叠片式电芯、方形锂电池、电池包及应用

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种叠片式电芯、方形锂电池、电池包及应用。

背景技术

随着便携式电子设备、新能源汽车以及大规模储能市场的不断发展，对锂电池的需求也持续增长。锂电池的极片尺寸会影响实际应用过程中锂电池的性能发挥，例如：锂电池的电芯内阻不仅与极片的长度相关，而且与极片的厚度相关，在极片的长度和宽度均为恒定值的前提下，极片越厚，则锂离子扩散距离越长，电芯内阻越大；反之，在极片的长度和宽度均为恒定值的前提下，极片越薄，则电芯内阻越小，但若极片太薄，则会导致锂电池的能量密度降低。

因此，如何调控极片的尺寸以使锂电池兼顾较低的电芯内阻和较高的能量密度是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种叠片式电芯、方形锂电池、电池包及应用，以使锂电池兼顾较低的电芯内阻和较高的能量密度。

第一方面，本发明提供了一种叠片式电芯，所述叠片式电芯包括沿着第一方向依次层叠设置的多个电芯单元，每一所述电芯单元包括依次层叠设置的一正极片、一隔膜以及一负极片，并且相邻两个所述电芯单元之间设有一所述隔膜，所述第一方向垂直于所述正极片靠近所述隔膜的第一面，每一所述电芯单元的所述正极片设有子极耳，每一所述电芯单元的所述负极片设有子极耳；多个所述电芯单元的正极片的子极耳依次连接而形成正极耳，多个所述电芯单元的负极片的子极耳依次连接而形成负极耳；

其中，所述正极片的长度对厚度的比值以及所述负极片的长度对厚度的比值分别独立地选自6.3×10

第二方面，本发明提供了一种方形锂电池，所述方形锂电池包括一个或多个如第一方面中任意一种所述的叠片式电芯。

第三方面，本申请提供了一种电池包，所述电池包包括箱体，以及多个如第一方面中任意一种所述的叠片式电芯、或多个如第二方面中任意一种所述的方形锂电池，所述箱体形成有容纳空间，多个所述方形锂电池依序排列于所述容纳空间内。

第四方面，本申请提供了一种如第一方面中任意一种所述的叠片式电芯、或如第二方面中任意一种所述的方形锂电池、或如第三方面中任意一种所述的电池包在车辆中的应用，其中，所述的电芯、或所述的方形锂电池、或所述的电池包作为所述车辆的动力来源。

本发明提供了一种叠片式电芯、方形锂电池、电池包及应用，具有如下技术效果：

在所述叠片式电芯中，通过控制正极片和负极片的尺寸以确保叠片式电芯具有可接受的内阻，并且提升了包含叠片式电芯的方形锂电池的实际容量、能量密度、倍率性能和循环稳定性，以及有利于提高方形锂电池的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的一种叠片式电芯的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种正极片的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种方形锂电池的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的一种电池包的结构示意图。

附图标记如下：

1：电池包，10：方形锂电池，20：箱体，30：盖体，40：缓冲件，101：叠片式电芯，102：壳体，103：正极柱，104：负极柱，105：连接片，201：容纳空间，202：箱壁，1011：电芯单元，1012：正极耳，1013：负极耳，10111：正极片，10112：隔膜，10113：负极片，101110：子极耳，101111：第一面，101112：正极集流体，101113：正极活性材料层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术人员所熟悉的意义相同，并且本发明实施例和对比例中所用的材料或试剂可商购获得。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用，但不能限制本发明的内容。

需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。本发明的每一实施例可以以一个范围的型式存在；应当理解，以一范围型式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本发明范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所数范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。

在本发明的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。

术语“多种”、“多次”或其类似表达指的是两种(次)或两种(次)以上，例如可以是两种(次)、三种(次)、四种(次)、五种(次)、六种(次)等。

术语“和/或”的选择范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。比如，“A和/或B”包括A、B以及A+B三种并列方案。又比如，“A，及/或，B，及/或，C，及/或，D”的技术方案，包括A、B、C、D中任一项(也即均用“逻辑或”连接的技术方案)，也包括A、B、C、D的任意的和所有的组合，也即包括A、B、C、D中任两项或任三项的组合，还包括A、B、C、D的四项组合(也即均用“逻辑与”连接的技术方案)。

术语“固含量”是指浆料中固形物的质量占浆料的总质量的比例。

本发明实施例提供了一种叠片式电芯，如图1和图3所示，叠片式电芯101包括沿着第一方向X1依次层叠设置的多个电芯单元1011，每一电芯单元1011包括依次层叠设置的一正极片10111、一隔膜10112以及一负极片10113，并且相邻两个所述电芯单元1011之间设有一隔膜10112，第一方向X1垂直于正极片10111靠近隔膜10112的第一面101111，每一电芯单元1011的正极片10111设有子极耳101110(正极片子极耳)，每一电芯单元1011的负极片10113设有子极耳101110(负极片子极耳)，多个电芯单元1011的正极片10111的子极耳101110依次连接而形成正极耳1012，且多个电芯单元1011的负极片10113的子极耳101110依次连接而形成负极耳1013。需要说明的是，位于叠片式电芯101最外层的电极片的表面同样设有隔膜10112。

其中，正极片10111的长度和负极片10113的长度分别独立地选自135mm～165mm，例如可以是135mm～140nm、135mm～145mm、135mm～150mm、135mm～155mm、135mm～160mm、145mm～150mm、145mm～155mm、145mm～160mm、145mm～165mm、150mm～155mm、150mm～160mm、150mm～165mm、155mm～160mm、155mm～165mm、或160mm～165mm，示例为135mm、140nm、145mm、151mm、155mm、160mm、165mm或前述任意两个数值之间的值。

正极片10111的宽度和负极片10113的宽度分别独立地选自135mm～165mm，例如可以是135mm～140nm、135mm～145mm、135mm～150mm、135mm～155mm、135mm～160mm、145mm～150mm、145mm～155mm、145mm～160mm、145mm～165mm、150mm～155mm、150mm～160mm、150mm～165mm、155mm～160mm、155mm～165mm、或160mm～165mm，示例为135mm、140nm、145mm、148mm、155mm、160mm、165mm或前述任意两个数值之间的值。

正极片10111的长度对厚度的比值以及负极片10113的长度对厚度的比值分别独立地选自6.3×10

需要说明的是，如图2所示，正极片10111包括正极集流体101112和正极活性材料层101113，正极活性材料层101113设置于正极集流体101112的表面。在正极集流体101112的厚度为恒定值且锂电池中除正极片10111之外其他所有结构及组成不变的前提下，若正极活性材料层101113的厚度越厚，则电芯内阻越大，对应锂电池中离子扩散距离越长，锂电池的阻抗越大；若正极活性材料层101113的厚度越薄，则电芯内阻越小，对应锂电池的电池容量降低，若要提高电池容量至预设值，则需增加正极片10111的数量，导致正极集流体101112的箔材用量增加，从而提高了锂电池的重量以及制造成本，并且造成锂电池的能量密度降低。同理，负极片包括负极集流体和负极活性材料层，负极活性材料层设置于负极集流体的表面；在负极集流体的厚度为恒定值且锂电池中除负极片之外其他所有结构及组成不变的前提下，若负极活性材料层的厚度越厚，则电芯内阻越大，对应锂电池的阻抗越大；若负极活性材料层的厚度越薄，则电芯内阻越小，对应锂电池的电池容量降低，若要提高电池容量至预设值，则需增加负极片的数量，从而提高了锂电池的重量以及制造成本，并且造成锂电池的能量密度降低。

基于此，在本发明实施例的叠片式电芯101中，在正极片10111的长度和负极片10113的长度分别控制在135mm～165mm的范围内，并且正极片10111的宽度和负极片10113的宽度分别控制在135mm～165mm范围内的前提下，在前述极片的长度对厚度的比值范围内以及宽度对厚度的比值范围内，能够确保叠片式电芯101具有可接受的内阻，并且确保包括叠片式电芯101的锂电池具有良好的能量密度。

为了进一步地使锂电池兼顾较低的电芯内阻和较高的能量密度，在本发明的一些实施例中，正极片10111的厚度和负极片10113的厚度分别独立地选自180μm～215μm，例如可以是180μm～190μm、180μm～200μm、180μm～210μm、190μm～200μm、190μm～210μm、190μm～215μm、200μm～210μm或210μm～215μm，示例为180μm、185μm、190μm、193μm、197μm、200μm、205μm、210μm、215μm或前述任意两个数值之间的值。

为了进一步地提高包含叠片式电芯101的锂电池的实际容量和循环寿命，在本发明的一些实施例中，继续参阅图2，正极活性材料层101113的材料包括磷酸锰铁锂材料，磷酸锰铁锂材料的化学通式为Li

在化学通式Li

为了进一步地提高正极片10111的平均电压，并且确保正极片10111具有良好的电导率，从而提高叠片式电芯101的电化学性能，在本发明的一些实施例中，0.10≤x≤0.68、0.26≤x≤0.68、或0.4≤x≤0.68。

在化学通式Li

磷的化学计量是磷酸锰铁锂材料性能的关键影响因素之一，为了确保包含磷酸锰铁锂材料的锂电池具有良好的倍率性能和循环稳定性，在化学通式Li

M的元素种类是磷酸锰铁锂材料性能的关键影响因素之一，例如：M选自Mg可改善磷酸锰铁锂材料的烧结性，有利于提高包含磷酸锰铁锂材料的锂电池的倍率性能。在M为特定元素种类的前提下，M的摩尔量也会影响磷酸锰铁锂材料的性能，为了确保M对磷酸锰铁锂材料具有良好的改性效果，并且避免因M的摩尔量过高而导致的电化学性能不佳的问题，0.01≤z≤0.12，例如可以是0.01≤z≤0.03、0.01≤z≤0.05、0.01≤z≤0.08、0.01≤z≤0.10、0.05≤z≤0.08、或0.05≤z≤0.12，示例为0.01、0.02、0.03、0.05、0.08、0.10、0.12或前述任意两个数值之间的值。

为了进一步地提高磷酸锰铁锂材料的电子传输效率和离子电导率，在本发明的一些实施例中，磷酸锰铁锂材料的表面设有包覆层，包覆层的材料包括碳材料，碳材料的质量占碳材料和磷酸锰铁锂材料的质量之和的0.5％～3％。需要说明的是，包覆层对磷酸锰铁锂材料还具有保护作用，能够改善或避免因磷酸锰铁锂材料受水分(例如电解液)浸润而导致Fe和Mn溶出的问题，包覆层的厚度例如为3nm～5nm。

本发明实施例还提供了一种磷酸锰铁锂材料的制备方法，能够用于制备前文中任意一种所述的磷酸锰铁锂材料，包括如下步骤：

S1、提供包括锂源、锰源、铁源、磷源和M源的第一浆料；

S2、对第一浆料进行研磨处理，获得第二浆料；

S3、对第二浆料进行喷雾干燥处理，获得预烧物料；

S4、对预烧物料进行烧结处理，获得磷酸锰铁锂材料。

具体的，在步骤S1中，可以根据本领域的常规方法对每一原料进行选择。锂源可以是锂的氧化物、氢氧化锂以及锂盐中的一种或多种，锂的氧化物包括但不限于是Li

锰源可以是锰的氧化物、氢氧化锰以及锰盐中的一种或多种，锰的氧化物包括但不限于是一氧化锰、二氧化锰以及四氧化三锰中的一种或多种，锰盐电离产生的阴离子包括但不限于是草酸根离子、碳酸根离子、硫酸根离子、硝酸根离子、醋酸根离子、卤素离子以及磷酸根离子中的一种或多种，锰源示例为碳酸锰、磷酸锰、草酸锰、硝酸锰、乙酸锰、硫酸锰以及氯化锰中的一种或多种。

铁源以是铁的氧化物、氢氧化铁以及铁盐中的一种或多种，铁的氧化物包括但不限于是四氧化三铁、三氧化二铁以及氧化亚铁中的一种或多种，铁盐电离产生的阴离子包括但不限于是草酸根离子、碳酸根离子、硫酸根离子、硝酸根离子、醋酸根离子、卤素离子以及磷酸根离子中的一种或多种，铁盐示例为硫酸亚铁、氯化铁、磷酸亚铁、磷酸铁、焦磷酸亚铁、焦磷酸铁、硝酸铁、醋酸铁、柠檬酸铁、草酸亚铁以及氯化亚铁中的一种或多种。

磷源包括但不限于是磷酸以及含磷的金属盐中的一种或多种，其中，含磷的金属盐包括但不限于是磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠以及磷酸铁中的一种或多种。

M源例如是包含Mg、Ca、Sr、Co、Ti、Zr、Mo、V、Nb、Nd、Y、Ni、Sc、Cr、Cu、Zn、Be、La以及Al中一种或多种的化合物，所述化合物可以是氧化物、氢氧化物或金属盐类化合物。以M源为钛源为例，钛源可以是钛的氧化物、偏钛酸、钛酸四丁酯、氢氧化钛以及钛盐中的一种或多种，钛的氧化物包括但不限于是TiO

需要说明的是，若制得的磷酸锰铁锂材料的表面具有包覆层，则第一浆料还包括碳源，碳源可以是无机碳源以及有机碳源中的一种或多种，其中，无机碳源包括但不限于是石墨烯、碳纳米管以及石墨中的一种或多种，有机碳源包括但不限于是葡萄糖、蔗糖、乳糖、淀粉、有机酸、维生素以及酚醛树脂中的一种或多种，碳源可以充当还原剂，有效改善或避免烧结处理工序中Mn

在步骤S1中，第一浆料的溶剂例如可以是水和/或有机溶剂，其中，水优选为去离子水，可选择的有机溶剂包括但不限于是碳原子数为1～10的醇类化合物，例如可以是甲醇、乙醇、正丙醇、2-丙醇、正丁醇、2-甲基-2-丙醇、正戊醇、2-甲基-1-丁醇以及2,2-二甲基-1-1丙醇中的一种或多种。第一浆料的溶剂优选为水，原因在于：相较于有机溶剂，水的成本较低，并且具有环保、对设备要求低、安全性高的优点。

在本发明的一些实施例中，第一浆料的固含量为10％～40％，例如可以是5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％或前述任意两个数值之间的值，使得第一浆料具有适宜的粘度以便于后续研磨处理。

在步骤S2中，研磨处理的目的在于：细化原料，能够提升后续喷雾干燥处理和烧结处理的均匀性，并且有利于在烧结处理中控制晶体生长的粒径。研磨处理的方法包括但不限于是砂磨、球磨、机械搅拌磨以及气流磨中的一种或多种。研磨处理的工艺条件可以参照本领域所采用的常规条件，例如：采用砂磨法进行研磨处理，在200r/min～1000r/min的转速下砂磨1h～6h。

在步骤S3中，喷雾干燥处理的工艺条件可以参照本领域所采用的常规条件。

在步骤S4中，烧结处理的目的在于：使所有原料发生固相反应生成磷酸锰铁锂。需要说明的是，当制得的磷酸锰铁锂材料的表面具有碳包覆层时，烧结处理需在隔绝氧气的环境下进行，例如在惰性气体氛围下进行，惰性气体包括但不限于是氮气、氩气、氦气、氩气、氖气、氪气以及氙气中的一种或多种；当制得的磷酸锰铁锂材料的表面不具有碳包覆层时，烧结处理可以在包含氧气的氛围下进行或在惰性气体氛围下进行；烧结处理所使用的设备包括但不限于是马弗炉、管式炉、回转炉、辊道窑或推板窑。

为了获得具有特定粒度的磷酸锰铁锂材料，在本发明的一些实施例中，在所述烧结处理的步骤之后且所述获得磷酸锰铁锂材料的步骤之前，磷酸锰铁锂材料的制备方法还包括步骤：对完成烧结处理获得的烧料进行粉碎处理，然后将粉碎后的物料过150目～200目的筛网以进行筛分处理，通过筛网的物料为磷酸锰铁锂材料。

对叠片式电芯101还需要说明的是，正极活性材料层101113的材料还包括正极粘结剂和正极导电剂。正极集流体101112的材料、正极粘结剂和正极导电剂可以是本领域的常规材料，例如：正极集流体101112的材料包括但不限于是铝箔或复合铝箔；正极粘结剂包括但不限于是偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯以及聚四氟乙烯中的一种或多种；正极导电剂包括但不限于是炭黑、石墨以及石墨烯中的一种或多种。

正极片10111的制备方法例如包括步骤：将磷酸锰铁锂材料、正极导电剂、正极粘结剂和第一溶剂混合以获得第一混合物；然后，将第一混合物涂覆于正极集流体101112上，然后依次进行干燥处理工序和辊压工序，获得正极片10111。可以理解的是，也可以将第一混合物在单独的载体上流延以形成膜层，然后将膜层与载体分离，再将膜层层叠设置于正极集流体101112的表面。其中，第一溶剂包括但不限于是N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或乙二醇二甲醚。

负极活性材料层的材料包括负极活性物质、负极粘结剂和负极导电剂。负极集流体的材料、负极活性物质、负极粘结剂和负极导电剂可以是本领域的常规材料，例如：负极集流体的材料包括但不限于是铜箔、复合铜箔或铜网；负极活性物质包括但不限于是锂单质、可与锂合金化的金属、半金属、过渡金属氧化物、非过渡金属氧化物以及碳材料中的一种或多种，所述可与锂合金化的金属或半金属包括但不限于是Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、Sb、Si-Y

隔膜10112的材料包括但不限于是玻璃纤维、聚酯、特氟隆、聚乙烯、聚丙烯以及聚四氟乙烯中的一种或多种。

本发明实施例还提供了一种方形锂电池，如图3所示，方形锂电池10包括一个或多个如前文中任意一种所述的叠片式电芯101，一个或多个叠片式电芯101构成方形锂电池10的电芯。

在本发明的一些实施例中，方形锂电池10的长度对宽度的比例为1.00～1.13，例如可以是1.00～1.03、1.00～1.05、1.00～1.08、1.00～1.12、1.06～1.07、或1.06～1.13，示例为1.00、1.03、1.05、1.08、1.10、1.13或前述任意两个数值之间的值。进一步地，方形锂电池的长度选自165mm～185mm，例如可以是165mm～170mm、170mm～180mm、174mm～180mm、175mm～176mm、或180mm～185mm，示例为165mm、170mm、175mm、180mm、185mm或前述任意两个数值之间的值；和/或，方形锂电池的宽度选自155mm～170mm，例如可以是160mm～170mm、160mm～165mm、164mm～165mm、或165mm～170mm，示例为155mm、160mm、165mm、170mm或前述任意两个数值之间的值。

需要说明的是，当方形锂电池10作为车辆电池包的电池元件时，尤其是商用车(包括但不限于是卡车、物流车或工程车)，前述方形锂电池10的长度和宽度的尺寸设计有利于提高电池包的内部空间利用率以及续航能力，能够兼顾方形锂电池10的结构强度和散热效果。

在本发明的一些实施例中，方形锂电池10的长度对厚度的比例为3.4×10

进一步地，方形锂电池10的厚度选自35mm～55mm，例如可以是35mm～40mm、35mm～45mm、35mm～50mm、40mm～45mm、40mm～50mm、43mm～44mm或45mm～50mm，示例为35mm、40mm、43mm、44mm、45mm、50mm、55mm或前述任意两个数值之间的值。

需要说明的是，当方形锂电池10作为车辆电池包的电池元件时，尤其是商用车(包括但不限于是卡车、物流车或工程车)，前述方形锂电池10的长度对厚度的比例设计以及宽度对厚度的比例设计能够优化电池包中方形锂电池10的能量在空间上的分布；此外，前述方形锂电池10的厚度尺寸设计能够确保电池包中任意相邻两个方形锂电池10之间具有足够的散热面积，从而保证散热效果，并且降低了单个方形锂电池10的体积占比，有利于多个方形锂电池10在电池包内的紧凑化布置。

需要说明的是，方形锂电池10还包括其他常规结构件，例如继续参阅图1和图3，方形锂电池10还包括壳体102、正极柱103和负极柱104，正极柱103和负极柱104分别设置于壳体102的表面，叠片式电芯101设置于壳体102内，壳体102的材料例如为铝。其中，通过点焊工艺将正极耳1012与正极柱103通过连接片105焊接于一体以形成方形锂电池10的正极，以及通过点焊工艺将负极耳1013与负极柱104通过连接片105焊接于一体以形成方形锂电池10的负极。

此外，方形锂电池10还包括电解液，电解液浸润叠片式电芯101。电解液可以是本领域常规的成分组成，例如：电解液包括锂盐和有机溶剂，其中，有机溶剂例如选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、亚硫酸丙烯酯、乙酸乙酯、亚硫酸二乙酯、1,3-丙烷磺酸内酯中的两种或两种以上的组合；锂盐例如选自LiPF

在本发明的一些实施例中，方形锂电池10的电芯(由一个或多个叠片式电芯101组成)在25℃下的交流内阻为0.2mΩ～0.5mΩ，和/或方形锂电池的能量密度为190Wh/kg～220Wh/kg，和/或方形锂电池的容量为175Ah～250Ah，和/或方形锂电池的电压为2.5V～4.2V。

本发明实施例还提供了一种电池包，如图4所示，电池包100包括箱体20和多个如前文中任意一种所述的方形锂电池10，箱体20形成有容纳空间201，多个方形锂电池10依序排列于容纳空间201内。

需要说明的是，电池包100还包括其他常规结构件，例如继续参阅图4，电池包100还包括盖体30和缓冲件40，盖体30用于遮盖箱体20的内部空间，缓冲件40设置于箱体20内且位于箱体20的箱壁202。可以理解的是，电池包100还可以包括电池管理系统、冷却装置等部件。

本发明实施例还提供了一种如前文中任意一种所述的叠片式电芯、或如前文中任意一种所述的方形锂电池、或如前文中任意一种所述的电池包在车辆中的应用，其中，所述的电芯、或所述的方形锂电池、或所述的电池包作为所述车辆的动力来源。

在本发明的一些实施例中，车辆选自卡车、物流车或工程车。

下面通过具体实施例、对比例和实验例对本发明的技术方案及技术效果进行详细说明，以下实施例仅仅是本发明的部分实施例，并非对本发明作出具体限定。

实施例1

本实施例提供了一种方形锂电池，如图3所示，方形锂电池10包括叠片式电芯101、壳体102、正极柱103和负极柱104，其中，叠片式电芯101设置于壳体102内，壳体102的材料例如为铝，正极柱103和负极柱104分别设置于壳体102的表面。其中，如图1所示，叠片式电芯101包括沿着第一方向X1依次层叠设置的55个电芯单元1011，每一电芯单元1011包括依次层叠设置的一正极片10111、一隔膜10112以及一负极片10113，第一方向X1垂直于正极片10111靠近隔膜10112的第一面101111，所有电芯单元1011的正极片10111的子极耳101110依次连接而形成正极耳1012，且所有电芯单元1011的负极片10113的子极耳101110依次连接而形成负极耳1013。继续参阅图3，正极耳1012和负极耳1013分别位于壳体102的开口处，正极耳1012与正极柱103焊接于一体以形成方形锂电池10的正极，负极耳1013与负极柱104焊接于一体以形成方形锂电池10的负极。方形锂电池10还包括电解液，电解液浸润叠片式电芯101。

如图2所示，正极片10111包括正极集流体101112和正极活性材料层101113，正极活性材料层101113设置于正极集流体101112的表面，正极集流体101112的材料为涂碳铝箔(厚度为12μm)，正极活性材料层101113的材料包括碳材料包覆的Li

正极片10111的制备方法包括如下步骤：按照碳材料包覆的Li

其中，碳材料包覆的Li

S1.1、取45.76kg的四氧化三锰、45.25kg的磷酸铁、35.46kg的碳酸锂、1.6kg的氧化镁、80.68kg的质量百分数为85％的磷酸水溶液以及2.72kg的葡萄糖加入混料机以混合原料，混合时间为2h，获得混合物料，然后将混合物料转移至砂磨机，按照混合料的质量对去离子水的质量比为1：1.5向混合物料中加入去离子水，获得第一浆料；

S1.2、对第一浆料进行砂磨处理，砂磨处理的工艺参数为：砂磨转速为500r/min，砂磨时间为1.5h，获得第二浆料；

S1.3、将第二浆料进行一次喷雾干燥处理，在整个喷雾干燥处理的过程中保证浆料处于搅拌状态，获得预烧物料，预烧物料的粒径分布范围为2μm～5μm；

S1.4、将预烧物料置于窑炉中，通入保护气体N

S1.5、将烧料依次进行气流粉碎处理和150目筛网筛分处理，将通过150目筛网的物料进行去除铁单质处理工序，获得碳材料包覆的Li

负极片10113包括负极集流体和负极活性材料层，负极活性材料层设置于负极集流体的表面，负极集流体的材料为铝箔(厚度为12μm)，负极活性材料层的材料包括石墨。负极片10113的制备方法包括步骤：按照石墨:导电炭黑(Super PLL):羧甲基纤维素:丁苯橡胶质量比为97:0.7:1.25:1.05的质量比称取前述四者原料，将前述四者原料与N-甲基吡咯烷酮混合均匀以获得负极浆料，负极浆料的固含量为55％；然后，通过涂覆机将负极浆料涂覆于厚度为8μm的铝箔上(双面均涂覆)，然后置于80℃下烘烤固化以形成负极活性材料层，再通过辊压机冷压至相应的厚度，获得负极片。

电解液的制备方法包括步骤：按照碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸甲乙酯(EMC)4：3：3的体积比将前述三者混合以获得溶剂，然后向溶剂中加入LiPF

方形锂电池10的制备方法包括步骤：将一正极片10111、一厚度为12μm的PP隔膜10112以及一负极片10113通过叠片方式形成一电芯单元1011，将55个电芯单元1011通过叠片方式形成一叠片式电芯101，将2个叠片式电芯101与铝壳进行组装，然后注入电解液，再经过老化、化成、整形、封装等工序制得方形锂电池10。

本实施例中正极片10111和负极片10113的尺寸完全相同(正极活性材料层和负极活性材料层的尺寸完全相同)。本实施例中正极片10111、负极片10113以及方形锂电池10的尺寸如下表1所示：

表1

实施例2

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的厚度分别替换为“190μm”。

实施例3

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的厚度分别替换为“180μm”。

实施例4

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的厚度分别替换为“210μm”。

实施例5

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的厚度分别替换为“215μm”。

实施例6

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的宽度分别替换为“145mm”。

实施例7

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的宽度分别替换为“155mm”。

实施例8

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的宽度分别替换为“135mm”。

实施例9

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的宽度分别替换为“165mm”。

实施例10

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的长度分别替换为“145mm”。

实施例11

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的长度分别替换为“155mm”。

实施例12

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的长度分别替换为“135mm”。

实施例13

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的长度分别替换为“165mm”。

实施例14

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的长度分别替换为“145mm”，以及将正极片和负极片的宽度分别替换为“140mm”。

实施例15

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的长度分别替换为“150mm”，以及将正极片和负极片的宽度分别替换为“140mm”。

实施例16

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的长度分别替换为“155mm”，以及将正极片和负极片的宽度分别替换为“155mm”。

实施例17

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的长度分别替换为“165mm”，以及将正极片和负极片的宽度分别替换为“135mm”。

实施例18

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将方形锂电池的厚度替换为“35mm”。

实施例19

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将方形锂电池的厚度替换为“55mm”。

实施例20

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将方形锂电池的厚度替换为“40mm”。

实施例21

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将方形锂电池的厚度替换为“50mm”。

实施例22

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将方形锂电池的宽度替换为“170mm”。

实施例23

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将方形锂电池的宽度替换为“155mm”。

实施例24

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将方形锂电池的长度替换为“165mm”。

实施例25

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将方形锂电池的长度替换为“185mm”。

实施例26

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极活性材料层101113中的“Li

其中，Li

实施例27

本实施例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本实施例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极活性材料层101113中的“Li

其中，Li

对比例1

本对比例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本对比例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的厚度分别替换为“250μm”。

对比例2

本对比例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本对比例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的宽度分别替换为“110mm”。

对比例3

本对比例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本对比例中方形锂电池的区别之处仅在于：将正极片和负极片的长度分别替换为“110mm”。

对比例4

本对比例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本对比例中方形锂电池的区别之处仅在于：将方形锂电池的宽度替换为“140mm”。

对比例5

本对比例提供了一种方形锂电池，相较于实施例1中提供的方形锂电池，本对比例中方形锂电池的区别之处仅在于：将方形锂电池的长度替换为“150mm。

实验例1

分别对实施例1至实施例17、实施例26以及对比例1至对比例3中方形锂电池的电芯交流内阻进行检测(25℃)，检测结果如下表2所示：

表2

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由表2可知，相较于对比例1至对比例3中方形锂电池的电芯交流内阻(25℃)，实施例1至实施例26中方形锂电池的电芯交流内阻(25℃)较小。

实验例2

分别对实施例1至实施例26以及对比例1至对比例5中的方形锂电池进行电性能测试和热失控测试，其中，电性能测试方法包括步骤：将每一方形锂电池在25℃下以0.2C倍率恒流恒压-充电至4.2V，其中恒压充电截止电流为0.02C，随后以0.2C恒流-放电直至电压达到2.5V，获得在25℃、0.2C倍率条件下的首次放电容量和首次充电容量，并计算获得各个方形锂电池在25℃、0.2C倍率条件下的首次充放电效率(首次放电容量对首次充电容量的比值×100％)。热失控测试的检测方法参照GB38032-2020附录A热失控测试方法进行。

检测结果如下表3所示：

表3

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由表2和表3可知，相较于对比例1至对比例5中方形锂电池，实施例1至实施例26中方形锂电池的综合性能更佳。由此可知，在方形锂电池中，在正极片的长度和负极片的长度分别控制在135mm～165mm的范围内，以及正极片的宽度和负极片的宽度分别控制在135mm～165mm范围内，以及正极片的厚度和负极片的厚度分别控制在190μm～210mm范围内，以及方形锂电池的长度控制在165mm～185mm范围内，以及方形锂电池的宽度控制在155mm～170mm范围内，以及方形锂电池的厚度控制在35mm～55mm范围内，能够确保方形锂电池的电芯具有可接受的内阻，并且能够提升方形锂电池的实际容量、能量密度、倍率性能和循环稳定性，并且方形锂电池具有良好的安全性。

以上对本发明实施例所提供的一种叠片式电芯、方形锂电池、电池包及应用进行了详细介绍。本文中使用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述每一实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的脱离本发明各实施例的技术方案的范围。