一种兼具高能量密度和快充性能的锂离子电池

技术领域

本申请涉及一种锂离子电池，其电芯群裕度A为88％-97％，并且包括非水电解液，所述非水电解液包括一种或多种具有特定结构的第一有机溶剂，基于所述非水电解液中的有机溶剂的总质量计，所述第一有机溶剂的质量百分数为X1，X1的范围为20-80％，并且所述电芯群裕度A与所述第一有机溶剂的质量百分数X1满足特定关系式为0.22≤X1/A≤0.91，可选地0.31≤X1/A≤0.79。本申请还涉及包含所述锂离子电池的用电装置。

背景技术

近年来，随着锂离子二次电池技术的发展，锂离子二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。由于锂离子二次电池取得了极大的发展，因此对其快充性能、循环性能和安全性能等也提出了更高的要求。

随着锂离子电池向小型化、轻质化发展，对能量密度要求越来越高。目前，在现有技术中，为了提高锂离子电池的能量密度，普遍采用的解决方案如下：将电极上的活性材料尽量压实，使电池在其体积占有空间不变的前提下容纳更多的电极活性材料，导致极片涂布重量越来越高，群裕度设计越来越大，锂离子电池中藏空间较小，导致锂离子电池内部可以容纳循环和存储过程中产生的气体越来越少，电芯极易发生膨胀，造成较大的安全隐患。

本发明的目的是提供一种锂离子电池，通过调控电解液中溶剂和添加剂的种类和含量，降低电池循环和存储过程中的产气量，实现兼顾高能量密度和快充性能的锂离子电池。

发明内容

本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种锂离子电池，以解决高能量密度下电池快充性能不足和/或体积膨胀过大的技术问题。

为了达到上述目的，本申请第一方面提供一种锂离子电池，其电芯群裕度A为88％-97％，并且包括非水电解液，所述非水电解液包括第一有机溶剂，所述第一有机溶剂包括式1所示化合物中的一种或多种，

R

基于所述非水电解液中的有机溶剂的总质量计，所述第一有机溶剂的质量百分数为X1，X1的范围为20-80％，并且

所述电芯群裕度A与所述第一有机溶剂的质量百分数X1满足以下关系式：

0.22≤X1/A≤0.91。

本申请的锂离子电池通过设定较高的群裕度，可实现较高的能量密度；同时，通过在电解液中包含特定含量的羧酸酯溶剂，有效降低了电解液的粘度，提高电导率，使得锂离子电池在具有较高的能量密度的同时，仍保持良好的快充性能。

在任意实施方式中，所述电芯群裕度A与所述第一有机溶剂的质量百分数X1满足以下关系式：0.31≤X1/A≤0.79。在任意实施方式中，所述电芯群裕度A为90-95％。

在任意实施方式中，所述第一有机溶剂的质量百分数X1的范围为30-80％，可选地为35-70％。选择特定含量的第一有机溶剂，可以有效地降低电池的阻抗，改善快充性能。

在任意实施方式中，在式1中，R

在任意实施方式中，所述非水电解液包括第一添加剂，所述第一添加剂包括至少一种以下式2表示的磺酸内酯添加剂：

p表示1、2或3，R

和/或，

至少一种式3所示的环状硫酸酯化合物：

q表示1、2或3，R

在任意实施方式中，所述第一添加剂的质量百分数为W1，基于所述非水电解液的总质量计，并且

W1与所述电芯群裕度A的关系为0.0005＜W1/A≤0.09其中A为88％-97％，0.05％＜W1≤9.7％；可选地，0.1％≤W1≤3％。

在任意实施方式中，所述非水电解液包括第二添加剂，所述第二添加剂包括式3所示化合物、式4所示化合物和/或式5所示化合物中的一种或多种，

其中，R

其中，R

其中，R

M表示碱金属和碱土金属中的一种或多种；可选地，M选自Li、Na和K中的一种或多种。

在任意实施方式中，所述第二添加剂的质量百分数为W2，基于所述非水电解液的总质量计，并且

W2与所述电芯群裕度A的关系为0.0005＜W2/A≤0.09，其中A为88％-97％，0.05％＜W2≤9.7％；可选地，0.1％≤W2≤3％。

在任意实施方式中，所述非水电解液包括第三添加剂，所述第三添加剂包括以下式6所示化合物和/或式7所示化合物中的一种或多种，

R

R

在任意实施方式中，所述第三添加剂的质量百分数为W3，基于所述非水电解液的总质量计，并且

W3与所述电芯群裕度A的关系为0.0005＜W3/A≤0.09，其中A为88％-97％，0.05％＜W3≤9.7％；可选地，0.1％≤W3≤3％。

在任意实施方式中，所述三种添加剂的质量百分数W1、W2和W3与电芯群裕度A的关系为0.0005<(W1+W2+W3)/A≤0.1，其中A为88％-97％，0.05％<(W1+W2+W3)≤9.6％，可选地0.1％≤(W1+W2+W3)≤4％。

本申请的第二方面提供一种用电装置，其包括选自本申请的第一方面的锂离子电池。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施方式中的锂离子二次电池的示意图。

图2是图1所示的本申请一个实施方式中的锂离子二次电池的分解图。

图3是本申请一个实施方式中的电池包的示意图。

图4是图3所示的本申请一个实施方式中的电池包的分解图。

图5是本申请一个实施方式中的电池包用作电源的装置的示意图。

附图标记说明

1 电池包

2 上箱体

3 下箱体

4 电池模块

5 锂离子二次电池

51 壳体

52 电极组件

53 盖板

具体实施方式

为了简明，本申请具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任意上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。

随着锂离子电池向小型化、轻质化发展，业界对于锂离子电池的能量密度要求越来越高。为此，普遍的做法是提高电芯的群裕度，以尽可能多地容纳更多的活性材料，增加极片的涂布重量。但是，随着电芯群裕度的提高，对于锂离子电池进行充电的时间也会延长，导致其快充性能降低。为此，需要提供一种锂离子电池，使其可以兼具较高的群裕度以及改善的快充性能。

该目的通过一种新的锂离子电池得以实现，所述锂离子电池的电芯群裕度A为88％-97％，并且包括非水电解液，所述非水电解液包括第一有机溶剂，所述第一有机溶剂包括式1所示化合物中的一种或多种，

R

基于所述非水电解液中的有机溶剂的总质量计，所述第一有机溶剂的质量百分数为X1，X1的范围为20-80％，并且

所述电芯群裕度A与所述第一有机溶剂的质量百分数X1满足以下关系式：

0.22＜X1/A＜0.91。

通过选择合适的第一有机溶剂，可以使所述非水电解液的粘度保持在合适的范围内。因此，可使得该电解液具有更高的电导率，从而使得包含其的锂离子电池具有更好的快速充电性能。

在一些实施方式中，所述电芯群裕度A与所述第一有机溶剂的质量百分数X1满足以下关系式：0.31≤X1/A≤0.79。X1/A的值应控制在合理的范围内，以实现提高快充性能的同时保持电池的循环性能。X1/A的值过低，则快充时间过长；X1/A的值过高，则循环性能下降，电池产气量明显增加。在一些实施方式中，所述电芯群裕度A为90-95％。电芯的群裕度无特别指明一般指的是在电池厚度方向上的群裕度，其表征的是电芯中实际内部横截面积与最大内部截面积的比例，即，将电芯横向切开，其中卷绕式电芯中各种物质的截面积与电池壳体内径包含的面积的比值。在本申请中，锂离子电池的电芯群裕度A可通过以下方法测量：测试锂离子电池壳体内部厚度记为L1，测试电极组件厚度记为L2，锂离子电池群裕度＝L2/L1。如果电芯群裕度A过高，则电芯加工更困难、更容易膨胀且对于壳体产生的压力更大；如果电芯群裕度A过低，则难以满足电池高能量密度的要求。

在一些实施方式中，所述第一有机溶剂的质量百分数X1的范围为30-70％，可选地为35-65％。所述第一有机溶剂属于羧酸酯类或卤代羧酸酯类溶剂，其可降低非水电解液的粘度，进而改善钠离子在非水电解液中的电导率。如果所述第一有机溶剂的质量百分数X1过低，则改善电导率的效果不足，快充时间过长；如果第一有机溶剂的质量百分数X1过高，则电池循环性能下降，容易发生明显膨胀。

通过选择合适的电芯群裕度A和第一有机溶剂的质量百分数X1，使其满足上述关系式I，可以实现锂离子电池在能量密度和快充性能上的最佳平衡。

在一些实施方式中，在式1中，R

可选地，所述第一有机溶剂包括以下化合物中的至少一种：

在一些实施方式中，所述第一有机溶剂为

虽然上文所述的本申请的锂离子电池兼具了高能量密度和改善的快充性能，但在某些情况下，群裕度较大将导致锂离子电池的中藏空间较小，使得锂离子电池内部可以容纳循环和存储过程中产生的气体的量越来越少。另外，第一有机溶剂的活性较高，较大的产气量会导致电芯易发生膨胀，造成一定的安全隐患。

为解决这一技术问题，本发明人通过引入抑制产气的添加剂，保证电芯循环和存储过程中产气量在合适的范围内，使得电池在运行过程中较不容易发生明显膨胀，从而提升电芯的安全性能。

在一些实施方式中，所述非水电解液包括第一添加剂，所述第一添加剂包括至少一种以下式2表示的磺酸内酯添加剂：

p表示1、2或3，R

和/或，

至少一种式3所示的环状硫酸酯化合物：

q表示1、2或3，R

举例来说，所述第一添加剂包括以下化合物中的至少一种：

可选地，所述第一添加剂包括以下化合物中的至少一种：

在一些实施方式中，所述第一添加剂的质量百分数为W1，基于所述非水电解液的总质量计，并且

W1与所述电芯群裕度A的关系为0.0005＜W1/A≤0.09，其中A为88％-97％，0.05％＜W1≤9.7％；可选地，0.1％≤W1≤3％。有利的是通过调节电芯群裕度A以及特别是调节第一添加剂的质量百分数W1，将W1/A的值控制在合适的范围内。W1/A的值过低，则抑制电池体积膨胀的效果不足；W1/A的值过高，则使得电池容量降低并且会影响快充性能的改善。

在一些实施方式中，所述非水电解液包括第二添加剂，所述第二添加剂包括式3所示化合物、式4所示化合物和/或式5所示化合物中的一种或多种，

其中，R

其中，R

其中，R

M表示碱金属和碱土金属中的一种或多种；可选地，M选自Li、Na和K中的一种或多种。

举例来说，所述第二添加剂包含以下化合物中的一种或多种：

/>

在一些实施方式中，所述第二添加剂的质量百分数为W2，基于所述非水电解液的总质量计，并且

W2与所述电芯群裕度A的关系为0.0005＜W2/A≤0.09，其中A为88％-97％，0.05％＜W2≤9.7％；可选地，0.1％≤W2≤3％。有利的是通过调节电芯群裕度A以及特别是调节第二添加剂的质量百分数W2，将W2/A的值控制在合适的范围内。W2/A的值过低，则抑制电池体积膨胀的效果不足；W2/A的值过高，则使得电池容量降低并且会影响快充性能的改善。

在一些实施方式中，所述非水电解液包括第三添加剂，所述第三添加剂包括以下式6所示化合物和/或式7所示化合物中的一种或多种，

R

R

举例来说，所述第三添加剂包含以下化合物中的一种或多种：

/>

在一些实施方式中，所述第三添加剂的质量百分数为W3，基于所述非水电解液的总质量计，并且

W3与所述电芯群裕度A的关系为0.0005＜W3/A≤0.09，其中A为88％-97％，0.05％＜W3≤9.7％；可选地，0.1％≤W3≤3％。有利的是通过调节电芯群裕度A以及特别是调节第三添加剂的质量百分数W3，将W3/A的值控制在合适的范围内。W3/A的值过低，则抑制电池体积膨胀的效果不足；W3/A的值过高，则使得电池容量降低并且会影响快充性能的改善。

在一些实施方式中，所述三种添加剂的质量百分数W1、W2和W3与电芯群裕度A的关系为0.0005<(W1+W2+W3)/A≤0.1，其中A为88％-97％，0.05％<(W1+W2+W3)≤9.6％，可选地0.1％≤(W1+W2+W3)≤4％。

本申请的第二方面提供一种用电装置，其包括选自本申请的第一方面的锂离子电池。

本申请的锂离子电池的各组件的材料可在宽范围内进行选择。在一些实施方案中，所述锂离子电池特别地为锂离子二次电池。下文对所述锂离子二次电池的电池单体进行详细阐述。

通常情况下，锂离子二次电池包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解质。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，起到隔离的作用。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。

[电解液]

电解液在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。电解液包括电解质盐和溶剂。

在本申请中，电解质盐可为锂离子二次电池中的常用电解质盐，例如锂盐，包括可为上述作为高热稳定性盐的锂盐、作为低阻抗添加剂的锂盐或抑制铝箔腐蚀的锂盐。作为实例，电解质盐可选自六氟磷酸锂(LiPF

溶剂的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。在一些实施方式中，溶剂为非水性溶剂。可选地，溶剂可包括链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯中的一种或几种。在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸亚丁酯(BC)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、氟代乙酸甲酯(FMA)、氟代乙酸乙酯(FEA)、乙酸丙酯(PA)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)、1,4-丁内酯(GBL)、四氢呋喃、环丁砜(SF)、二甲砜(MSM)、甲乙砜(EMS)及二乙砜(ESE)中的一种以上。

在一些实施方式中，电解液中还可选地包括其他添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂，也可以包括正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温性能的添加剂、以及改善电池低温性能的添加剂等。作为示例，添加剂选自含有不饱和键的环状碳酸酯化合物、卤素取代的环状碳酸酯化合物、硫酸酯化合物、亚硫酸酯化合物、磺酸内酯化合物、二磺酸化合物、腈化合物、芳香化合物、异氰酸酯化合物、磷腈化合物、环状酸酐化合物、亚磷酸酯化合物、磷酸酯化合物、硼酸酯化合物、羧酸酯化合物中的至少一种。

[正极极片]

正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性材料和导电剂。

作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极活性物质层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。

本申请的锂离子二次电池中，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(例如铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。

设置于正极集流体的表面上的正极活性物质层包括正极活性材料。本申请中所用的正极活性材料可具有二次电池中使用的任意常规正极活性材料。在一些实施方式中，正极活性材料可包含选自锂过渡金属氧化物、橄榄石结构的含锂磷酸盐及其各自的改性化合物中的一种或几种。锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物及其改性化合物中的一种或几种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料及其改性化合物中的一种或几种。这些材料均可以通过商业途径获得。正极活性材料表面上可包覆有碳。

正极活性物质层可选地包括导电剂。但对导电剂的种类不做具体限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。作为示例，用于正极材料的导电剂可以选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种以上。

正极活性物质层还包括水性粘结剂。水性粘接剂可选自可溶性多糖类及其衍生物以及水溶性或水分散性聚合物中的一种或多种。作为示例，水性粘结剂可以为甲基纤维素及其盐类、黄原胶及其盐类、壳聚糖及其盐类、海藻酸及其盐类；以及聚乙烯亚胺及其盐类、聚丙烯酰胺、丙烯酸共聚物及其衍生物。

本申请中可按照本领域已知的方法制备正极极片。作为示例，可以将包覆碳的正极活性材料、导电剂和水性粘结剂分散于溶剂(例如水)中，形成均匀的正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，得到正极极片。

[负极极片]

负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极材料层，所述负极材料层包括负极活性物质。

作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极材料层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。

本申请的锂离子二次电池中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(例如铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。

本申请的锂离子二次电池中，负极材料层通常包含负极活性物质以及可选的粘结剂、可选的导电剂和其他可选助剂，通常是由负极浆料涂布干燥而成的。负极浆料涂通常是将负极活性物质以及可选的导电剂和粘结剂等分散于溶剂中并搅拌均匀而形成的。溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮(NMP)或去离子水。

负极活性物质的具体种类不做限制，可以采用本领域已知的能够用于锂离子二次电池负极的活性物质，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。作为示例，负极活性物质可选自石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、碳纤维、碳纳米管、单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、钛酸锂中的一种或几种。

作为示例，导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种以上。

作为示例，粘结剂可选自丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的一种以上。

其他可选助剂例如是增稠剂(如羧甲基纤维素钠(CMC-Na))等。

[隔离膜]

采用电解液的锂离子二次电池中还包括隔离膜。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，起到隔离的作用。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。在一些实施方式中，隔离膜的材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的一种以上。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。

在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。

在一些实施方式中，所述二次电池可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。

在一些实施方式中，所述二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。所述二次电池的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，作为塑料，可列举出聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)以及聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等。

本申请对所述二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图1是作为一个示例的方形结构的锂离子二次电池5。

在一些实施方式中，参照图2，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。锂离子二次电池5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。

本申请的二次电池可包括电池单体形式、电池模块形式或者电池包形式。在一些实施方案中，电池单体可以组装成电池模块。在一些实施方式中，上述电池单体可以组装成电池包。在一些实施方式中，上述电池模块也可以组装成电池包。在一些实施方式中，锂离子二次电池可以组装成电池模块4，电池模块4所含锂离子二次电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块4的应用和容量进行选择。在电池模块4中，多个锂离子二次电池5可以是沿电池模块的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个锂离子二次电池5进行固定。可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个锂离子二次电池5容纳于该容纳空间。

在一些实施方式中，上述锂离子二次电池5或者电池模块4可以组装成电池包1，电池包1所含锂离子二次电池5或者电池模块4的数量可由本领域技术人员根据电池包1的应用和容量进行选择。

图3和图4是作为一个示例的电池包1。参照图3和图4，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池单体。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池单体的封闭空间。

另外，本申请还提供一种装置，所述装置包括本申请提供的电池包。所述电池包可以用作所述装置的电源，也可以用作所述装置的能量存储单元。所述装置可以但不限于是移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。作为所述装置，可以根据其使用需求来选择电池包。

图5是作为一个示例的装置。该装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该装置对锂离子二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。

实施例

以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。如果无特殊标明，所有含量比例均为重量比，并且所有实验均在常温(25℃)和常压下进行。

实施例1

(1)正极极片的制备

正极活性材料LiFePO

(2)负极极片的制备

将活性物质人造石墨、导电剂碳黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC-Na)按照重量比为90:4:4:2溶于溶剂去离子水中，混合均匀后制备成负极浆料；将负极浆料一次或多次均匀涂覆在负极集流体铜箔上，经过烘干、冷压、分切得到负极极片。

(3)电解液的制备

在氩气气氛手套箱中(H

(4)隔离膜

以常规聚丙烯膜作为隔离膜。

(5)锂离子电池的制备

将如上所述制备的正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到裸电芯。通过调节裸电芯中活性材料的填充率，设定其群裕度为92％。给裸电芯焊接极耳，并将裸电芯装入铝壳中，并在80℃下烘烤除水，随即注入电解液并封口，得到不带电的电池。不带电的电池再依次经过静置、热冷压、化成、整形、容量测试等工序，获得实施例1的锂离子二次电池产品。

实施例2-5

步骤与实施例1相同，区别在于各实施例中电池的电芯群裕度设定不同，如下表1所示。

实施例6-7

步骤与实施例1相同，区别在于第一有机溶剂的种类不同，如下表1所示。

实施例8-13

步骤与实施例1相同，区别在于第一有机溶剂的含量不同，如下表1所示。

实施例14-22

步骤与实施例1相同，区别在于各实施例中向电解液中另外加入不同质量百分比的第一添加剂，如下表1所示。

实施例23-31

步骤与实施例1相同，区别在于各实施例中向电解液中另外加入不同质量百分比的第二添加剂，如下表1所示。

实施例32-40

步骤与实施例1相同，区别在于各实施例中向电解液中另外加入不同质量百分比的第三添加剂，如下表1所示。

实施例41-43

步骤与实施例1相同，区别在于各实施例中向电解液中另外加入不同质量百分比的第一、第二和第三添加剂，如下表1所示。

对比例1-2

步骤与实施例1相同，区别在于第一有机溶剂的含量分别为10％和90％，如下表1所示。

/>

/>

电池性能测试的方法如下所述：

1.电芯容量测试

在25℃下，将锂离子电池以0.5C恒流充电至4.3V，然后以4.3V恒压充电至电流小于0.05C，接着将锂离子电池以0.5C恒流放电至2.8V，得到0.5C下的放电容量。

2.快充时间

在25℃下以0.33C充电至10％荷电状态(SOC)，根据给定的快定工步，进行x分钟充电，充电至80％SOC，静置30分钟后1C放电，之后静置30分钟，循环20周后，满充后拆解电芯，观察负极是否析锂，未析锂则表明该电芯具有x分钟的快充能力。

3.60℃循环性能

在60℃下，将锂离子电池以0.5C恒流充电至3.65V，然后以3.65恒压充电至电流小于0.05C，然后将锂离子电池以0.5C恒流放电至2.5V，此为一个充放电过程。如此反复进行充电和放电，计算锂离子电池循环1000次后的容量保持率。

4.体积膨胀率

在25℃下，先以0.33C的恒定电流分别对制备的锂离子二次电池充电至3.65V，进一步以3.65V恒定电压充电至电流为0.05C，然后以0.33C的恒定电流对锂离子二次电池放电至2.5V，此次的放电容量为锂离子二次电池高温存储前的放电容量；然后以0.33C的恒定电流对锂离子二次电池充电至3.65V，以3.65V恒定电压充电至电流为0.05C，将锂离子电池充满电。采用排水法测试电池的体积。之后将锂离子电池置于60℃下存储60天，待存储结束后，将锂离子二次电池置于25℃环境下，采用排水法测试电池的体积。电池体积膨胀率＝(存储后的体积/存储前的体积-1)％。

由实施例1-13可以看出，群裕度A的提高或者第一有机溶剂的质量百分数X1的提高，均可以有效缩短快充时间，但是同时也会使得电池的循环性能下降以及体积膨胀增大。因此，有利的是调节二者的比例，使X1/A的值保持在合适的范围内，可实现快充性能和循环性能的良好平衡。第一有机溶剂的选择对于电池的性能也产生了实质的影响，这可以从实施例1与6-7的对比中看出。

加入第一添加剂可以有效改善电池的体积膨胀，如实施例14-22所示。但是，第一添加剂的加入量需控制在合适的范围内，当其含量过量时，会造成快充性能严重下降。通过控制W1/A的值在合适的范围内，可得到快充时间和体积膨胀率的良好的平衡。从实施例23-40来看，第二添加剂和第三添加剂的影响类似于第一添加剂。另外，加入全部三种添加剂可以进一步改善产气量对于电池体积膨胀的影响。

对比例1-2添加的第一有机溶剂的量过多或过少，其结果导致电池体积膨胀过大(如对比例2所示)，或者快充时间过长(如对比例1所示)。

虽然已经参考实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。