一種防止過(guò)放電的鋰電池碳負(fù)極的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防止過(guò)放電的鋰電池碳負(fù)極，用于解決現(xiàn)有碳負(fù)極容量消耗殆盡，電位會(huì)迅速上升，進(jìn)而發(fā)生負(fù)極集流體銅的溶解和在正極表面的析出的問(wèn)題。本發(fā)明包括集流體，集流體的兩面涂覆有經(jīng)過(guò)真空干燥的負(fù)極漿料層，所述負(fù)極漿料層由碳活性材料、過(guò)放電功能添加劑、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合而成；過(guò)放電功能添加劑為鈦酸鋰。本發(fā)明使得碳負(fù)極電池在放電下限電壓以后還有一部分容量，從而可以避免因?yàn)檫^(guò)放導(dǎo)致的集流體銅溶解和析出，提高了電池的儲(chǔ)存壽命和使用壽命。
【專利說(shuō)明】—種防止過(guò)放電的鋰電池碳負(fù)極
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種防止過(guò)放電的鋰電池碳負(fù)極。
【背景技術(shù)】
[0002]碳素類材料包括石墨、中間相碳微球、軟碳、硬碳，由于其來(lái)源廣泛，電化學(xué)克容量高，電極電位低，是目前鋰離子電池應(yīng)用最為廣泛的負(fù)極材料。
[0003]炭素負(fù)極與鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰等正極組成鋰離子電池，當(dāng)電池放電到下限電壓以后，由于碳負(fù)極容量消耗殆盡，電位會(huì)迅速上升，進(jìn)而發(fā)生負(fù)極集流體銅的溶解和在正極表面的析出。電池在長(zhǎng)期儲(chǔ)存中也會(huì)有類似情況出現(xiàn)。銅溶解和析出造成電池循環(huán)壽命降低和充放電性能衰減。
[0004]鋰電池電池在成組使用時(shí)，過(guò)放的情況更加明顯。單體電池一致性受制造水平的影響，容量、電壓、內(nèi)阻、自放電很難做到完全一致。因此低容量、低電壓、高內(nèi)阻、高自放電的電池會(huì)被優(yōu)先放過(guò)；同時(shí)，不同電池循環(huán)衰減不一致也會(huì)加劇過(guò)放現(xiàn)象。
[0005]基于以上原因，有必要提供一種能防止碳負(fù)極鋰電池過(guò)放電現(xiàn)象的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有鋰電池存在的不足，提供一種能夠防止過(guò)放電，提高鋰電池儲(chǔ)存壽命和使用壽命的鋰電池碳負(fù)極。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種防止過(guò)放電的鋰電池碳負(fù)極，其特征在于，包括集流體，集流體的兩面涂覆有經(jīng)過(guò)真空干燥的負(fù)極漿料層，所述負(fù)極漿料層由碳活性材料、過(guò)放電功能添加劑、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合而成；過(guò)放電功能添加劑為鈦酸鋰。
[0008]進(jìn)一步地，所述碳活性材料、過(guò)放電功能添加劑、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照如下重量分混合:
碳活性材料85— 99份
過(guò)放電功能添加劑 I?15份 導(dǎo)電劑0.5?5份
粘結(jié)劑0.5?5份。
[0009]進(jìn)一步地，所述碳活性材料為石墨、中間相碳微球、軟碳、硬碳中的一種或者幾種的組合。
[0010]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電劑為納米碳粉、碳納米管、氣相沉積碳纖維、石墨烯中的一種或者幾種的組合。
[0011]進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑為丁苯橡膠、羧羥基纖維素鈉、聚偏二氟乙烯中的一種或者幾種的組合。
[0012]進(jìn)一步地，所述集流體為銅箔。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果: 通過(guò)在炭負(fù)極中加入一定量的高電位的鈦酸鋰使得碳負(fù)極電池在放電下限電壓以后還有一部分容量，從而可以避免因?yàn)檫^(guò)放導(dǎo)致的集流體銅溶解和析出，提高了電池的儲(chǔ)存壽命和使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是實(shí)施例一、實(shí)施例二、對(duì)比例I和對(duì)比2進(jìn)行的測(cè)試1(常溫下0.5C充電到
4.2V，然后在4.2V下恒壓到0.02C ;再將電池0.5C放電2.0V)得到的放電曲線圖；
圖2是實(shí)施例一、實(shí)施例二、對(duì)比例I和對(duì)比2進(jìn)行的測(cè)試3(將電池組成4串電池組，在常溫和沒有單電芯過(guò)放保護(hù)裝置的條件下，以0.7C充電、3C放電進(jìn)行充放電循環(huán)，電壓范圍為10.0V-16.8V)得到的循環(huán)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，并不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的其他所用實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]本發(fā)明的防止過(guò)放電的鋰電池碳負(fù)極，包括集流體，集流體的兩面涂覆有經(jīng)過(guò)真空干燥的負(fù)極漿料層，負(fù)極漿料層由碳活性材料、過(guò)放電功能添加劑、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合而成；過(guò)放電功能添加劑為鈦酸鋰。
[0017]進(jìn)一步地，所述的碳活性材料、過(guò)放電功能添加劑、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照如下重量分混合:
碳活性材料85— 99份
過(guò)放電功能添加劑 I?15份 導(dǎo)電劑0.5?5份
粘結(jié)劑0.5?5份
進(jìn)一步地，所述碳活性材料為石墨、中間相碳微球、軟碳、硬碳中的一種或者幾種的組
口 ο
[0018]進(jìn)一步地,所述導(dǎo)電劑為納米碳粉(Super P)、碳納米管(CNT)、氣相沉積碳纖維(VGCF )、石墨烯中的一種或者幾種的組合。
[0019]進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑為丁苯橡膠(SBR)、羧羥基纖維素鈉(CMC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)中的一種或者幾種的組合。
[0020]進(jìn)一步地，所述集流體為銅箔。
[0021]鈦酸鋰作為新一代的鋰離子電池負(fù)極材料，其脫嵌鋰電位在1.5V (VS.Li/Li+)，與相同的正極材料組成全電池，鈦酸鋰電池的放電平臺(tái)電壓比碳材料電池低約1.2?
1.4V。因此，基于鈦酸鋰和炭素材料的差別，可以使鈦酸鋰成為防止金屬箔集流體被過(guò)放電的保護(hù)材料。
[0022]通過(guò)在炭負(fù)極中加入一定量的高電位的鈦酸鋰，使得碳負(fù)極電池在放電下限電壓以后還有一部分容量，從而可以避免因?yàn)檫^(guò)放導(dǎo)致的集流體銅溶解和析出，提高了電池的儲(chǔ)存壽命和使用壽命。
[0023]實(shí)施例一將石墨、鈦酸鋰、Super P、CMC、SBR按照90:5:2:1.0:2.0的質(zhì)量比混合，溶解在去離子水里，均勻攪拌制成負(fù)極漿料，然后按照單面90g/m2的面密度涂布于銅箔雙面上，85攝氏度真空干燥10小時(shí)，然后碾壓、裁切制成碳負(fù)極。
[0024]實(shí)施例二
將中間相碳微球、鈦酸鋰、Super P、CMC、SBR按照90:5:2:1.0:2.0的質(zhì)量比混合，溶解在去離子水里，均勻攪拌制成負(fù)極漿料，然后按照單面90g/m2的面密度涂布于銅箔雙面上，85攝氏度真空干燥10小時(shí)，然后碾壓、裁切制成碳負(fù)極。
[0025]對(duì)比例I
負(fù)極的制備:將石墨、Super P、CMC、SBR按照95:2:1.0:2.0的質(zhì)量比混合，溶解在去離子水里，均勻攪拌制成負(fù)極漿料，然后按照單面90g/m2的面密度涂布于銅箔雙面上，85攝氏度真空干燥10小時(shí)，然后碾壓、裁切制成碳負(fù)極。
[0026]對(duì)比例2
負(fù)極的制備:將中間相碳微球、Super P、CMC、SBR按照95:2:1.0:2.0的質(zhì)量比混合，溶解在去離子水里，均勻攪拌制成負(fù)極漿料，然后按照單面90g/m2的面密度涂布于銅箔雙面上，85攝氏度真空干燥10小時(shí)，然后碾壓、裁切制成負(fù)極片。
[0027]除了負(fù)極的制備不同，實(shí)施例和對(duì)比例的正極的制備、電芯的制備和電池的制備均相同，然后將實(shí)施例和對(duì)比例的電池按照以下方法測(cè)試:
測(cè)試1:常溫下0.5C充電到4.2V，然后在4.2V下恒壓到0.02C;再將電池0.5C放電
2.0V。
[0028]測(cè)試2:常溫下0.5C充電至Ij 4.2V，然后在4.2V下恒壓到0.02C ;再將電池0.5C放電3.0V，然后再以0.01mA放電到0.5V，以此預(yù)測(cè)電池的儲(chǔ)存時(shí)間。
[0029]測(cè)試3:將電池組成4串電池組，在常溫和沒有單電芯過(guò)放保護(hù)裝置的條件下，以
0.7C充電、3C放電進(jìn)行充放電循環(huán)，電壓范圍為10.0V-16.8V。
[0030]測(cè)試I的結(jié)果如圖1所示:從放電曲線圖中可以看出，實(shí)施例1、2在2.2-2.4V之
間具有容量。
[0031]測(cè)試2的測(cè)試結(jié)果如下表所示，實(shí)施例1、2可以顯著提高電池的儲(chǔ)存性能。
【權(quán)利要求】
1.一種防止過(guò)放電的鋰電池碳負(fù)極，其特征在于，包括集流體，集流體的兩面涂覆有經(jīng)過(guò)真空干燥的負(fù)極漿料層，所述負(fù)極漿料層由碳活性材料、過(guò)放電功能添加劑、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合而成；過(guò)放電功能添加劑為鈦酸鋰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止過(guò)放電的鋰電池碳負(fù)極，其特征在于，碳活性材料、過(guò)放電功能添加劑、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照如下重量分混合: 碳活性材料85— 99份 過(guò)放電功能添加劑 I?15份 導(dǎo)電劑0.5?5份 粘結(jié)劑0.5?5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防止過(guò)放電的鋰電池碳負(fù)極，其特征在于，所述碳活性材料為石墨、中間相碳微球、軟碳、硬碳中的一種或者幾種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防止過(guò)放電的鋰電池碳負(fù)極，其特征在于，所述導(dǎo)電劑為納米碳粉、碳納米管、氣相沉積碳纖維、石墨烯中的一種或者幾種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防止過(guò)放電的鋰電池碳負(fù)極，其特征在于，所述粘結(jié)劑為丁苯橡膠、羧羥基纖維素鈉、聚偏二氟乙烯中的一種或者幾種的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1一5所述的防止過(guò)放電的鋰電池碳負(fù)極，其特征在于，所述集流體為銅箔。
【文檔編號(hào)】H01M4/133GK103840130SQ201410109822
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】龔本利, 吳偉煌, 范未峰, 楊毅, 張健 申請(qǐng)人:四川劍興鋰電池有限公司