一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池及其制备方法，所述电解液添加剂为碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸乙烯脂（ES）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、碳酸锂（Li2CO3）中的一种或几种。化成制度为（1）以0.1C恒流充电至4.1V，转恒压充电，截止电流0.02C；以0.2C恒流放电至3V止；（2）以0.2C恒流充电到4.1V，转恒压充电，截止电流0.02C。采用上述电解液添加剂及化成制度制备的锂离子电池具有较长的荷电贮存寿命。电池满荷电室温贮存1年后0.5C放电容量保持率为91.67%，不可逆容量损失1.5%；贮存1年经活化后3C放电容量为贮存前3C放电容量的98.6%；贮存1年后0.5C充1C放电100%DOD循环300周容量保持率为85.34%。

Lithium ion battery with long charge storage life and preparation method thereof

The invention discloses a lithium ion battery and its preparing method of long charge storage life, the electrolyte additive for ethylene ethylene carbonate (VEC) and ethylene carbonate (VC) and sulfite vinyl (ES), fluorinated ethylene carbonate (FEC), lithium carbonate (Li2CO3) one or several of the. The formation of the system is (1) to 0.1C constant current charge to 4.1V, constant voltage charge, cut-off current 0.02C; 0.2C constant current discharge to 3V stop; (2) to 0.2C constant current charge to 4.1V, constant voltage charge, cut-off current 0.02C. The lithium ion battery prepared by the electrolyte additive and the formation system has a longer charge storage life. Full battery charge storage at room temperature after 1 years 0.5C discharge capacity retention rate was 91.67%, the irreversible capacity loss of 1.5%; 1 years of storage after activation of 3C discharge capacity of storage before the discharge capacity of 3C 98.6%; after 1 years of storage 0.5C 1C charge discharge 100%DOD 300 cycles the capacity retention rate was 85.34%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池
，特别是涉及一种基于功能电解液的长荷电贮存寿命锂离子电池，还涉及一种基于功能电解液的长荷电贮存寿命锂离子电池的制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长、无需激活等优点，成为目前综合性能最好的二次电池体系，并广泛地应用于许多高能便携式电子设备上。随着新材料的出现和电池制备技术的进步，锂离子电池的应用范围不断被拓展，广泛应用于航空、航天等特殊场合。然而该电池体系自放电较大，荷电保持能力较差，且需定期（每六个月）进行充放电维护，严重影响了该电池体系在航空、航天、非便携式的医疗器具（如电子起搏器）等特殊场合上的应用。锂离子电池内部是个较为复杂的电化学体系，除了锂离子嵌入和脱嵌时发生的主反应外， 还存在一些副反应，如电解液分解、活性物质溶解、锂沉积等。长时间搁置后，锂离子电池内部的平衡状态逐渐发生变化，一是电池保有容量的降低，主要由自放电引起；二是不可逆容量的增加， 主要取决于电池内部化学体系间的不可逆消耗反应。这种容量损失取决于碳材料的种类、电解液的组分以及电极及电解液中的添加剂。通过优化电解液组份，选用合适的添加剂，改进电解液与正极和负极的反应过程条件，使之形成稳定的储存界面，使电池内部各重要界面的物理化学性能保持恒定，降低锂离子电池贮存过程中的容量损失。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池及其制备方法，减小锂离子电池自放电率，提高其荷电保持能力，克服现有的锂离子电池需定期维护的问题，能够用于航空、航天、非便携式的医疗器具（如电子起搏器）等特殊场合。本专利技术采取的技术方案为：一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池，正极浆料的重量百分比范围：正极材料：90%-95%，正极导电剂：3%-5%，正极粘结剂：2%-5%；负极浆料的重量百分比范围：负极材料：90%-95%，负极导电剂：2%-5%，负极粘结剂：2%-5%；电解液为功能电解液；荷电贮存寿命：3年以上。优选的，上述正极材料为钴酸锂，正极导电剂为碳黑、石墨、碳纳米管中的一种或几种，正极粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF）。优选的，上述负极材料为天然石墨、中间相炭微球、聚合物炭中的一种或几种混合物，负极导电剂为碳黑、石墨、碳纳米管中的一种或几种混合物；负极粘结剂为羧甲基纤维素钠（CMC）、丁苯橡胶（SBR）中的一种或几种混合物。一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）正极片制作：正极材料、正极粘结剂与正极导电剂混合成料浆后，在金属集流体上采用双面涂覆工艺，涂布温度为90-145℃，涂布速度：1-3m/min，极片干燥后，经辊压后形成厚度为90-130μm的极片，压实密度3.3-3.7g/cm3，上述正极片与盖板接触；（2）负极片制作：负极材料、负极粘结剂与负极导电剂混合成料浆后，在金属集流体上采用双面涂覆工艺，涂布温度为90-145℃，涂布速度：1-3m/min，极片干燥后，经辊压后形成厚度为100-140μm的极片，压实密度1.3-1.7g/cm3，上述负极片与壳体接触；（3）电池负极、隔膜和正极进行卷绕，将卷绕成的电芯插入电池壳体，放入85℃，－0.085kPa的真空烘箱中烘60h，采用激光焊将金属壳体与盖板焊接，焊接完后加注功能电解液，注液口采用金属片通过激光焊接实现电池全密封，在25℃±5℃恒温箱中搁置24h以上，按上述电池的化成制度进行化成制得电池。优选的，上述步骤（3）中功能电解液由电解质、溶剂和添加剂组成，其中电解质为六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、高氯酸锂中的一种或几种；溶剂是二甲基碳酸酯（DMC）、甲乙基碳酸脂（EMC）、碳酸乙烯脂（EC）、二乙基碳酸酯（DEC）中的一种或几种；添加剂为碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸乙烯脂（ES）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、碳酸锂（Li2CO3）中的一种或几种。优选的，上述步骤（3）化成制度为（1）以0.1C恒流充电至4.1V，转恒压充电，截止电流0.02C；以0.2C恒流放电至3V止；（2）以0.2C恒流充电到4.1V，转恒压充电，截止电流0.02C。本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术的效果如下：（1） 本专利技术用的原材料和普通锂离子电池相同，不会增加额外的成本；（2）本专利技术的电池制备工艺与普通锂离子电池类似，可直接借用现有锂离子电池制备工艺，易实现工业化规模生产；（3）采用上述电解液添加剂及化成制度制备的锂离子电池具有较长的荷电贮存寿命，电池满荷电室温贮存1年后0.5C放电容量保持率为91.67%，不可逆容量损失1.5%；贮存1年经活化后3C放电容量为贮存前3C放电容量的98.6%；贮存1年后0.5C充1C放电100%DOD循环300周容量保持率为85.34%。附图说明图1为本专利技术的锂离子电池的外形图；图2 为本专利技术的锂离子电池与普通锂离子电池荷电贮存1年后0.5C放电曲线；图3为本专利技术的锂离子电池与普通锂离子电池荷电贮存1年经后3C放电曲线；图4为本专利技术的锂离子电池与普通锂离子电池荷电贮存1年后的循环曲线。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对本专利技术进行进一步介绍。如附图1-4所示，一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池，它包括正极片1、负极片2，隔膜3、包覆膜4、壳体5、正极铝极耳6，盖板7、负极镍极耳8，将正极片、负极片、隔膜卷绕成电芯，并用胶带粘好，将粘好胶带的电池芯沿长边装入金属电池壳体5中，包覆膜4将电芯进行包覆，和壳体5绝缘，将电芯的正极铝极耳6与盖板7焊接，负极镍极耳8与壳体5焊接，采用激光焊将金属壳体5与盖板7焊接，焊接完后加注电解液、化成，得到具有长贮存寿命的锂离子电池。实施例1：1.正极极片制作，正极材料百分配比：91.5%钴酸锂、3%导电炭黑、2%碳纳米管、3.5%聚偏氟乙烯（PVDF），将配比的材料混合研磨、烘干预混、制成正极粉末，将混好的正极粉末与N-甲基吡咯烷酮（NMP）混合，制成浆料，粘度在7000-9000mPaS之间，将浆料涂覆于铝箔的两面，在130℃下干燥后，辊压，经辊压后形成厚度为105μm的极片，其压实密度为3.5g/cm3，得到正极极片；2.极极片制作，负极材料百分配比：93%天然石墨、3%导电碳黑与含有1.5%羧甲基纤维素纳、2.5%去离子水的丁苯橡胶，将配比的材料制成浆料，粘度在3500-5000mPaS之间，将浆料均匀地涂覆于铜箔的两面，在120℃下干燥后，辊压，经辊压后形成厚度为110μm的极片，其压实密度为1.5g/cm3，得到负极片。将上述正、负极片进行裁减；3.电池极片具体尺寸如下：正极极片尺寸(mm)：940×56×0.105负极极片尺寸(mm)：970×57×0.110隔膜尺寸(mm )：2000×61×0.025；4.将负极、隔膜、正极、卷绕成长方形电芯，将该电池经过极耳焊接后在－0.085kPa， 80℃真空干燥48小时，其中正极铝极耳与电池铝盖板接触，负极镍极耳与电池壳体接触；5.在干燥房中加入功能电解液和普通电解液，普通电解液为1mol/L LiPF6/EC+DMC+EMC(体积比1:1:1)、功能电解液在普通电解液基础上添加1%碳酸乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池，其特征在于：正极浆料的重量百分比范围：正极材料：90%‑95%，正极导电剂：3%‑5%，正极粘结剂：2%‑5%；负极浆料的重量百分比范围：负极材料：90%‑95%，负极导电剂：2%‑5%，负极粘结剂：2%‑5%；电解液为功能电解液。

【技术特征摘要】
1.一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池，其特征在于：正极浆料的重量百分比范围：正极材料：90%-95%，正极导电剂：3%-5%，正极粘结剂：2%-5%；负极浆料的重量百分比范围：负极材料：90%-95%，负极导电剂：2%-5%，负极粘结剂：2%-5%；电解液为功能电解液。2.根据权利要求1所述的一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池，其特征在于：正极材料为钴酸锂，正极导电剂为碳黑、石墨、碳纳米管中的一种或几种，正极粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF）。3.根据权利要求1所述的一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池，其特征在于：负极材料为天然石墨、中间相炭微球、聚合物炭中的一种或几种混合物，负极导电剂为碳黑、石墨、碳纳米管中的一种或几种混合物；负极粘结剂为羧甲基纤维素钠（CMC）、丁苯橡胶（SBR）中的一种或几种混合物。4.如权利要求1-3之一所述的一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）正极片制作：正极材料、正极粘结剂与正极导电剂混合成料浆后，在金属集流体上采用双面涂覆工艺，涂布温度为90-145℃，涂布速度：1-3m/min，极片干燥后，经辊压后形成厚度为90-130μm的极片，压实密度3.3-3.7g/cm3，上述正极片与盖板接触；（2）负极片制作：负极材料、负极粘结剂与负极导电剂混合成料浆后，在金属集流体上采用双面涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨中发，石斌，陈铤，张红梅，万伟华，赵洪楷，王庆杰，张云朋，
申请(专利权)人：贵州梅岭电源有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52