一种锂离子电池和用电设备的制作方法

本发明涉及锂离子电池，更具体地说，是涉及一种锂离子电池和用电设备。

背景技术：

1、传统ncm811体系的电池在满电（100% soc）针刺测试中，通常难以满足不起火、不爆炸、不冒烟的安全要求，成为制约其大规模应用的核心技术瓶颈。

2、目前，针对圆柱电池针刺安全性的改善，现有技术路线主要包括通过在ncm811颗粒表面包覆al2o3、zro2等惰性氧化物、通过在pe隔膜表面涂覆氧化铝陶瓷层、在电解液中添加阻燃性添加剂以及集流体改性等手段，然而上述手段较单一，均难以系统解决圆柱电池的针刺安全问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一，为此，本发明提供一种锂离子电池；其中正极活性物质层包括高镍三元材料、limn0.6fe0.4po4（lmfp）；通过lmfp填充高镍三元材料颗粒间隙，优化pvdf粘结剂的空间分布，构建连续三维网络结构，显著提升正极极片的机械强度，实现针刺内短路模式从高危集流体-负极活性物质层向安全正极活性物质层-负极活性物质层的主动调控。

2、为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括壳体和容纳在所述壳体内的电极组件和电解液；

3、所述电极组件包括正极极片、负极极片、隔膜和极耳；

4、所述正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体上沿厚度方向至少一侧表面的正极活性物质层；所述正极活性物质层包括高镍三元材料、磷酸锰铁锂材料、导电剂和粘结剂；所述高镍三元材料化学式为linixcoymnzo2，0.7≤x≤0.9，0.05≤y≤0.2，0.05≤z≤0.2，且x+y+z=1；所述磷酸锰铁锂材料化学式为limnafebpo4，0.5≤a≤0.7，0.3≤b≤0.5，且a+b=1。

5、在优选的实施方式中，高镍三元材料化学式为lini0.8co0.1mn0.1o2，所述磷酸锰铁锂材料化学式为limn0.6fe0.4po4。

6、在优选的实施方式中，所述正极集流体的孔隙率为15%~25%。

7、在优选的实施方式中，所述正极活性物质层与所述正极集流体的剥离强度≥28n/m。

8、在优选的实施方式中，所述正极活性物质层的压实密度为3.3g/cm3~3.6g/cm3，孔隙率为25%~35%。

9、在优选的实施方式中，所述limn0.6fe0.4po4的d50为200nm~350nm。

10、在优选的实施方式中，所述lini0.8co0.1mn0.1o2的d50为8µm~12µm。

11、在优选的实施方式中，所述正极活性物质层按质量百分比计，所述高镍三元材料的含量为82%-88%，所述磷酸锰铁锂材料的含量为9%-18%，所述导电剂的含量为1.2%-1.8%，所述粘结剂的含量为1.2%-1.8%。

12、在优选的实施方式中，所述锂离子电池为全极耳锂离子电池。

13、在优选的实施方式中，所述极耳的宽度覆盖率≥95%，额定容量为5.0ah~6.0ah，充电截止电压为4.25v，放电截止电压为2.5v，acr内阻≤5mω。

14、应理解，本发明中的锂离子电池采用全极耳卷绕结构；此处的极耳包括正极极耳和负极极耳，正极极耳为正极集流体上延伸裁切出的金属导电引出端子；负极极耳为负极集流体上延伸裁切出的金属导电引出端子；正极极耳和负极极耳的极耳宽度覆盖率分别≥95%。

15、在优选的实施方式中，所述隔膜的厚度为6µm~14µm，其中，具体指隔膜基材和涂层的总厚度为6µm~14µm。

16、在优选的实施方式中，所述隔膜的材质包括聚乙烯。

17、在优选的实施方式中，所述隔膜沿厚度方向至少一侧表面涂覆氧化铝-聚酰亚胺复合陶瓷涂层；所述氧化铝-聚酰亚胺复合陶瓷涂层的厚度为2µm~4µm，穿刺强度≥500gf。

18、在优选的实施方式中，所述隔膜沿厚度方向双侧表面均涂覆陶瓷涂层。

19、在优选的实施方式中，所述隔膜沿厚度方向双侧表面均涂覆氧化铝-聚酰亚胺复合陶瓷涂层。

20、在优选的实施方式中，所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体上沿厚度方向至少一侧表面的负极活性物质层；所述负极活性物质层压实密度为1.5g/cm3~1.7g/cm3。

21、在优选的实施方式中，所述负极活性物质层包括硅碳材料和石墨；所述硅碳材料在所述负极活性物质层中的质量占比为5%-25%。

22、在优选的实施方式中，所述电解液包括电解质盐和/或溶剂和/或成膜添加剂；所述电解质盐包括六氟磷酸锂；所述溶剂包括碳酸乙烯酯（ec）和/或碳酸甲乙酯（emc）和/或碳酸二甲酯（dmc）；所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯（vc）和二氟磷酸锂（lipo2f2）。

23、在优选的实施方式中，所述锂离子电池在100% soc满电态下以5±1mm/s速率进行φ5mm钢针针刺测试，不起火、不爆炸、不冒烟，电池表面最高温度≤130℃，

24、在优选的实施方式中，所述锂离子电池的1c/600圈循环容量保持率≥85.0%；循环600圈后极片膨胀率≤16%。

25、第二方面，本发明提供了一种用电设备，所述用电设备包括上述任一项所述的锂离子电池。

26、与现有技术相比，本发明至少达到了如下技术效果：

27、本发明针对上述技术痛点，提出一种多维协同安全设计策略，核心创新点如下：

28、1、本发明通过纳米级limn0.6fe0.4po4（lmfp）填充ncm811颗粒间隙，优化pvdf粘结剂的空间分布，构建连续三维网络结构，显著提升正极极片的机械强度，实现针刺内短路模式从高危铝集流体-负极活性物质层向安全正极活性物质层-负极活性物质层的主动调控。

29、2、本发明通过精准控制正极集流体孔隙率（15%~25%）与孔径（5~15µm），使pvdf渗透形成锚固结构，界面剥离强度提升30%以上，同时赋予集流体可控断裂特性，避免针刺时活性物质层整体剥离。

30、3、本发明在隔膜上涂覆氧化铝-聚酰亚胺复合陶瓷涂层，双面复合涂层兼顾陶瓷层的热稳定性与聚酰亚胺层的断裂韧性，穿刺强度≥500gf，针刺时仅发生局部精准破损，可严格限制内短路区域。

1.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括壳体和容纳在所述壳体内的电极组件和电解液；

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，高镍三元材料化学式为lini0.8co0.1mn0.1o2，所述磷酸锰铁锂材料化学式为limn0.6fe0.4po4。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极集流体的孔隙率为15%~25%；和/或，

4.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性物质层的压实密度为3.3g/cm3~3.6g/cm3，孔隙率为25%~35%；和/或，

5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性物质层按质量百分比计，所述高镍三元材料的含量为82%-88%，所述磷酸锰铁锂材料的含量为9%-18%，所述导电剂的含量为1.2%-1.8%，所述粘结剂的含量为1.2%-1.8%。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔膜的厚度为6µm~14µm；和/或，

7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体上沿厚度方向至少一侧表面的负极活性物质层；

8.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液包括电解质盐和/或溶剂和/或成膜添加剂；所述电解质盐包括六氟磷酸锂；所述溶剂包括碳酸乙烯酯和/或碳酸甲乙酯和/或碳酸二甲酯；所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯和二氟磷酸锂。

9.根据权利要求1~8任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池在100%soc满电态下以5±1mm/s速率进行φ5mm钢针针刺测试，不起火、不爆炸、不冒烟，电池表面最高温度≤130℃。

10.根据权利要求1~8任一项所述的锂离子电池，其特征在于，

11.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括权利要求1~10任一项所述的锂离子电池。