一种高能量密度的锂离子电池制造技术

技术编号:21897084 阅读:27 留言:0更新日期:2019-08-17 16:36
本发明专利技术提供一种高能量密度的锂离子电池,属于锂离子电池技术领域,具体技术方案如下:一种高能量密度的锂离子电池,包括电芯和封装所述电芯的电池膜,所述电芯包括正极片、负极片、隔膜和电解液,所述隔膜位于正极片与负极片之间,所述电解液置于所述正极片与所述隔膜之间和所述负极片与所述隔膜之间,所述正极片包括正极复合材料和正极集流体,所述负极片包括负极复合材料和负极集流体。本发明专利技术记载的锂离子电池,可以减轻重量、提升首次充放电效率,降低不可逆锂离子的损耗,从而达到高能量密度的电动汽车锂离子电池。

A Lithium Ion Battery with High Energy Density

【技术实现步骤摘要】
一种高能量密度的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
,尤其涉及一种高能量密度的锂离子电池。
技术介绍
随着全球石油资源日趋枯竭,大气环境污染日益严重,以及温室效应凸显的态势,对人类社会与经济的可持续发展带来了不容忽视的影响。近年来,随着科学技术的进步,以节能、环保、安全为终极目标的电动汽车、混合动力电动汽车以及燃料电池电动汽车的研发与应用已成为重要的新兴产业之一。就目前动力电池而言,锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、可快速充放电、工作温度范围宽等诸多优点成为目前电动汽车动力源的首选,但其安全系数低、充电难、成本高、续航里程低等问题仍是电动车市场的普遍问题。因此,开发更高容量的下一代动力型锂离子电池,大幅提升EV乘用车的续航里程,已大势所趋,消费者所望,政策所向。开发高能量密度动力电池,同时也是行业发展的风向标之一,电动车产业的迫切需求。
技术实现思路
针对上述现有技术中的锂离子电池能量密度偏低方面所存在的不足,本专利技术目的在于提供一种高能量密度的锂离子电池,可以减轻重量、提升首次充放电效率,降低不可逆锂离子的损耗,从而达到高能量密度的电动汽车锂离子电池。为了实现上述目的,本专利技术采取如下的技术方案:一种高能量密度的锂离子电池,包括电芯和封装所述电芯的电池膜,所述电芯包括正极片、负极片、隔膜和电解液,所述隔膜位于正极片与负极片之间,所述电解液置于所述正极片与所述隔膜之间和所述负极片与所述隔膜之间,所述正极片包括正极复合材料和正极集流体,所述负极片包括负极复合材料和负极集流体,其特征在于:所述正极复合材料包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极补锂添加剂,按质量份计,所述正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极补锂添加剂的的质量比例范围为95%-98%:0.5%-2.5%:0.8%-2.0%:0-1.0%,所述正极活性物质包括三元正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2(0.5≤x≤0.9,0.05≤y<0.3)、LiNixCoyAl1-x-yO2(0.7≤x≤0.9,0.05≤y<0.2)中一种或者两种的混合。进一步的,所述负极复合材料包括负极活性物质、负极导电剂、负极分散剂和负极粘结剂,所述负极活性物质、负极导电剂、负极分散剂和负极粘结剂的质量比例范围为95%-98.5%:0%-2.0%:0.6%-2.0%:0.8%-2.5%,所述负极活性物质包括石墨负极材料和硅基负极材料,所述石墨负极材料和硅基负极材料的质量比例范围为70%-99%:1%-30%。进一步的,所述负极集流体为多孔铜箔,所述多孔铜箔的厚度为5μm-20μm,孔隙率为10%-60%,所述多孔均为贯穿铜箔厚度的通孔结构,所述多孔的孔径为1μm-50μm。进一步的,所述正极片的面密度为36-42mg/cm2,所述负极片的面密度为18-24mg/cm2。进一步的,所述隔膜为PP隔膜、PE隔膜、PP和PE复合隔膜、表面涂覆陶瓷和涂胶的PP隔膜、表面涂覆陶瓷和涂胶的PE隔膜、表面涂覆陶瓷和涂胶的PP和PE复合隔膜中的一种。进一步的,所述正极补锂添加剂为Li2CO3、LiN3、Li2C4O4中的一种或多种的混合。进一步的,所述硅基负极材料包括纳米硅碳负极材料和硅氧负极材料中的一种或两种的组合。优选的,所述硅基负极材料为纳米硅碳负极材料和硅氧负极材料的组合,所述纳米硅碳负极材料和硅氧负极材料的质量比为1%-50%:50%-99%。优选的,所述负极导电剂为导电炭黑、单壁碳纳米管或多壁碳纳米管的其中一种或多种的复合导电剂,所述单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的粒径均为1-100nm。优选的,所述负极分散剂为CMC。本专利技术的有益效果:1.本专利技术使用的高容量正极材料,并且添加正极补锂添加剂,再掺混硅负极体系,能提升正极容量的发挥,提升首效,提高电池能量密度。2.本专利技术采用多孔铜箔,提升了铜箔与负极材料的粘结强度,有效的缓解了硅负极充放电过程中体积膨胀大带来的脱膜问题,同时,集流体多孔设计,改善了硅负极膨胀导致极片褶皱问题;另外多孔铜箔也有效降低电池体系的重量,从而提升了电池的能量密度;多孔铜箔其厚度为6μm-20μm,孔径为1μm-50μm,孔隙率为10%-60%,此定义多孔铜箔具有量产制造可行性。3.本专利技术正负极采用复合碳纳米管导电剂配方,提升正负极活性物质用量,提升能量密度,同时大大提升体系循环性能。附图说明图1为多孔铜箔放大1000倍的SEM图;图2为多孔铜箔放大100倍的SEM图;图3高能量密度300Wh/kg放电曲线图,放电条件:0.33C/0.33C2.5-4.2V;图4为C1与DC1实际分选容量对比箱线图。具体实施方式为更好理解本专利技术,下面结合附图1-4和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的说明,以下实施例仅是对本专利技术进行说明而非对其加以限定。显然,所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例,而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本专利技术保护的范围。在以下具体实施方式中,涉及到的“干燥、辊压机压实、冲切、化成和老化”均属于本领域的常规技术手段;涉及到的“正极粘结剂、正极导电剂、负极粘结剂”均为本领域技术人员制备锂离子电池常规的材料。具体实施方式一一种高能量密度的锂离子电池,包括电芯和封装所述电芯的电池膜,所述电芯包括正极片、负极片、隔膜和电解液,所述隔膜位于正极片与负极片之间,所述电解液置于所述正极片与所述隔膜之间和所述负极片与所述隔膜之间,所述正极片包括正极复合材料和正极集流体,所述负极片包括负极复合材料和负极集流体,所述正极复合材料包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极补锂添加剂,按质量份计,所述正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极补锂添加剂的质量比例范围为95%-98%:0.5%-2.5%:0.8%-2.0%:0-1.0%,所述正极活性物质包括三元正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2(0.5≤x≤0.9,0.05≤y<0.3)、LiNixCoyAl1-x-yO2(0.7≤x≤0.9,0.05≤y<0.2)中一种或者两种的混合。进一步的,所述负极复合材料包括负极活性物质、负极导电剂、负极分散剂和负极粘结剂,所述负极活性物质、负极导电剂、负极分散剂和负极粘结剂的质量比例范围为95%-98.5%:0%-2.0%:0.6%-2.0%:0.8%-2.5%,所述负极活性物质包括石墨负极材料和硅基负极材料,所述石墨负极材料和硅基负极材料的质量比例范围为70%-99%:1%-30%。优选的,所述石墨负极材料为人造石墨。进一步的,所述负极集流体为多孔铜箔,所述多孔铜箔的厚度为5μm-20μm,孔隙率为10%-60%,所述多孔均为贯穿铜箔厚度的通孔结构,所述多孔的孔径为1μm-50μm。进一步的,所述正极片的面密度为36~42mg/cm2,所述负极面密度为18~24mg/cm2。进一步的,所述隔膜为PP隔膜、PE隔膜、PP和PE复合隔膜、表面涂覆陶瓷和涂胶的PP隔膜、表面涂覆陶瓷和涂胶的PE隔膜、表面涂覆陶瓷和涂胶的PP和PE复合隔膜中的一种。进一步的,所述正极补锂添加剂为Li2CO3、LiN3、Li2C4O4中的一种或多种的混合。进一步的,所述硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高能量密度的锂离子电池,包括电芯和封装所述电芯的电池膜,所述电芯包括正极片、负极片、隔膜和电解液,所述隔膜位于正极片与负极片之间,所述电解液置于所述正极片与所述隔膜之间和所述负极片与所述隔膜之间,所述正极片包括正极复合材料和正极集流体,所述负极片包括负极复合材料和负极集流体,其特征在于:所述正极复合材料包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极补锂添加剂,按质量份计,所述正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极补锂添加剂的的质量比例范围为95%‑98%:0.5%‑2.5%:0.8%‑2.0%:0‑1.0%,所述正极活性物质包括三元正极材料LiNixCoyMn1‑x‑yO2(0.5≤x≤0.9, 0.05≤y<0.3)、LiNixCoyAl1‑x‑yO2(0.7≤x≤0.9, 0.05≤y<0.2)中一种或者两种的混合。

【技术特征摘要】
1.一种高能量密度的锂离子电池,包括电芯和封装所述电芯的电池膜,所述电芯包括正极片、负极片、隔膜和电解液,所述隔膜位于正极片与负极片之间,所述电解液置于所述正极片与所述隔膜之间和所述负极片与所述隔膜之间,所述正极片包括正极复合材料和正极集流体,所述负极片包括负极复合材料和负极集流体,其特征在于:所述正极复合材料包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极补锂添加剂,按质量份计,所述正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极补锂添加剂的的质量比例范围为95%-98%:0.5%-2.5%:0.8%-2.0%:0-1.0%,所述正极活性物质包括三元正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2(0.5≤x≤0.9,0.05≤y<0.3)、LiNixCoyAl1-x-yO2(0.7≤x≤0.9,0.05≤y<0.2)中一种或者两种的混合。2.根据权利要求1所述的一种高能量密度的锂离子电池,其特征在于:所述负极复合材料包括负极活性物质、负极导电剂、负极分散剂和负极粘结剂,所述负极活性物质、负极导电剂、负极分散剂和负极粘结剂的质量比例范围为95%-98.5%:0%-2.0%:0.6%-2.0%:0.8%-2.5%,所述负极活性物质包括石墨负极材料和硅基负极材料,所述石墨负极材料和硅基负极材料的质量比例范围为70%-99%:1%-30%。3.根据权利要求1所述的一种高能量密度的锂离子电池,其特征在于:所述负极集流体为多孔铜箔,所述多孔铜箔的厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘城申红光刘梅田义军赖冠全李俊义徐延铭
申请(专利权)人:珠海冠宇电池有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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