江苏睿恩新能源科技有限公司

本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其是一种21650圆柱锂离子电池。该电池的正极极片和负极极片的膜片电阻R和R分别为0.3~1.5Ω·cm和1×10~8×10Ω·cm；正极极片和负极极片的孔阻抗Z和Z分别为1~8 Ω·cm和2~10 Ω·cm；正极极片和负极极片的孔隙率P和P分别为15~30%和25~40%；所述21650圆柱锂离子电池在25℃条件下、8C倍率放电的容量保持率为C%，C满足C≥75%，且，其中，k的范围为0.5~2.0，k的范围为0.3~1.5。本申请通过构建极片膜片电阻、孔阻抗、孔隙率与电芯倍率性能的定量关联公式，将极片微观电化学参数与电芯宏观倍率性能进行跨层级耦合，实现了极片设计对电芯性能的可预测性优化。

本发明公开了一种21650型锂离子电芯和用电设备。该21650型锂离子电芯中，集流盘与全极耳的总接触面积为A，锂离子电芯的端部集流阻抗为R，在25℃、0.2C放电条件下的放电容量为C，在25℃、30%‑50%荷电状态下的交流内阻为R，满足：A/C为14.0mm/Ah‑24.0mm/Ah；R/R为0.14‑0.34；R×C为2.2mΩ·Ah‑4.6mΩ·Ah。本发明使5Ah级21650短高电芯在端部空间受限条件下，仍能够降低高倍率放电时的端部集流损耗、直流内阻和温升。

本发明提供了一种圆柱锂离子电池及其制备方法、应用，该圆柱锂离子电池的等效正极面容量Q为1.80mAh/cm‑2.25mAh/cm，双面等效正极面电流密度J为18mA/cm‑22.04mA/cm、J为22mA/cm‑27.55mA/cm以及J为27mA/cm‑33.06mA/cm，正极料区长度L为1500mm‑1850mm，正极料区宽度W为59mm‑62mm，负极料区长度L大于正极料区长度L，负极料区宽度W大于正极料区宽度W。本发明通过协同设计料区长度、活性面积、等效面容量、面电流密度、负极相对长度及材料体系，达到了提升高倍率放电、恒功率输出和大倍率循环性能的技术效果。

本发明公开了一种21650圆柱形锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。该电池的卷芯高度Hj为61.1mm~62.9mm，中心针直径D为3.3mm~3.7mm；负极极片中，硅碳复合材料中Si%为10%~18%，负极极片的面密度An为12mg/cm~16mg/cm，充电N/P比为1.03~1.08；35≤SSC=(Si%×An×Hj÷10)/(N/P×D)≤136；D为中心针占据的无效空间系数，Hj/D为卷芯中有效活性物质沿轴向的填充效率。该21650圆柱形锂离子电池在保证高首效和长循环寿命的前提下，实现了高能量密度与低膨胀率的平衡。其中，SSC为无量纲的硅碳容量利用效率指数。