低温倍率型锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种低温倍率型锂离子电池，该低温倍率型锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液；正极含有活性物质、粘结剂和导电剂，负极含有人造石墨、硬碳、导电剂、粘结剂和草酸；其中，活性物质为锂钴氧化物LiCoO2或镍钴锰锂氧化物LiNixCoyMn1‑x‑yO2。该低温倍率型锂离子电池能够在低温环境下具有优异的放电性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池，具体地，涉及低温倍率型锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因其能量密度大、电压平台高、循环性能优良，便于携带且安全环保而备受关注，被广泛应用于各类产品中。随着科技的进步，社会的发展，便携式产品向着微型化、智能化、多功能化发展，产品使用环境复杂性的增加，就要求作为能量源的电池具有更好的环境适用性。而低温性能(低温一般指-10℃以下)作为考量电池环境适用性的一个重要指标，显得尤为重要。普通电池在低温环境下大电流放电使用时，电池极化增大，放电平台降低，过早达到放电电压，导致电池放电容量过少或直接放不出电。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低温倍率型锂离子电池，该低温倍率型锂离子电池能够在低温环境下具有优异的放电性能。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种低温倍率型锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液；正极含有活性物质、粘结剂和导电剂，负极含有人造石墨、硬碳、导电剂、粘结剂和草酸；其中，活性物质为锂钴氧化物LiCoO2或镍钴锰锂氧化物LiNixCoyMn1-x-yO2。通过上述技术方案，本专利技术通过正、负极中各物质的协同作用，进而使得该低温倍率型锂离子电池在低温环境下具有优异的放电性能，经过检测显示该锂离子电池的具体低温性能如下：在25℃的环境下，15C倍率电流放电，放电容量达额定容量的90％以上；在-40℃下，以3-5C倍率电流放电，放电容量达额定容量的85％以上；25℃时，0.5C充电/3C放电循环1000次，容量保持率在80％以上；安全性能良好，满足IEC62133和UN38.3安全测试要求。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是检测例1中锂离子电池A1在25℃下的15C倍率放电曲线图；图2是检测例1中锂离子电池A1在-40℃下的3C、5C倍率放电曲线图；图3是检测例1中锂离子电池A1在-40℃下在25℃下的0.5C充电/3C放电的充放电循环曲线图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种低温倍率型锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液；正极含有活性物质、粘结剂和导电剂，负极含有人造石墨、硬碳、导电剂、粘结剂和草酸；其中，活性物质为锂钴氧化物LiCoO2或镍钴锰锂氧化物LiNixCoyMn1-x-yO2(x、y均为正数且x+y≤1)。在本专利技术的正极中，各物料的含量可以在宽的范围内选择，但是为了使得该低温倍率型锂离子电池具有更优异的低温性能，优选地，以正极中的固体物的总重量为基准，活性物质的含量为94-95重量％，粘结剂的含量为0.5-3重量％，导电剂的含量为0.5-3重量％。在本专利技术的负极中，各物料的含量可以在宽的范围内选择，但是为了使得该低温倍率型锂离子电池具有更优异的低温性能，以负极中的固体物的总重量为基准，人造石墨的含量为67-81重量％，硬碳的含量为15-25重量％，导电剂的含量为1-3重量％，粘结剂的含量为2-5重量％，草酸的含量为0.1-0.4重量％。在本专利技术的正极中，活性物质的粒径可以在宽的范围内选择，但是为了使得该低温倍率型锂离子电池具有更优异的低温性能，优选地，活性物质的D50为4-8um。在本专利技术的正极中，活性物质可以是纯净的锂钴氧化物LiCoO2或镍钴锰锂氧化物LiNixCoyMn1-x-yO2，也可以是通过表面处理过的化合物，为了进一步提高该低温倍率型锂离子电池的低温性能，优选地，活性物质的表面经过掺杂或者包覆改性处理。其中，掺杂或者包覆改性处理的具体方式可以是多样的，但是为了使得掺杂或者包覆的物质能够与LiCoO2或镍钴锰锂氧化物LiNixCoyMn1-x-yO2更好的兼容，更优选地，掺杂或者包覆改性处理的过程为：通过掺入Mg2+、Al3+、Ga3+等化合价小且稳定的阳离子增强正极材料的稳定性，或在表面包覆石墨烯、碳纳米管等导电性高的纳米材料增强其导电性。在本专利技术中，隔膜的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得该低温倍率型锂离子电池具有更优异的低温性能，优选地，隔膜为聚丙烯或聚乙烯陶瓷薄膜且隔膜表面涂覆由一层纳米级三氧化二铝材料以具有微孔结构。在本专利技术中，电解液的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得该低温倍率型锂离子电池具有更优异的低温性能，优选地，电解液选用碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或亚硫酸酯类化合物。在本专利技术的正极与负极中，粘结剂的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得该低温倍率型锂离子电池具有更优异的低温性能，优选地，在正极与负极中，粘结剂为聚偏氟乙烯。在本专利技术的正极与负极中，导电剂的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得该低温倍率型锂离子电池具有更优异的低温性能，优选地，在正极与负极中，导电剂为碳黑、导电石墨、乙炔黑和碳纳米管中的一种或多种。以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述。实施例1额定容量为5Ah的低温倍率型锂离子电池A1：由正极、负极、隔膜及电解液组成。其中，正极含有(按固体物的重量百分比计算)：98.2％LiCoO2(D50为5.2um)、0.8％粘结剂PVDF、1％导电剂CNT；负极含有(按固体物的重量百分比计算)：74％人造石墨、20％硬碳、1.5％导电剂KS-6、1.5％导电剂SP、3％粘结剂PVDF、0.25％草酸；选用聚乙烯陶瓷薄膜为隔膜；选用含有碳酸亚乙烯酯、氟碳酸乙烯酯的低温电解液。实施例2额定容量为5Ah的低温倍率型锂离子电池A2：由正极、负极、隔膜及电解液组成。其中，正极含有(按固体物的重量百分比计算)：96％LiCoO2(D50为7.2um)、2％粘结剂PVDF、2％导电剂CNT；负极含有(按固体物的重量百分比计算)：78％人造石墨、15％硬碳、3％导电剂SP、4％粘结剂PVDF、0.15％草酸；选用聚乙烯陶瓷薄膜为隔膜；选用含有碳酸亚乙烯酯、氟碳酸乙烯酯的低温电解液。实施例3按照实施例1的方法进行制得额定容量为5Ah的低温倍率型锂离子电池A3，所不同的是，将正极中的LiCoO2换为LiNi0.4Co0.1Mn0.5O2。实施例4按照实施例1的方法进行制得额定容量为5Ah的低温倍率型锂离子电池A4，所不同的是，将正极中的LiCoO2换为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2。实施例5按照实施例1的方法进行制得额定容量为5Ah的低温倍率型锂离子电池A5，所不同的是，将正极中的LiCoO2换为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。实施例6按照实施例1的方法进行制得额定容量为5Ah的低温倍率型锂离子电池A6，所不同的是，正极中的LiCoO2经过了掺杂处理，具体的掺杂的过程为：通过掺入Mg2+、Al3+和Ga3+的阳离子。实施例7按照实施例1的方法进行制得额定容量为5Ah的低温倍率型锂离子电池A7，所不同的是，正极中的LiCoO2经过了包覆改性处理，具体的包覆改性处理的过程为：在表面包覆石墨烯和碳纳米管。检测例11)检测低温倍率型锂离子电池A1在25℃下的15C倍率放电情况，具体结果见图1。2)检测低温倍率型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温倍率型锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和电解液；所述正极含有活性物质、粘结剂和导电剂，所述负极含有人造石墨、硬碳、导电剂、粘结剂和草酸；其中，所述活性物质为锂钴氧化物LiCoO2或镍钴锰锂氧化物LiNixCoyMn1‑x‑yO2。

【技术特征摘要】
1.一种低温倍率型锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和电解液；所述正极含有活性物质、粘结剂和导电剂，所述负极含有人造石墨、硬碳、导电剂、粘结剂和草酸；其中，所述活性物质为锂钴氧化物LiCoO2或镍钴锰锂氧化物LiNixCoyMn1-x-yO2。2.根据权利要求1所述的低温倍率型锂离子电池，其中，以所述正极中的固体物的总重量为基准，所述活性物质的含量为94-95重量％，所述粘结剂的含量为0.5-3重量％，所述导电剂的含量为0.5-3重量％；以所述负极中的固体物的总重量为基准，所述人造石墨的含量为67-81重量％，所述硬碳的含量为15-25重量％，所述导电剂的含量为1-3重量％，所述粘结剂的含量为2-5重量％，所述草酸的含量为0.1-0.4重量％。3.根据权利要求2所述的低温倍率型锂离子电池，其中，所述活性物质的D50为4-8um。4.根据权利要求2所述的低温倍率型锂离子电池，其中，所述活性物质的表面经过掺杂或者包覆改性处理。5.根据权利要求4所述的低温倍率型锂离子电池，其中，所述掺杂或者包覆改性处理的过程为：通...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晓彦，王进，沙永香，葛汤铭，
申请(专利权)人：江苏海四达电源股份有限公司，江苏省新动力电池及其材料工程技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32