一种动力锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种动力锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、外壳和极柱，隔膜包括聚合物基体层和在聚合物基体层两侧面的有机无机层，有机无机层分别含有平均粒径不同的无机颗粒，其中一个的无机颗粒平均粒径为0.05‑0.1μm，另一个的无机颗粒平均粒径为0.15‑0.2μm，无机颗粒包括锆钛酸钡，电解液包括有机溶剂、锂盐和温度添加剂，温度添加剂包括亚硒酸钠。本发明专利技术的动力锂离子电池，能有效提高了离子电池的循环寿命和低温性能，进而降低电动汽车的使用成本，拓宽电动汽车的使用地区。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池，尤其涉及一种动力锂离子电池。
技术介绍
众所周知，锂离子电池具有电压高、比能量大、充放电寿命长、放电性能稳定、使用安全、对环境友好等优点，越来越得到人们的广泛应用。锂离子电池的工作温度一般在-20℃到60℃范围内，而随着锂离子电池在电动汽车中的应用，其低温使用范围在-20℃以下，特别是在北方寒冷地区，动力锂离子电池的使用温度有时达到-40℃。有文献报道，在-40℃时，电池放电容量极低甚至不能放。从锂离子电池的影响因素看，大部分与电解液有关。因此，可以通过优化电解液的结构来改进锂离子电池的低温放电性能，如选择工作温度范围宽的溶剂；考虑混合溶剂体系，从而解决电解液的安全性和环境适应性；选择合适的溶质，提高电池的环境适应性；添加适量的对低温有利的添加剂，改善成膜性能，保证电极/电解液的界面稳定性进而提高电池的低温性能。除了低温性能，动力锂离子电池的另一个瓶颈是动力电池的寿命。现有的三元正极材料的锂离子电池的循环寿命可以达到800-1000次，如果每隔2天充电一次，则动力电池的使用寿命仅为5年左右。如果动力电池的使用寿命能提高，则能够有效地降低动力电池的使用成本，从而极大地推动纯电动汽车的普及。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种动力锂离子电池，其具有良好的低温性能和循环寿命。本专利技术的研究人员在长期研究中发现，隔膜基体层的两个侧面上的有机无机层分别含有平均粒径不同的锆钛酸钡，能够有效地提高锂离子电池的循环寿命，这可能是因为隔膜两侧的不同粒径的锆钛酸钡提高了锂离子在隔膜中的扩散性能，进而提高了循环性能。本专利技术的研究人员在长期研究中还发现，电解液中添加亚硒酸钠之后，锂离子电池在-40℃的低温下仍然能够进行大电流充放电，这可能是亚硒酸根离子和钠离子增强了固体电解质界面(SEI)膜的低温稳定性和锂离子在电解液中的低温扩散能力，从而提高了锂离子电池的低温性能。本专利技术的技术方案如下：一种动力锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、外壳和极柱，隔膜包括聚合物基体层和分布在聚合物基体层两侧面的有机无机层，两个有机无机层分别含有平均粒径不同的无机颗粒，其中一个有机无机层的无机颗粒平均粒径为0.05-0.1μm，另一个有机无机层的无机颗粒平均粒径为0.15-0.2μm，无机颗粒包括锆钛酸钡，电解液包括有机溶剂、锂盐和温度添加剂，温度添加剂包括亚硒酸钠。优选的是，所述聚合物基体层的厚度为10-40μm，所述有机无机层的厚度为0.8-1μm。优选的是，所述无机颗粒占有机无机层的6-15wt％。优选的是，所述聚合物为乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、三元乙丙橡胶、磺化三元乙丙橡胶、磺化丁基橡胶、磺化丁苯橡胶、羧酸化聚苯乙烯、羧酸化聚乙烯和磺化聚苯乙烯中的一种或多种。优选的是，所述有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种。优选的是，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的一种或多种。优选的是，所述温度添加剂占所述电解液的质量百分比为5～15％。本专利技术具有以下优点：1、隔膜基体层的两个侧面上的有机无机层分别含有平均粒径不同的锆钛酸钡，有效地提高了锂离子电池的循环寿命。2、在锂离子电池的电解液中添加亚硒酸钠，提高了锂离子电池的低温性能。3、本专利技术的动力锂离子电池在电动汽车上应用，能有效的降低电动汽车的成本，拓宽电动汽车的使用区域，特别是在寒冷地区。附图说明图1是本专利技术的动力锂离子电池内部结构图。图2是本专利技术的实施例1和对比例1的循环寿命测试图。图3是本专利技术的实施例1和对比例2的低温测试图。具体实施方式为更好的说明本专利技术，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1所示，本专利技术的动力锂离子电池，包括正极2、负极3、隔膜5、电解液(未标注)、外壳1和极柱4。电池尺寸为36mm×130mm×155mm。正极2包括正极活性物质、粘结剂和导电剂。正极活性物质包括一种以上的能够嵌入和脱嵌作为电极反应物的锂的正极材料。作为这样的正极材料，例如，包括氧化锂、硫化锂、含锂的层间化合物，或含锂化合物如磷酸锂化合物。特别地，包含锂和过渡金属元素的复合氧化物或者包含锂和过渡金属元素的磷酸盐化合物是优选的。尤其是，包含钴(Co)、镍、锰(Mn)、铁、铝、钒(V)和钛(Ti)中的至少一种作为过渡金属元素的化合物是优选的。其化学式通过例如LixMIO2或LiyMIIPO4表示。在式中，MI和MII包含一种以上过渡金属元素。x和y的值根据电池的充电和放电状态而变化，并且通常在0.05≤x≤1.10和0.05≤y≤1.10的范围内。作为包含锂和过渡金属元素的复合氧化物的具体实例，包括锂-钴复合氧化物(LiCoO2)、锂-镍复合氧化物(LiNiO2)、锂-镍-钴复合氧化物[LixNi(1-z)CozO2(z＜1)]、锂-镍-钴-锰复合氧化物[LixNi(1-v-w)CovMnwO2(v+w＜1)]、具有尖晶石结构的锂-锰复合氧化物(LiMn2O4)等。作为包含锂和过渡金属元素的磷酸盐化合物的具体实例，例如包括锂-铁磷酸盐化合物(LiFePO4)、锂-铁-锰磷酸盐化合物[LiFe1-uMnuPO4(u＜1)]等。作为能够嵌入和脱嵌锂的正极材料，进一步包括其他金属化合物或高分子材料。作为其他金属化合物，例如，包括氧化物如氧化钛、氧化钒和二氧化锰；以及二硫化物如二硫化钛和二硫化钼。作为高分子材料，例如，包括聚苯胺、聚噻吩等。正极可以包含导电剂和/或粘结剂。作为导电剂，例如，包括碳材料如石墨、炭黑和柯琴黑(ketjenblack)。可以单独使用其中的一种，或者通过混合使用它们中的两种以上。而且，除了碳材料外，还可以使用金属材料、导电高分子材料等，只要该材料具有导电性。作为粘结剂，例如，包括合成橡胶如丁苯橡胶、氟化橡胶和乙烯丙烯二烯橡胶，或高分子材料如聚偏二氟乙烯。可以单独使用其中的一种，或者通过混合使用它们中的两种以上。负极3包括负极活性物质、粘结剂、导电剂和循环添加剂。负极活性物质可以是石墨，因为石墨具有大的电化学当量并且能够提供高能量密度。作为石墨，天然石墨和人造石墨均是优选的。粘结剂可以是聚偏氟乙烯，其显示出高的锂迁移性，并且获得了优异的循环特性。导电剂是纳米碳纤维、乙炔黑、碳纳米管或石墨烯中的一种或多种。隔膜5将正极2与负极3分开，防止由于两个电极的接触引起的电流短路，并使锂离子通过。隔膜包括聚合物基体层和分布在聚合物基体层两侧面的有机无机层，两个有机无机层分别含有平均粒径不同的无机颗粒，其中一个有机无机层的无机颗粒平均粒径为0.05-0.1μm，另一个有机无机层的无机颗粒平均粒径为0.15-0.2μm，所述无机颗粒包括锆钛酸钡。无机颗粒还进一步包括氧化铝、氧化钛、氧化钙、氧化锌、氧化铜和氧化锰中的一种或多种。聚合物为乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、三元乙丙橡胶、磺化三元乙丙橡胶、磺化丁基橡胶、磺化丁苯橡胶、羧酸化聚苯乙烯、羧酸化聚乙烯和磺化聚苯乙烯中的一种或多种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、外壳和极柱，所述隔膜包括聚合物基体层和分布在聚合物基体层两侧面的有机无机层，两个有机无机层分别含有平均粒径不同的无机颗粒，其中一个有机无机层的无机颗粒平均粒径为0.05‑0.1μm，另一个有机无机层的无机颗粒平均粒径为0.15‑0.2μm，所述无机颗粒包括锆钛酸钡，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和温度添加剂，所述温度添加剂包括亚硒酸钠。

【技术特征摘要】
1.一种动力锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、外壳和极柱，所述隔膜包括聚合物基体层和分布在聚合物基体层两侧面的有机无机层，两个有机无机层分别含有平均粒径不同的无机颗粒，其中一个有机无机层的无机颗粒平均粒径为0.05-0.1μm，另一个有机无机层的无机颗粒平均粒径为0.15-0.2μm，所述无机颗粒包括锆钛酸钡，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和温度添加剂，所述温度添加剂包括亚硒酸钠。2.根据权利要求1所述的动力锂离子电池，其中，所述聚合物基体层的厚度为10-40μm，所述有机无机层的厚度为0.8-1μm。3.根据权利要求1或2所述的动力锂离子电池，其中，所述锆钛酸钡占有机无机层的6-15wt％。4.根据权利要求1-3任一项所述的动力锂离...

【专利技术属性】
技术研发人员：范国义，钟煜亮，凌国强，
申请(专利权)人：杭州威宏能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33