本發(fā)明屬于鋰離子電池
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是涉及一種改善低溫充電性能的鋰離子電池。
背景技術(shù)：
：隨著能源危機、環(huán)境污染、溫室效應(yīng)等問題的日益突出，鋰離子電池作為綠色環(huán)保能源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，但是對于以石墨為負(fù)極材料的鋰離子電池來講，低溫充電一直是難以突破的問題。這是因為，在低溫下，電池內(nèi)阻大幅增大，充電時極易導(dǎo)致鋰離子在負(fù)極表面析出，繼續(xù)使用會導(dǎo)致電芯損壞甚至燃燒爆炸等安全性問題。一方面，低溫下，脫鋰態(tài)的石墨負(fù)極SEI膜電阻和電荷傳遞電阻迅速增加，導(dǎo)致極化增大，低溫性能下降；另一方面，低溫下，電解液會發(fā)生凝固，電解液的粘度會變大，離子電導(dǎo)率隨之降低，鋰離子在電解液中的遷移會變得更加困難，SEI膜電阻和電化學(xué)反應(yīng)電阻隨之增大，導(dǎo)致低溫下歐姆極化、濃差極化和電化學(xué)極化均增大，從而導(dǎo)致鋰離子電池在低溫條件下的性能下降；因此，可以通過優(yōu)化電解液配方改善電極/電解液界面性質(zhì)或者增加石墨負(fù)極表面的修飾以提升電化學(xué)反應(yīng)活性兩種方式提高鋰離子電池在低溫條件下的電性能。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種改善低溫充電性能的鋰離子電池，通過降低電池的內(nèi)阻，使電池可以在低溫下進行充電，且不會發(fā)生析鋰，改善了低溫下充放電的性能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種改善低溫充電性能的鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液；所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體以及如下質(zhì)量份數(shù)的負(fù)極材料：94～96份包覆型人造石墨，1～2份導(dǎo)電炭黑，1～2份羧甲基纖維素鈉和2～3份丁苯橡膠，所述包覆層為軟碳或硬碳，所述負(fù)極集流體為銅箔；通過軟碳或硬碳的包覆可大幅度降低材料的電化學(xué)反應(yīng)阻抗，減小極化，提高材料的低溫性能；所述人造石墨的顆粒為小顆粒二次粘接形貌；所述電解液包括電解質(zhì)、溶劑和成膜添加劑，所述電解質(zhì)為六氟磷酸鋰，所述六氟磷酸鋰的濃度為1～1.3mol/L；所述溶劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：20～25份碳酸乙烯酯EC、2～5份碳酸丙烯酯PC，10～15份碳酸二乙酯DEC和50～55份碳酸甲乙烯酯EMC；所述的成膜添加劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：0.5～2份碳酸亞乙烯酯VC，0.5～2份亞硫酸丙烯酯PS，0.5～2份氟代碳酸乙烯酯FEC中的任意兩種或三種。此電解液通過在基本溶劑碳酸乙烯酯EC中加入低熔點的有機溶劑碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二乙酯DEC和碳酸丙烯酯PC以拓寬電解液的應(yīng)用溫度范圍，降低電解液的凝固點。并添加了成膜添加劑，保證電池SEI膜的穩(wěn)固性，提升電池的低溫性能以及循環(huán)性能。優(yōu)選的，所述正極片包括正極集流體以及如下質(zhì)量份數(shù)的正極材料：94～96份鎳鈷錳酸鋰，2～3份導(dǎo)電炭黑和2～3份聚偏氟乙烯。優(yōu)選的，電池容量為每1Ah的鋰離子電池注入電解液的質(zhì)量為3.9～4.2g。優(yōu)選的，所述溶劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：25份碳酸乙烯酯EC、5份碳酸丙烯酯PC，15份碳酸二乙酯DEC和55份碳酸甲乙烯酯EMC。優(yōu)選的，所述成膜添加劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：2份碳酸亞乙烯酯VC，1份亞硫酸丙烯酯PS和1份氟代碳酸乙烯酯FEC。優(yōu)選的，所述包覆層的質(zhì)量占包覆型人造石墨的質(zhì)量的0.5％～5％。優(yōu)選的，所述包覆層的質(zhì)量占包覆型人造石墨的質(zhì)量的5％。優(yōu)選的，所述正極片上的正極材料的涂布面密度為30～32mg/cm2,負(fù)極片上的負(fù)極材料的涂布面密度為16～18mg/cm2。優(yōu)選的，所述負(fù)極集流體為銅箔，所述正極集流體為鋁箔。優(yōu)選的，所述隔膜為陶瓷涂層隔膜，且陶瓷涂層隔膜的厚度為20～25μm，孔隙率為25％～50％。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的改善低溫充電性能的鋰離子電池具有以下優(yōu)勢：本發(fā)明所述的改善低溫充電性能的鋰離子電池，通過對負(fù)極材料和電解液的優(yōu)選處理，以及與正極的相互配合，極大的降低低溫下電池的內(nèi)阻，提升電池的低溫充放電能力。具體實施方式除非另外說明，本文中所用的術(shù)語均具有本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)理解的含義，為了便于理解本發(fā)明，將本文中使用的一些術(shù)語進行了下述定義。所有的數(shù)字標(biāo)識，例如pH、溫度、時間、濃度，包括范圍，都是近似值。要了解，雖然不總是明確的敘述所有的數(shù)字標(biāo)識之前都加上術(shù)語“約”。同時也要了解，雖然不總是明確的敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價物是本領(lǐng)域已知的。下面結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。對比例一種改善低溫充電性能的鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液；所述正極片包括正極集流體以及如下質(zhì)量份數(shù)的正極材料：95份鎳鈷錳酸鋰，3份導(dǎo)電炭黑和2份聚偏氟乙烯。所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體以及如下質(zhì)量份數(shù)的負(fù)極材料：94份人造石墨，2份導(dǎo)電炭黑，2份羧甲基纖維素鈉和2份丁苯橡膠。所述隔膜為陶瓷涂層隔膜，所述陶瓷涂層隔膜的厚度為22μm，孔隙率為25％～50％。所述電解液包括電解質(zhì)、溶劑和成膜添加劑，所述電解液的質(zhì)量為39g，所述電解質(zhì)為六氟磷酸鋰，所述六氟磷酸鋰的濃度為1.0mol/L，所述溶劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：25份碳酸乙烯酯EC、5份碳酸丙烯酯PC，15份碳酸二乙酯DEC和55份碳酸甲乙烯酯EMC，所述成膜添加劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：2份碳酸亞乙烯酯VC，1份亞硫酸丙烯酯PS。正極集流體為鋁箔，負(fù)極集流體為銅箔，所述正極片上正極材料的涂布面密度為30～32mg/cm2,負(fù)極片上負(fù)極材料的涂布面密度為16～18mg/cm2。實施例1一種改善低溫充電性能的鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液；所述正極片包括正極集流體以及如下質(zhì)量份數(shù)的正極材料：95份鎳鈷錳酸鋰，3份導(dǎo)電炭黑和2份聚偏氟乙烯。所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體以及如下質(zhì)量份數(shù)的負(fù)極材料：94份包覆型人造石墨，2份導(dǎo)電炭黑，2份羧甲基纖維素鈉和2份丁苯橡膠，所述包覆層為軟碳，包覆層的質(zhì)量占包覆型人造石墨的質(zhì)量的3％。所述隔膜為陶瓷涂層隔膜，所述陶瓷涂層隔膜的厚度為22μm，孔隙率為25％～50％。所述電解液包括電解質(zhì)、溶劑和成膜添加劑，所述電解液的質(zhì)量為39g，所述電解質(zhì)為六氟磷酸鋰，所述六氟磷酸鋰的濃度為1.2mol/L，所述溶劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：25份碳酸乙烯酯EC、5份碳酸丙烯酯PC，15份碳酸二乙酯DEC和55份碳酸甲乙烯酯EMC，所述成膜添加劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：1.5份碳酸亞乙烯酯VC，0.5份亞硫酸丙烯酯PS和1份氟代碳酸乙烯酯FEC。正極集流體為鋁箔，負(fù)極集流體為銅箔。所述正極片上正極材料的涂布面密度為30～32mg/cm2,負(fù)極片上負(fù)極材料的涂布面密度為16～18mg/cm2。實施例2一種改善低溫充電性能的鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液；所述正極片包括正極集流體以及如下質(zhì)量份數(shù)的正極材料：95份鎳鈷錳酸鋰，3份導(dǎo)電炭黑和2份聚偏氟乙烯。所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體以及如下質(zhì)量份數(shù)的負(fù)極材料：94份包覆型人造石墨，2份導(dǎo)電炭黑，2份羧甲基纖維素鈉和2份丁苯橡膠，所述包覆層為軟碳，包覆層的質(zhì)量占包覆型人造石墨的質(zhì)量的5％。所述隔膜為陶瓷涂層隔膜，所述陶瓷涂層隔膜的厚度為22μm，孔隙率為25％～50％。所述電解液包括電解質(zhì)、溶劑和成膜添加劑，所述電解液的質(zhì)量為40g，所述電解質(zhì)為六氟磷酸鋰，所述六氟磷酸鋰的濃度為1.2mol/L，所述溶劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：25份碳酸乙烯酯EC、5份碳酸丙烯酯PC，15份碳酸二乙酯DEC和55份碳酸甲乙烯酯EMC；所述成膜添加劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：2份碳酸亞乙烯酯VC，1份亞硫酸丙烯酯PS和1份氟代碳酸乙烯酯FEC。正極集流體為鋁箔，負(fù)極集流體為銅箔，所述正極片上正極材料的涂布面密度為30～32mg/cm2,負(fù)極片上負(fù)極材料的涂布面密度為16～18mg/cm2。實施例3一種改善低溫充電性能的鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液；所述正極片包括正極集流體以及如下質(zhì)量份數(shù)的正極材料：94份鎳鈷錳酸鋰，2份導(dǎo)電炭黑和2份聚偏氟乙烯。所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體以及如下質(zhì)量份數(shù)的負(fù)極材料：94份包覆型人造石墨，1.5份導(dǎo)電炭黑，1.5份羧甲基纖維素鈉和2份丁苯橡膠，所述包覆層為硬碳，包覆層的質(zhì)量占包覆型人造石墨的質(zhì)量的3％。所述隔膜為陶瓷涂層隔膜，所述陶瓷涂層隔膜的厚度為22μm，孔隙率為25％～50％。所述電解液包括電解質(zhì)、溶劑和成膜添加劑，所述電解液的質(zhì)量為39g，所述電解質(zhì)為六氟磷酸鋰，所述六氟磷酸鋰的濃度為1.3mol/L，所述溶劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：23份碳酸乙烯酯EC、3份碳酸丙烯酯PC，13份碳酸二乙酯DEC和53份碳酸甲乙烯酯EMC；所述成膜添加劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：1.0份碳酸亞乙烯酯VC，1.0份亞硫酸丙烯酯PS和1.0份氟代碳酸乙烯酯FEC。正極集流體為鋁箔，負(fù)極集流體為銅箔，所述正極片上正極材料的涂布面密度為30～32mg/cm2,負(fù)極片上負(fù)極材料的涂布面密度為16～18mg/cm2。實施例4一種改善低溫充電性能的鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液；所述正極片包括正極集流體以及如下質(zhì)量份數(shù)的正極材料：96份鎳鈷錳酸鋰，3份導(dǎo)電炭黑和3份聚偏氟乙烯。所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體以及如下質(zhì)量份數(shù)的負(fù)極材料：96份包覆型人造石墨，2份導(dǎo)電炭黑，2份羧甲基纖維素鈉和3份丁苯橡膠，所述包覆層為軟碳，包覆層的質(zhì)量占包覆型人造石墨的質(zhì)量的4％。所述隔膜為陶瓷涂層隔膜，所述陶瓷涂層隔膜的厚度為23μm，孔隙率為25％～50％。所述電解液包括電解質(zhì)、溶劑和成膜添加劑，所述電解液的質(zhì)量為42g，所述電解質(zhì)為六氟磷酸鋰，所述六氟磷酸鋰的濃度為1.3mol/L，所述溶劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：25份碳酸乙烯酯EC、5份碳酸丙烯酯PC，15份碳酸二乙酯DEC和55份碳酸甲乙烯酯EMC，所述成膜添加劑包括如下體積份數(shù)的物質(zhì)：2份碳酸亞乙烯酯VC和2份亞硫酸丙烯酯PS。正極集流體為鋁箔，負(fù)極集流體為銅箔，所述正極片上正極材料的涂布面密度為30～32mg/cm2,負(fù)極片上負(fù)極材料的涂布面密度為16～18mg/cm2。以上對比例和實施例1～4中的電池均由以下生產(chǎn)工藝制得：勻漿、涂布、碾壓、模切、疊片、焊接、封裝、注液和預(yù)化成。為便于比較，上述對比例和實施例1～4中采用的電池均為同一型號(55140185)10Ah的電池，且電芯的生產(chǎn)工藝相同，上述對比例和實施例1～4不同之處在于負(fù)極材料和注入的電解液不同。對制備完成的電池進行如下的低溫測試：-10℃下將電芯0.2C恒流充電到4.15V，0.3C放電至2.75V，測試了電芯低溫充電前后2C倍率放電DCR的變化，及低溫充電容量保持率，測試結(jié)果見表1和表2。表1電芯低溫充電前后2C倍率放電DCR的變化方案低溫充電前2C放電DCR/mΩ低溫充電后2C放電DCR/mΩ對比例6.98.5實施例15.355.42實施例25.055.13實施例35.525.64實施例45.395.35表2低溫充電容量保持率方案0.2C充電容量@-10℃/0.2C充電容量@25℃對比例80.3％實施例190.23％實施例291.5％實施例387.2％實施例492.3％從數(shù)據(jù)可以看出，使用包覆后負(fù)極材料以及低溫電解液配方的實施例1～4電芯2C放電DCR均低于對比例，且在低溫充電后電芯的DCR增幅不大?？梢?，本發(fā)明的電池在低溫下具有較優(yōu)異的充電性能，且電芯拆解后沒有出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3