脉冲间隔60s冷却，以圆柱形锂离子电池放电时长满足 3s、放电后电压未降至截止电压、且无热失控的最大电流值作为最大脉冲放电电流；

12、在可选的实施方式中，所述圆柱形锂离子电池在所述脉冲放电过程中的最大表面温度≤85℃。

13、在可选的实施方式中，所述圆柱形锂离子电池包括全极耳卷芯，所述全极耳卷芯的两个端面分别是正极全极耳揉平层和负极全极耳揉平层，所述正极全极耳揉平层和负极全极耳揉平层的平均厚度分别位于0.2-1.0mm之间。

14、在可选的实施方式中，所述圆柱形锂离子电池在脉冲放电循环500次后容量保持率≥90%，每一个所述脉冲放电循环包括：25℃下，以50*c倍率脉冲放电10s，静置5min，再以0.5*c恒流恒压充电至满充，静置10min。

15、在可选的实施方式中，所述圆柱形锂离子电池的电解液包括lipf6和lifsi，所述电解液中lipf6的浓度为0.8-1.2mol/l、lifsi的浓度为0.05-0.2mol/l。

16、在可选的实施方式中，所述圆柱形锂离子电池的壳体外径为20.8-21.8mm，高度为64.8-66.2mm。

17、第二方面，本发明提供一种适用于脉冲大功率应用场景的21650全极耳圆柱形锂离子电池的筛选方法，所述圆柱形锂离子电池的标称容量为c ah，筛选满足以下特征一至特征四的圆柱形锂离子电池；

18、特征一，所述圆柱形锂离子电池在25℃、50%soc下，以50*c倍率脉冲放电10s时的电压降≤0.5v；

19、特征二，所述圆柱形锂离子电池在25℃、50%soc下，以70*c倍率脉冲放电5s时的电压降≤0.8v；

20、特征三，所述圆柱形锂离子电池在25℃、50%soc下，以50*c倍率脉冲放电10s的过程中表面最高温升≤15℃/10s；

21、特征四，所述圆柱形锂离子电池在脉冲放电循环500次后容量保持率≥90%，每一个所述脉冲放电循环包括：25℃下，以50*c倍率脉冲放电10s，静置5min，再以0.5c恒流恒压充电至满充，静置10min。

22、在可选的实施方式中，所述圆柱形锂离子电池在25℃、50%soc下，以30*c倍率脉冲放电30s时的电压降≤0.6v；

23、和/或，所述圆柱形锂离子电池在0℃、50%soc下，以20*c倍率脉冲放电10s时的电压降≤0.7v；

24、和/或，所述圆柱形锂离子电池的最大持续放电电流≥70a；其中最大持续放电电流为：25℃、50%soc状态下，以阶梯递增电流恒流放电，每个阶梯持续30min，以圆柱形锂离子电池维持30min不达到截止电压且不发生热失控的最大电流值作为最大持续放电电流；

25、和/或，最大脉冲放电电流≥250a，其中最大脉冲放电电流为：25℃、50%soc状态下，以阶梯递增电流进行3s脉冲放电，每个脉冲间隔60s冷却，以圆柱形锂离子电池放电时长满足 3s、放电后电压未降至截止电压、且无热失控的最大电流值作为最大脉冲放电电流；

26、和/或，所述圆柱形锂离子电池在所述脉冲放电过程中的最大表面温度≤85℃。

27、本发明具有以下有益效果：

28、本申请通过脉冲电压降、脉冲温升、循环容量保持率的三维性能协同限定，使电芯的功率特性、热特性与寿命特性配合，满足50*c/10s电压降≤0.5v与70*c/5s电压降≤0.8v的条件确保了圆柱形锂离子电池在不同脉冲工况下的输出稳定性；表面温升≤15℃/10s与最大表面温度≤85℃能够防止极端功率下的热失控风险，从而能够满足脉冲大功率应用场景的需求。

1.一种21650全极耳圆柱形锂离子电池，其特征在于，所述圆柱形锂离子电池中的负极活性物质包括人造石墨和硅碳复合材料，所述负极活性物质中硅碳复合材料的质量分数为15-20wt%，所述硅碳复合材料中硅的质量分数为10-20%；

2.根据权利要求1所述的21650全极耳圆柱形锂离子电池，其特征在于，所述圆柱形锂离子电池在25℃、50%soc下，以30*c倍率脉冲放电30s时的电压降≤0.6v；

3.根据权利要求1所述的21650全极耳圆柱形锂离子电池，其特征在于，所述圆柱形锂离子电池的最大持续放电电流≥70a；其中最大持续放电电流为：25℃、50%soc状态下，以阶梯递增电流恒流放电，每个阶梯持续30min，以圆柱形锂离子电池维持30min不达到截止电压且不发生热失控的最大电流值作为最大持续放电电流；

4.根据权利要求1所述的21650全极耳圆柱形锂离子电池，其特征在于，所述圆柱形锂离子电池在所述脉冲放电过程中的最大表面温度≤85℃。

5.根据权利要求1所述的21650全极耳圆柱形锂离子电池，其特征在于，所述圆柱形锂离子电池包括全极耳卷芯，所述全极耳卷芯的两个端面分别是正极全极耳揉平层和负极全极耳揉平层，所述正极全极耳揉平层和负极全极耳揉平层的平均厚度分别位于0.2-1.0mm之间。

6.根据权利要求1所述的21650全极耳圆柱形锂离子电池，其特征在于，所述圆柱形锂离子电池在脉冲放电循环1000次后容量保持率≥90%，每一个所述脉冲放电循环包括：25℃下，以50*c倍率脉冲放电10s，静置5min，再以0.5*c恒流恒压充电至满充，静置10min。

7.根据权利要求1所述的21650全极耳圆柱形锂离子电池，其特征在于，所述圆柱形锂离子电池的电解液包括lipf6和lifsi，所述电解液中lipf6的浓度为0.8-1.2mol/l、lifsi的浓度为0.05-0.2mol/l。

8.根据权利要求1所述的21650全极耳圆柱形锂离子电池，其特征在于，所述圆柱形锂离子电池的壳体外径为20.8-21.8mm，高度为64.8-66.2mm。

9.一种适用于脉冲大功率应用场景的21650全极耳圆柱形锂离子电池的筛选方法，其特征在于，所述圆柱形锂离子电池的标称容量为c ah，筛选满足以下特征一至特征四的圆柱形锂离子电池；

10.根据权利要求9所述的适用于脉冲大功率应用场景的21650全极耳圆柱形锂离子电池的筛选方法，其特征在于，所述圆柱形锂离子电池在25℃、50%soc下，以30*c倍率脉冲放电30s时的电压降≤0.6v；