高倍率鋰離子電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高倍率鋰離子電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著科技的進(jìn)步和人類(lèi)對(duì)新能源需求的不斷提升，鋰離子電池性能也在不斷進(jìn)步，尤其是現(xiàn)在新能源汽車(chē)對(duì)鋰離子電池提出更高的要求。要實(shí)現(xiàn)其要求最根本的就要解決其安全問(wèn)題，另外還需要提高其低溫和快速充電能力。商業(yè)化的石墨負(fù)極鋰離子電池還存在一些弊端，如過(guò)充時(shí)容易形成鋰枝晶，造成電池短路，影響電池的安全性能；易形成SEI膜而造成首次充放電效率低，不可逆容量大;碳材料平臺(tái)較低，易引起電解液分解，造成安全隱患等。鈦酸鋰為零應(yīng)變材料，電勢(shì)較高(1.55V)，不易產(chǎn)生鋰枝晶，安全性能更好，快速充電和低溫充電能力更強(qiáng);鎳鈷鋁酸鋰是一種新的高能量密度的正極材料且成本相對(duì)較低，與其它正極材料相比較，鎳鈷鋁酸鋰材料具有較高的比容量(> 190mAh/g)，近年來(lái)成為動(dòng)力電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。若能夠使用零應(yīng)變材料鈦酸鋰匹配鎳鈷鋁酸鋰正極，使其擁有較高能量密度的同時(shí)具有良好的循環(huán)性能、安全性能、快速充電和低溫充電能力，勢(shì)必會(huì)推動(dòng)鋰離子電池在汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種高倍率鋰離子電池及其制備方法，使電池兼具較高能量密度的同時(shí)具有良好的倍率性能、循環(huán)性能、安全性能和低溫充電能力。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
高倍率鋰離子電池，該鋰離子電池包括正極片、負(fù)極片、隔膜及電解液，所述正極片是由正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、分散劑及粘結(jié)劑組成;所述負(fù)極片是由負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、分散劑及粘結(jié)劑組成，其特征在于，正極片的正極活性物質(zhì)為鎳鈷鋁酸鋰，導(dǎo)電劑為雙組份導(dǎo)電劑導(dǎo)電碳黑和石墨導(dǎo)電劑KS-15;負(fù)極片的負(fù)極活性物質(zhì)為鈦酸鋰，導(dǎo)電劑為雙組份導(dǎo)電劑導(dǎo)電碳黑和石墨導(dǎo)電劑KS-15。
[0005]作為優(yōu)選，正負(fù)極片中各組分的質(zhì)量百分比為:正負(fù)極活性物質(zhì)79?96.9%，導(dǎo)電劑
2-10%，分散劑0.1-1%,粘結(jié)劑I?10%。
[0006]作為優(yōu)選，負(fù)極漿料涂層雙面面密度為150?220g/m2，壓實(shí)密度1.6-2.05g/cm3。
[0007]作為優(yōu)選，所述正極漿料涂層與負(fù)極漿料涂層容量比為0.8?1.2。
[0008]作為優(yōu)選，所述電解液為添加防脹氣添加劑的鋰鹽有機(jī)電解質(zhì)溶液，電解液注液量為6.0 ±0.1g，所述隔膜為聚丙烯微孔隔膜。
[0009]作為優(yōu)選，所述正極片的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯;負(fù)極片的分散劑為草酸或丙二酸。
[0010]制備高倍率鋰離子電池的方法，將正極片與負(fù)極片通過(guò)隔隔膜分開(kāi)并卷繞形成卷芯，正極片和負(fù)極片分別與正極耳、負(fù)極耳連接，正極耳、負(fù)極耳引出到鋰離子電池鋼殼的正負(fù)極端上，正極片和負(fù)極片均為雙極耳。
[0011 ]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:使用零應(yīng)變材料鈦酸鋰匹配鎳鈷鋁酸鋰正極，使其擁有較高能量密度的同時(shí)具有良好的循環(huán)性能、安全性能、快速充電和低溫充電能力，勢(shì)必會(huì)推動(dòng)鋰離子電池在汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為實(shí)施例1電池不同倍率放電性能曲線；
圖2為實(shí)施例1電池1C/20C充放電循環(huán)性能曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1:
18650-100011^11-2.3￥型圓柱鋼殼鋰離子電池，該電池的正極片由91.9%正極活性物質(zhì)鎳鈷鋁酸鋰，3%導(dǎo)電劑導(dǎo)電碳黑，2%導(dǎo)電劑導(dǎo)電石墨KS-15，0.1%分散劑聚乙烯吡咯烷酮和3%粘結(jié)劑聚偏氟乙烯組成，正極雙面面密度為145g/m2，壓實(shí)密度為3.4;負(fù)極片由90.9%負(fù)極活性物質(zhì)鈦酸鋰，3%導(dǎo)電劑碳導(dǎo)電碳黑，2%導(dǎo)電劑導(dǎo)電石墨KS-15，0.1%分散劑草酸和4%粘結(jié)劑聚偏氟乙烯組成，負(fù)極雙面面密度為190g/m2，壓實(shí)密度為1.9。
[0014]正負(fù)極片通過(guò)聚丙烯微孔隔隔膜分開(kāi)并卷繞形成卷芯，正負(fù)極片分別與正極耳、負(fù)極耳連接，并由正、負(fù)極耳引出到鋰離子電池鋼殼的正負(fù)極端上，正負(fù)極片均為雙極耳；電解液為添加有添加防脹氣添加劑的鋰鹽有機(jī)電解質(zhì)溶液，注液量為6.0±0.1g，其他為18650鋰離子電池常規(guī)工藝技術(shù)，鋰離子電池檢測(cè)時(shí)的電壓范圍1.4V~2.7V。
[0015]該鋰離子電池20C放電時(shí)可以放至電池容量的92%。
[0016]實(shí)施例2:
18650-100011^11-2.3￥型圓柱鋼殼鋰離子電池，該電池的正極片由91.7%正極活性物質(zhì)鎳鈷鋁酸鋰，3%的導(dǎo)電劑碳導(dǎo)電碳黑，2%的導(dǎo)電劑石墨KS-15，0.3%分散劑聚乙烯吡咯烷酮和3%粘結(jié)劑聚偏氟乙烯組成，正極雙面面密度為150g/m2，壓實(shí)密度為3.5;負(fù)極片由90.7%負(fù)極活性物質(zhì)鈦酸鋰，3%導(dǎo)電碳導(dǎo)電碳黑，2%導(dǎo)電石墨KS-15，0.3%分散劑丙二酸和4%粘結(jié)劑聚偏氟乙烯組成，負(fù)極雙面面密度為200g/m2，壓實(shí)密度為2.0。
[0017]正負(fù)極片通過(guò)聚丙烯微孔隔隔膜分開(kāi)并卷繞形成卷心，正負(fù)極片分別于正極耳、負(fù)極耳連接，并由正、負(fù)極耳引出到鋰離子電池鋼殼的正負(fù)極端上，正負(fù)極片均為雙極耳；電解液為添加有添加防脹氣添加劑的鋰鹽有機(jī)電解質(zhì)溶液，注液量為6.0±0.1g，其他為18650鋰離子電池常規(guī)工藝技術(shù)，鋰離子電池檢測(cè)時(shí)的電壓范圍1.4V~2.7V。
[0018]該鋰離子電池20C放電時(shí)可以放至電池容量的91%。
[0019]實(shí)施例3:
18650-1000mAh-2.3V型圓柱鋼殼鋰離子電池，該電池的正極片由91%正極活性物質(zhì)鎳鈷鋁酸鋰，3%導(dǎo)電劑碳導(dǎo)電碳黑，2%導(dǎo)電劑導(dǎo)電石墨KS-15，1%分散劑聚乙烯吡咯烷酮和3%粘結(jié)劑聚偏氟乙烯組成，正極雙面面密度為180g/m2，壓實(shí)密度為3.45;負(fù)極片由90%負(fù)極活性物質(zhì)鈦酸鋰，3%導(dǎo)電碳導(dǎo)電碳黑，2%導(dǎo)電石墨KS-15，1%分散劑草酸和4%粘結(jié)劑聚偏氟乙烯組成，負(fù)極雙面面密度為190g/m2，壓實(shí)密度為1.95。正負(fù)極片通過(guò)聚丙烯微孔隔隔膜分開(kāi)并卷繞形成卷心，正負(fù)極片分別于正極耳、負(fù)極耳連接，并由正、負(fù)極耳引出到鋰離子電池鋼殼的正負(fù)極端上，正負(fù)極片均為雙極耳；電解液為添加有添加防脹氣添加劑的鋰鹽有機(jī)電解質(zhì)溶液，注液量為6.0±0.1g，其他為18650鋰離子電池常規(guī)工藝技術(shù)鋰離子電池檢測(cè)時(shí)的電壓范圍1.4V~2.7V。
[0020 ] 該鋰離子電池20C放電時(shí)可以放至電池容量的89%。
[0021]上述三種具體實(shí)施例中，聚偏氟乙烯為美國(guó)Solef聚偏氟乙烯5130，導(dǎo)電碳黑和導(dǎo)電石墨KS-15為匯普工業(yè)化學(xué)品有限公司生產(chǎn)，鎳鈷鋁酸鋰(LiN1.8Co().15Al().()502)使用深圳天驕科技開(kāi)發(fā)有限公司產(chǎn)品，鈦酸鋰為天津貝特瑞新能源材料有限公司生產(chǎn)，電解液選用添加防脹氣添加劑的鋰鹽有機(jī)電解質(zhì)溶液，為廣州天賜高新材料股份有限公司生產(chǎn)。
[0022]圖1為具體實(shí)施例1中鎳鈷鋁酸鋰-鈦酸鋰體系不同倍率放電性能曲線，可以看出20C放電時(shí)可以放至電池容量的92%;圖2為實(shí)施例1中鎳鈷鋁酸鋰-鈦酸鋰體系1C/20C充放電循環(huán)性能曲線，可以看出，電池在IC充電20C放電反復(fù)進(jìn)行1000周之后，容量保持率仍可以達(dá)到90%以上，說(shuō)明鋰離子電池具有優(yōu)異的倍率性能和大電流循環(huán)性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高倍率鋰離子電池，該鋰離子電池包括正極片、負(fù)極片、隔膜及電解液，所述正極片是由正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、分散劑及粘結(jié)劑組成;所述負(fù)極片是由負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、分散劑及粘結(jié)劑組成，其特征在于，正極片的正極活性物質(zhì)為鎳鈷鋁酸鋰，導(dǎo)電劑為雙組份導(dǎo)電劑導(dǎo)電碳黑和石墨導(dǎo)電劑KS-15;負(fù)極片的負(fù)極活性物質(zhì)為鈦酸鋰，導(dǎo)電劑為雙組份導(dǎo)電劑導(dǎo)電碳黑和石墨導(dǎo)電劑KS-15。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率鋰離子電池，其特征在于，所述正負(fù)極片中各組分的質(zhì)量百分比為:正負(fù)極活性物質(zhì)79?96.9%，導(dǎo)電劑2?10%，分散劑0.1?1%，粘結(jié)劑I?10%。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高倍率鋰離子電池，其特征是，負(fù)極漿料涂層雙面面密度為 150?220g/m2，壓實(shí)密度I.6-2.05g/cm3。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高倍率鋰離子電池，其特征是，所述正極漿料涂層與負(fù)極漿料涂層容量比為0.8?1.2。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高倍率鋰離子電池，其特征是，所述電解液為添加防脹氣添加劑的鋰鹽有機(jī)電解質(zhì)溶液，電解液注液量為6.0±0.1g，所述隔膜為聚丙烯微孔隔膜。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的高倍率鋰離子電池，其特征是，所述正極片的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯;負(fù)極片的分散劑為草酸或丙二酸。7.—種制備權(quán)利要求1-5任一所述的高倍率鋰離子電池的方法，其特征是，將正極片與負(fù)極片通過(guò)隔膜分開(kāi)并卷繞形成卷芯，正極片和負(fù)極片分別與正極耳、負(fù)極耳連接，正極耳、負(fù)極耳引出到鋰離子電池鋼殼的正負(fù)極端上，正極片和負(fù)極片均為雙極耳。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于高倍率鋰離子電池及其制備方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：該鋰離子電池包括正極片、負(fù)極片、隔膜及電解液，所述正極片是由正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、分散劑及粘結(jié)劑組成；所述負(fù)極片是由負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、分散劑及粘結(jié)劑組成，其特征在于，正極片的正極活性物質(zhì)為鎳鈷鋁酸鋰，導(dǎo)電劑為雙組份導(dǎo)電劑導(dǎo)電碳黑和石墨導(dǎo)電劑KS-15；負(fù)極片的負(fù)極活性物質(zhì)為鈦酸鋰，導(dǎo)電劑為雙組份導(dǎo)電劑導(dǎo)電碳黑和石墨導(dǎo)電劑KS-15。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：使用零應(yīng)變材料鈦酸鋰匹配鎳鈷鋁酸鋰正極，使其擁有較高能量密度的同時(shí)具有良好的循環(huán)性能、安全性能、快速充電和低溫充電能力，勢(shì)必會(huì)推動(dòng)鋰離子電池在汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展。
【IPC分類(lèi)】H01M10/0525, H01M10/0587, H01M4/525, H01M4/62, H01M4/485
【公開(kāi)號(hào)】CN105552355
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510940292
【發(fā)明人】關(guān)成善, 宗繼月, 葛衫, 王勇, 張敬捧
【申請(qǐng)人】山東精工電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月16日