安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鋰離子動(dòng)力電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池。包括正極、隔膜、負(fù)極和電解液，負(fù)極包括負(fù)極集流體和負(fù)極活性材料層，負(fù)極活性材料層包括負(fù)極活性材料和導(dǎo)電物質(zhì)，負(fù)極活性材料為鈦酸鋰，負(fù)極容量與正極容量的比值為0.65-0.68。這種鋰離子動(dòng)力電池有效提高電池的循環(huán)壽命、電池的安全性能和電池大電流充放電性能。
【專利說(shuō)明】安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子動(dòng)力電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子動(dòng)力電池是20世紀(jì)開(kāi)發(fā)成功的新型高能電池。鋰離子動(dòng)力電池具有電壓高，能量密度大，循環(huán)性能好，自放電小，無(wú)記憶效應(yīng)，工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。一般鋰離子動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)為:以疊片形式，將正極片、隔膜、負(fù)極片相間而形成的電芯(或者以卷繞形式制作電芯)，然后連接外部端子，放入硬殼(例如塑殼、鋼殼、鋁殼)或者鋁塑膜中，注入電解液。而目前的鋰離子動(dòng)力電池存在著循環(huán)壽命短、安全性能差等問(wèn)題。為了增加電池循環(huán)壽命，傳統(tǒng)的方法是通過(guò)調(diào)整正負(fù)極配方，增加粘結(jié)劑含量來(lái)達(dá)到目的。但是隨著粘結(jié)劑含量的增加，電池內(nèi)阻會(huì)逐漸增大，導(dǎo)致電池的發(fā)熱量增大。為了提高電池的安全性能，傳統(tǒng)的方法是在電解液中添加阻燃添加劑，或者采用PP、PE、PP-PE-PP涂層隔膜。電解液中添加阻燃添加劑在一定程度上使得安全性能得到提高，但是導(dǎo)致電解液電導(dǎo)率下降，影響電池的放電性能。如果采用PP、PE、PP-PE-PP涂層隔膜，雖然有效地增加電池的安全使用性，但是常規(guī)PP、PE、PP-PE-PP隔膜的熔點(diǎn)為160°C左右，經(jīng)過(guò)涂層處理后熔點(diǎn)上升至180°C左右，安全性能改善有限。
[0003]一個(gè)申請(qǐng)?zhí)枮?00910032833.5，申請(qǐng)日為2009-06-04的發(fā)明專利提供了一種鋰
離子動(dòng)力電池，它包括外殼和疊層電芯，外殼封裝在疊層電芯的外面，疊層電芯包括有負(fù)極片、正極片和絕緣隔膜，負(fù)極極耳接頭下部的兩側(cè)設(shè)置有極耳夾板，負(fù)極片通過(guò)穿在極耳夾板上的固定件與負(fù)極極耳接頭相連接，正極極耳接頭下部的兩側(cè)也設(shè)置有極耳夾板，正極片通過(guò)穿在極耳夾板上的固定件與正極極耳接頭相連接，所有的負(fù)極片形狀相同，所有的正極片形狀相同。本發(fā)明加工工藝簡(jiǎn)單，成本低；循環(huán)壽命得到一定增加，安全性得到了有限的提高，但是仍然存在上述所說(shuō)的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服目前的鋰離子動(dòng)力電池存在的循環(huán)壽命短、安全性能差的問(wèn)題以及對(duì)這些問(wèn)題的解決方法存在不足的問(wèn)題，提供了一種安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池。
[0005]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池，包括正極、隔膜、負(fù)極和電解液，負(fù)極包括負(fù)極集流體和負(fù)極活性材料層，負(fù)極活性材料層包括負(fù)極活性材料和導(dǎo)電物質(zhì)，負(fù)極活性材料為鈦酸鋰，負(fù)極容量與正極容量的比值為0.65-0.68，所述負(fù)極集流體為電解銅箔，厚度范圍為4-5 μ m,純度> 99% ;負(fù)極活性材料層的密度為250-280g/m2，所述正極包括正極集流體和正極活性材料層，正極集流體為壓延鋁箔，厚度范圍為3-5 μ m,純度> 99% ;正極活性材料層的密度為330-350g/m2。[0006]傳統(tǒng)鋰離子動(dòng)力電池采用石墨材料作為負(fù)極，電池充電時(shí)，鋰離子會(huì)與石墨形成CxLi化合物。當(dāng)電池發(fā)生被異物刺破等異常情況下，CxLi化合物極易與空氣中的氧氣、水分發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大量熱量，從而失效發(fā)生火災(zāi)；而且在循環(huán)過(guò)程中，石墨膨脹程度為6-10%，影響電池循環(huán)性能。而采用鈦酸鋰作為負(fù)極材料，電池充電時(shí)，鋰離子會(huì)與鈦酸鋰形成Li7Ti5O12化合物。此化合物非常穩(wěn)定，即使電池發(fā)生意外，也不會(huì)與氧氣、水分發(fā)生副反應(yīng)，不產(chǎn)生熱量。因此負(fù)極采用鈦酸鋰材料能夠很大程度提高鋰離子動(dòng)力電池的安全性能。
[0007]目前將鈦酸鋰作為負(fù)極的電池，通常是設(shè)計(jì)鈦酸鋰過(guò)量，即負(fù)極容量過(guò)量。因此在電池充放電循環(huán)循環(huán)過(guò)程中，鈦酸鋰材料沒(méi)有完全參與反應(yīng)，就會(huì)在循環(huán)過(guò)程中不斷產(chǎn)生氣體。而產(chǎn)生的氣體對(duì)電池的安全又造成了威脅。本專利通過(guò)設(shè)計(jì)正極材料過(guò)量，使得鈦酸鋰材料能夠完全參加反應(yīng)，可以從避免電池循環(huán)過(guò)程中不斷產(chǎn)生氣體的可能性，進(jìn)而提高了電池的安全性。
[0008]本發(fā)明將正極容量過(guò)量，并設(shè)定負(fù)極容量與正極容量的比值為0.6-0.75。其中比值為0.6-0.75是最關(guān)鍵的控制技術(shù)，首先，在此比值范圍內(nèi)，可以讓鈦酸鋰材料全部參加反應(yīng)，避免循環(huán)過(guò)程中不斷產(chǎn)生氣體；然后可以保證電池優(yōu)秀的循環(huán)性能；其次還能保證電池保持較高的能量密度。如果比值太高，不能保證鈦酸鋰材料在循環(huán)過(guò)程中完全參加反應(yīng)，從而可能會(huì)有氣體產(chǎn)生，降低安全性。如果比值太低，不僅會(huì)導(dǎo)致電池能量密度太低，還會(huì)在循環(huán)過(guò)程中導(dǎo)致鈦酸鋰相對(duì)電位降低，影響電池循環(huán)性能。通過(guò)優(yōu)化正、負(fù)極容量配t匕，使鈦酸鋰負(fù)極表面生成SEI膜，提高高溫循環(huán)循環(huán)性能，抑制脹氣現(xiàn)象。
[0009]目前研究的鈦酸鋰電池，通常使用鋁箔作為集流體。但是鋁箔導(dǎo)電性能較差，為了提高電池的大電流放電性能，使用導(dǎo)電性更好的銅箔。使用鋁箔作為集流體時(shí)，在充電時(shí)可能會(huì)發(fā)生嵌鋰現(xiàn)象，影響電池循環(huán)性能。銅箔分為壓延銅箔和電解銅箔:使用電解銅箔，可以有效提聞極片的粘結(jié)力，從而提聞電池的循環(huán)性能。
[0010]如果厚度過(guò)大，雖然電池大電流放電性能好，但是成本增加，同時(shí)降低電池能量密度。厚度過(guò)小，電池大電流放電性能受影響。通過(guò)控制銅箔的厚度，并結(jié)合正極容量過(guò)量促使電池發(fā)揮最佳性能。
[0011]負(fù)極活性材料層的密度為250-280g/m2，之所以選這個(gè)密度范圍，是因?yàn)槊芏冗^(guò)小，負(fù)極容量不足，密度過(guò)大，電池容易導(dǎo)致不穩(wěn)定，并且密度過(guò)小的情況下循環(huán)性能會(huì)變差。
[0012]正極活性材料層的密度之所以選這個(gè)密度范圍，是因?yàn)槊芏冗^(guò)小，正極容量不足，密度過(guò)大，電池容易導(dǎo)致不穩(wěn)定，并且密度過(guò)小的情況下循環(huán)性能會(huì)變差。
[0013]作為優(yōu)選，所述正極活性材料層包括正極活性材料和導(dǎo)電物質(zhì)，正極活性材料為鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁中的一種或幾種。
[0014]作為優(yōu)選，導(dǎo)電物質(zhì)為導(dǎo)電炭黑、碳納米管、鱗狀石墨、石墨烯和氣相生長(zhǎng)碳纖維中的一種或幾種，導(dǎo)電物質(zhì)占正極活性材料或負(fù)極活性材料的質(zhì)量百分比為3-10%。
[0015]通過(guò)將導(dǎo)電物質(zhì)與鈦酸鋰接觸，提高電池的電子導(dǎo)電率，從而降低電池內(nèi)阻，減小極化，提高電池的循環(huán)性能和大電流充放電性能。
[0016]作為優(yōu)選，導(dǎo)電炭黑的粒徑為30-60nm，碳納米管的直徑為20_50nm，石墨烯的直徑為10_50nm,氣相生長(zhǎng)碳纖維的直徑為50_400nm。
[0017]作為優(yōu)選，所述電解液包括六氟磷酸鋰、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙稀酯中的一種或幾種。
[0018]作為優(yōu)選，所述隔膜采用具有微孔結(jié)構(gòu)且厚度為12_40μπι的PP、PE、PP-PE-PP結(jié)構(gòu)的任何一種，隔膜的孔隙率為30-80%。
[0019]孔隙率如果過(guò)大，隔膜的強(qiáng)度太差，容易破損；過(guò)小，會(huì)影響電解液的吸收，影響電池的循環(huán)性能和大電流充放電性能。
[0020]作為優(yōu)選，所述負(fù)極和正極均還包括粘結(jié)劑和溶劑，粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯，溶劑為N-N-二甲基吡咯烷酮。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是:通過(guò)使用鈦酸鋰，可以減緩負(fù)極膨脹，有效提高電池的循環(huán)壽命，同時(shí)提高電池的安全性能；通過(guò)使用電解銅箔作為負(fù)極集流體，可以提高電池大電流充放電性能，防止充電過(guò)程中負(fù)極集流體發(fā)生副反應(yīng)；通過(guò)優(yōu)化正、負(fù)極容量配比，提高高溫循環(huán)循環(huán)性能，抑制脹氣現(xiàn)象。本發(fā)明制備的電池不僅循環(huán)性能好，而且安全性高。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述說(shuō)明。
[0023]如果無(wú)特殊說(shuō)明，本發(fā)明的實(shí)施例中所采用的原料均為本領(lǐng)域常用的原料，實(shí)施例中所采用的方法，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0024]同時(shí)實(shí)施例1-4和對(duì)比例I中的正極活性材料層的密度為330_350g/m2之間選取，負(fù)極活性材料層的密度為250-280g/m2之間選取，對(duì)比2的正極活性材料層的密度選150g/m2,負(fù)極活性材料層的密度為150g/m2。
[0025]實(shí)施例1:
制備正極極片:混合90重量份的鎳鈷錳酸鋰，2重量份的導(dǎo)電炭黑SP，0.7重量份的碳納米管CNT，以及5重量份的聚偏氟乙烯，并添加100重量份的N-N-二甲基吡咯烷酮攪拌形成漿液，均勻的涂覆在厚度為8 μ m的正極基流體壓延鋁箔上，干燥后用碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，制成正極極片。
[0026]制備負(fù)極極片:混合90重量份的鈦酸鋰，I重量份的導(dǎo)電炭黑SP，以及8重量份的聚偏氟乙烯，并添加110重量份的N-N- 二甲基吡咯烷酮攪拌形成漿液，均勻的涂覆在10 μ m厚的負(fù)極基流體電解銅箔上，干燥后用碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，制成負(fù)極極片。
[0027]負(fù)極容量/正極容量=0.75。
[0028]準(zhǔn)備隔膜:隔膜采用厚度為40微米孔隙率為30%的微孔復(fù)合膜(PP-PE-PP)。
[0029]準(zhǔn)備電解液:電解液采用1.3mol/L的六氟磷酸鋰溶解到碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的有機(jī)溶劑混合物中，其中碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的體積比為(40:52:5:3)。
[0030]準(zhǔn)備外殼:外殼采用鋁塑膜，鋁塑膜采用厚度為152微米具有尼龍層、粘結(jié)層、PP層、粘結(jié)層、鋁箔、粘結(jié)層、PP層層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。
[0031]準(zhǔn)備外接端子:正極端子采用0.2毫米厚的鋁材質(zhì)極耳，負(fù)極端子采用0.2毫米后的銅鍍鎳極耳，銅鍍層3微米。
[0032]制備電池:以疊片形式，將正極極片、隔膜、負(fù)極極片相間疊片形成電芯，雙向焊接極耳；然后進(jìn)行鋁塑膜熱封，注入電解液，熱封封口 ；依次進(jìn)行擱置-預(yù)充-抽空-化成-分容，制成IOAh鋰離子動(dòng)力電池。
[0033]實(shí)施例2:
制備正極極片:混合90重量份的鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰混合物(3:7)，2重量份的導(dǎo)電炭黑SP，3重量份的碳納米管CNT，以及6重量份的聚偏氟乙烯，并添加100重量份的N-N- 二甲基吡咯烷酮攪拌形成漿液，均勻的涂覆在在厚度為10 μ m的正極基流體壓延鋁箔上，干燥后用碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，制成正極極片。
[0034]制備負(fù)極極片:混合90重量份的鈦酸鋰，2.7重量份的導(dǎo)電炭黑SP，以及8重量份的聚偏氟乙烯，并添加110重量份的N-N- 二甲基吡咯烷酮攪拌形成漿液，均勻的涂覆在6 μ m厚的負(fù)極基流體電解銅箔上，干燥后用碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，制成負(fù)極極片。
[0035]負(fù)極容量/正極容量=0.65。
[0036]準(zhǔn)備隔膜:隔膜采用厚度為30微米孔隙率為60%的微孔復(fù)合膜(PE)。
[0037]準(zhǔn)備電解液:電解液采用1.3mol/L的六氟磷酸鋰溶解到碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的有機(jī)溶劑混合物中，其中碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的體積比為(40:52:5:3)。
[0038]準(zhǔn)備外殼:外殼采用鋁塑膜，鋁塑膜采用厚度為152微米具有尼龍層、粘結(jié)層、PP層、粘結(jié)層、鋁箔、粘結(jié)層、PP層層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。
[0039]準(zhǔn)備外接端子:正極端子采用0.2毫米厚的鋁材質(zhì)極耳，負(fù)極端子采用0.2毫米銅鍍鎳極耳，銅鍍層3微米。
[0040]準(zhǔn)備電池:以疊片形式，將正極極片、隔膜、負(fù)極極片相間疊片形成電芯，雙向焊接極耳；然后進(jìn)行鋁塑膜熱封，注入電解液，熱封封口 ；依次進(jìn)行擱置-預(yù)充-抽空-化成-分容，制成IOAh鋰離子動(dòng)力電池。
[0041]實(shí)施例3:
制備正極極片:混合90重量份的鈷酸鋰，2重量份的導(dǎo)電炭黑SP，3重量份的氣相生長(zhǎng)碳纖維，以及6重量份的聚偏氟乙烯，并添加120重量份的N-N- 二甲基吡咯烷酮攪拌形成漿液，均勻的涂覆在在厚度為6μπι的正極基流體壓延鋁箔上，干燥后用碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，制成正極極片。
[0042]制備負(fù)極極片:混合90重量份的鈦酸鋰，2重量份的導(dǎo)電炭黑SP，4重量份的鱗狀石墨，以及8重量份的聚偏氟乙烯，并添加110重量份的N-N- 二甲基吡咯烷酮攪拌形成漿液，均勻的涂覆在6 μ m厚的負(fù)極基流體電解銅箔上，干燥后用碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，制成負(fù)極極片。
[0043]負(fù)極容量/正極容量=0.70。
[0044]準(zhǔn)備隔膜:隔膜采用厚度為20微米孔隙率為38%的微孔復(fù)合膜(PE)。
[0045]準(zhǔn)備電解液:電解液采用1.3mol/L的六氟磷酸鋰溶解到碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的有機(jī)溶劑混合物中，其中碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的體積比為(40:52:5:3)。
[0046]準(zhǔn)備外殼:外殼采用鋁塑膜，鋁塑膜采用厚度為152微米具有尼龍層、粘結(jié)層、PP層、粘結(jié)層、鋁箔、粘結(jié)層、PP層層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。
[0047]準(zhǔn)備外接端子:正極端子采用0.2毫米厚的鋁材質(zhì)極耳，負(fù)極端子采用0.2毫米銅鍍鎳極耳，銅鍍層3微米。[0048]準(zhǔn)備電池:以疊片形式，將正極極片、隔膜、負(fù)極極片相間疊片形成電芯，雙向焊接極耳；然后進(jìn)行鋁塑膜熱封，注入電解液，熱封封口 ；依次進(jìn)行擱置-預(yù)充-抽空-化成-分容，制成IOAh鋰離子動(dòng)力電池。
[0049]實(shí)施例4:
制備正極極片:混合90重量份的鎳鈷鋁二元材料、鎳鈷錳酸鋰混合物(2:8)，6重量份的導(dǎo)電炭黑SP，3重量份的石墨烯，以及6重量份的聚偏氟乙烯，并添加120重量份的N-N- 二甲基吡咯烷酮攪拌形成漿液，均勻的涂覆在在厚度為7 μ m的正極基流體壓延鋁箔上，干燥后用碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，制成正極極片。
[0050]制備負(fù)極極片:混合90重量份的鈦酸鋰，2重量份的導(dǎo)電炭黑SP，2重量份的氣相生長(zhǎng)碳纖維，以及8重量份的聚偏氟乙烯，并添加110重量份的N-N- 二甲基吡咯烷酮攪拌形成漿液，均勻的涂覆在8 μ m厚的負(fù)極基流體電解銅箔上，干燥后用碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，制成負(fù)極極片。
[0051]負(fù)極容量/正極容量=0.60。
[0052]準(zhǔn)備隔膜:隔膜采用厚度為12微米孔隙率為80%的微孔復(fù)合膜(PP)。
[0053]準(zhǔn)備電解液:電解液采用1.3mol/L的六氟磷酸鋰溶解到碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的有機(jī)溶劑混合物中，其中碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的體積比為(40:52:5:3)。
[0054]準(zhǔn)備外殼:外殼采用鋁塑膜，鋁塑膜采用厚度為152微米具有尼龍層、粘結(jié)層、PP層、粘結(jié)層、鋁箔、粘結(jié)層、PP層層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。
[0055]準(zhǔn)備外接端子:正極端子采用0.2毫米厚的鋁材質(zhì)極耳，負(fù)極端子采用0.2毫米銅鍍鎳極耳，銅鍍層3微米。
[0056]準(zhǔn)備電池:以疊片形式，將正極極片、隔膜、負(fù)極極片相間疊片形成電芯，雙向焊接極耳；然后進(jìn)行鋁塑膜熱封，注入電解液，熱封封口 ；依次進(jìn)行擱置-預(yù)充-抽空-化成-分容，制成IOAh鋰離子動(dòng)力電池。
[0057]對(duì)比例I
制備正極極片:混合90重量份的鎳鈷錳酸鋰，2重量份的導(dǎo)電炭黑SP，3重量份的碳納米管CNT，以及5重量份的聚偏氟乙烯，并添加100重量份的N-N-二甲基吡咯烷酮攪拌形成漿液，均勻的涂覆在正極基流體壓延鋁箔上，干燥后用碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，制成正極極片。
[0058]制備負(fù)極極片:混合90重量份的人造石墨，2重量份的導(dǎo)電炭黑SP，以及8重量份的聚偏氟乙烯，并添加110重量份的N-N-二甲基吡咯烷酮攪拌形成漿液，均勻的涂覆在10 μ m厚的負(fù)極基流體電解銅箔上，干燥后用碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，制成負(fù)極極片。
[0059]負(fù)極容量/正極容量=1.20。
[0060]準(zhǔn)備隔膜:隔膜采用厚度為40微米的微孔復(fù)合膜(PP-PE-PP)。
[0061]準(zhǔn)備電解液:電解液采用1.3mol/L的六氟磷酸鋰溶解到碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的有機(jī)溶劑混合物中，其中碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的體積比為(40:52:5:3)。
[0062]準(zhǔn)備外殼:外殼采用鋁塑膜，鋁塑膜采用厚度為152微米具有尼龍層、粘結(jié)層、PP層、粘結(jié)層、鋁箔、粘結(jié)層、PP層層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。
[0063]準(zhǔn)備外接端子:正極端子采用0.2毫米厚鋁材質(zhì)極耳，負(fù)極端子采用0.2毫米銅鍍鎳極耳，銅鍍層3微米。
[0064]準(zhǔn)備電池:以疊片形式，將正極極片、隔膜、負(fù)極極片相間疊片形成電芯，雙向焊接極耳；然后進(jìn)行鋁塑膜熱封，注入電解液，熱封封口 ；依次進(jìn)行擱置-預(yù)充-抽空-化成-分容，制成IOAh鋰離子動(dòng)力電池。
[0065]對(duì)比例2
在對(duì)比例I的基礎(chǔ)上，正極活性材料層的密度選150 g/m2，負(fù)極活性材料層的密度為150g/m2。
[0066]性能表征
1、安全針刺性能測(cè)試:
將上述各實(shí)施例和對(duì)比例I和2制得的電池各取15只測(cè)定5串安全針刺實(shí)驗(yàn)。測(cè)定方法為:將5串電池充滿電，分為3組，然后使用直徑為5_的鋼針以20-30mm/min的速度將電池刺穿壓。
[0067]安全性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。從表中可知，各實(shí)施例只出現(xiàn)冒煙等現(xiàn)象，但是對(duì)比例I和2出現(xiàn)起火狀況。各實(shí)施例的測(cè)試結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)比例I和2，這說(shuō)明采用鈦酸鋰負(fù)極材料有利于提高電池的針刺安全性能。
[0068]、55 °C循環(huán)壽命性能測(cè)試:
將上述對(duì)比例1、2和實(shí)施例制得的電池各取2只測(cè)定1000次循環(huán)后的容量剩余率。測(cè)定方法為:在55°C環(huán)境下將電流以20A恒定電流充電至滿電態(tài)，然后轉(zhuǎn)恒壓充電，截至電流500mA ;擱置5分鐘，以20A恒定電流放電至截止電壓，測(cè)定得到電池的初始放電容量；擱置5分鐘后，重復(fù)上述步驟1000次，作連續(xù)的充放電測(cè)試，得到電池1000次循環(huán)后的容量剩余率，按照下式計(jì)算1000次循環(huán)后電池的容量剩余率。
[0069]容量剩余率=1000次循環(huán)后放電容量/初始放電容量X 100%。
[0070]循環(huán)壽命性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。從表中可知，各實(shí)施例在1000次循環(huán)后的容量剩余率在95.8%-97.5%之間，而對(duì)比例I在1000次循環(huán)后的容量剩余率只有大約76.2%。實(shí)施例在循環(huán)1000次之后厚度膨脹在1.8-2.7%，小于對(duì)比例I的3.6%。實(shí)施例的測(cè)試結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)比例1，這說(shuō)明采用鈦酸鋰有利于提高電池的循環(huán)壽命。
[0071]上述實(shí)施例只是用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明的內(nèi)容，不能構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。盡管發(fā)明人已經(jīng)對(duì)本發(fā)明做了較為詳細(xì)地列舉，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)
【發(fā)明內(nèi)容】
部分和實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，能對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或/和補(bǔ)充或采用類似的方式來(lái)替代是顯然的。
[0072]表1
【權(quán)利要求】
1.一種安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池，包括正極、隔膜、負(fù)極和電解液，負(fù)極包括負(fù)極集流體和負(fù)極活性材料層，負(fù)極活性材料層包括負(fù)極活性材料和導(dǎo)電物質(zhì)，其特征在于，負(fù)極活性材料為鈦酸鋰，負(fù)極容量與正極容量的比值為0.65-0.68 ;所述負(fù)極集流體為電解銅箔，厚度范圍為4-5 μ m,純度> 99% ;負(fù)極活性材料層的密度為250-280g/m2，正極包括正極集流體和正極活性材料層，正極集流體為壓延鋁箔，厚度范圍為3-5 μ m,純度> 99% ；正極活性材料層的密度為330-350g/m2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池，其特征在于，所述正極活性材料層包括正極活性材料和導(dǎo)電物質(zhì)，正極活性材料為鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池，其特征在于，導(dǎo)電物質(zhì)為導(dǎo)電炭黑、碳納米管、鱗狀石墨、石墨烯和氣相生長(zhǎng)碳纖維中的一種或幾種，導(dǎo)電物質(zhì)占正極活性材料或負(fù)極活性材料的質(zhì)量百分比為3-10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池，其特征在于，導(dǎo)電炭黑的粒徑為30_60nm,碳納米管的直徑為20_50nm,石墨烯的直徑為10_50nm,氣相生長(zhǎng)碳纖維的直徑為50-400nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池，其特征在于，所述電解液包括六氟磷酸鋰、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙稀酯中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池，其特征在于，所述隔膜采用具有微孔結(jié)構(gòu)且厚度為12-40 μ m的PP、PE、PP-PE-PP結(jié)構(gòu)的任何一種，隔膜的孔隙率為30-80%ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全性能良好的鋰離子動(dòng)力電池，其特征在于，所述負(fù)極和正極均還包括粘結(jié)劑和溶劑，粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯，溶劑為N-N- 二甲基吡咯烷酮。
【文檔編號(hào)】H01M4/485GK103746139SQ201310663900
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】馬偉華, 潘美姿, 馬興立, 顏雪冬 申請(qǐng)人:寧波維科電池股份有限公司