汽车启动电源用锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种汽车启动电源用锂离子电池，包括正极材料、负极材料、隔离膜和电解液；所述正极材料按占总量重量百分比计包括：磷酸铁锂45％～53％、导电石墨1％～2％、导电碳纳米管1％～2％，聚偏氟乙烯3％～4％，余量使用N-甲基吡咯烷酮补齐；其进行了材料体系优化，包括正极材料优化，使用纳米级别的磷酸铁锂材料；负极材料优化，使用晶面间距较大的负极材料；选择孔隙率较大的隔膜材料和优化电解液组成，使得所述汽车启动电源用锂离子电池-18℃/30C放电端电压＞2.2V，60℃，1C/30C放电循环2000次容量保持率＞90％，电池倍率性能较好，低温大倍率放电端电压较高，能够满足汽车低温启动电源需求，同时能够保证循环寿命及安全性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池生产
，尤其涉及一种汽车启动电源用锂离子电池。
技术介绍
铅酸电池一直在汽车启动电源市场占主导地位，随着环境问题的日益显著，铅酸电池逐渐将被新型清洁能源替代。锂离子电池作为一直比能量高，循环寿命长且环境污染小的新型能源，在一些运用领域也已经在逐渐取代铅酸电池，但是锂离子电池低温放电性能，尤其是低温下大倍率放电性能较差，还满足不了汽车低温下启动的需求，锂离子电池高温循环性能也不足于满足汽车启动电源使用环境的需求。汽车启动电源首先要求安全性能较高，高温循环性能较好。倍率是指电池放电电流的数值是额定容量的倍数，例如，对于2Ah的电池，放电电流表示为1C，即1*2＝2A的电流放电，10C指20A的电流放电。低温大倍率放电性能指的是电池在低温环境下，大电流放电的性能。例如启动电源电池要求-18℃环境下，电池以30C电流放电。高温循环性能指的是电池在高温环境下的使用寿命。例如60℃1C充电30C放电循环寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够进行低温大倍率放电，同时能够兼顾高温循环寿命和安全性的汽车启动电源用的锂离子电池。为实现上述目的，本专利技术提供一种汽车启动电源用的锂离子电池，包括正极材料、负极材料、隔离膜和电解液；所述正极材料按占总量重量百分比计包括：磷酸铁锂45％～53％、导电石墨1％～2％、导电碳纳米管1％～2％，聚偏氟乙烯3％～4％，余量使用N-甲基吡咯<br>烷酮补齐。优选的，所述磷酸铁锂的D50为100～1000nm；聚偏氟乙烯的分子量为60～100万。更优选的，所述磷酸铁锂的D50为300～800nm；聚偏氟乙烯的分子量为100万。优选的，所述正极材料按占总量重量百分比计包括：磷酸铁锂48％～50％、导电石墨1.5％～2.8％、导电碳纳米管1.5％～1.8％，聚偏氟乙烯3.3％～3.8％，余量使用N-甲基吡咯烷酮补齐。优选的，所述负极材料为中间相碳微球或者人造石墨；所述中间相碳微球或者人造石墨在1100℃下惰性气氛中，用酚醛树脂对中间相碳微球或者人造石墨表面进行处理，在所述中间相碳微球或者人造石墨表面形成无定形碳的壳结构。优选的，所述中间相碳微球或者人造石墨的晶面间距为0.35～0.37nm。优选的，所述隔离膜选用厚度范围12～20um，孔隙率35％～45％的PP/PE/PP三层膜。优选的，所述电解液包括羧酸酯、氟代碳酸酯、醚类溶剂中的一种或者多种，碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丙磺酸内酯成膜添加剂中的一种或者多种及冠醚辅助添加剂。更优选的，所述电解液包括：13-20重量份的六氟磷酸锂，1-30重量份的碳酸乙烯酯，0-10重量份的碳酸丙烯酯，1-30重量份的碳酸二甲酯，10-30重量份的羧酸酯、氟代碳酸酯或者氢氟醚中的一种或者几种，1-5重量份的碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丙磺酸内酯中的一种或者几种，0.05-1重量份的冠醚。进一步优选的，所述电解液包括：16-18重量份的六氟磷酸锂，10-20重量份的碳酸乙烯酯，5-8重量份的碳酸丙烯酯，10-20重量份的碳酸二甲酯，15-25重量份的羧酸酯、氟代碳酸酯或者氢氟醚中的一种或者几种，2-4重量份的碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丙磺酸内酯中的一种或者几种，0.05-0.08重量份的冠醚。本专利技术的有益效果：本专利技术的汽车启动电源用的锂离子电池，进行了材料体系优化，包括正极材料优化，使用纳米级别的磷酸铁锂材料；负极材料优化，使用晶面间距较大的负极材料；选择孔隙率较大的隔膜材料和优化电解液组成，使得所述汽车启动电源用锂离子电池-18℃/30C放电端电压＞2.2V，60℃，1C/30C放电循环2000次容量保持率＞90％，电池倍率性能较好，低温大倍率放电端电压较高，能够满足汽车低温启动电源需求，同时能够保证循环寿命及安全性能。为了能更进一步了解本专利技术的特征以及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制。附图说明下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其它有益效果显而易见。附图中，图1为试验样电池在-18℃，30C放电曲线图；图2为对比样电池在-18℃，30C放电曲线图；图3为试验样电池在60℃，1C充电30C放电的循环曲线；图4为对比样电池在60℃，1C充电30C放电的循环曲线。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术所采取的技术手段及其效果，以下结合本专利技术的优选实施例及其附图进行详细描述。本专利技术提供一种汽车启动电源用的锂离子电池，包括正极材料、负极材料、隔离膜和电解液；所述正极材料按占总量重量百分比计包括：磷酸铁锂45％～53％、导电石墨1％～2％、导电碳纳米管1％～2％，聚偏氟乙烯(PVDF)3％～4％，余量使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)补齐。汽车启动电源首先要求安全性能较高，高温循环性能较好。磷酸铁锂材料以其稳定的橄榄石结构，具有较高的安全性和稳定性，利于高温循环性能和过充等安全性能。传统正极材料例如钴酸锂和三元材料，安全性能较差，正极都具有一定的氧化性，并且随着温度升高氧化性增强，不利于电池安全性能和高温循环性能。汽车启动电源要求能够低温下大倍率放电，磷酸铁锂材料本身导电性较差，但是纳米级别的磷酸铁锂材料能够显著的提高导电性。因此在本专利技术中选择用纳米级别的磷酸铁锂材料作为锂离子电池正极材料，具体的，所述磷酸铁锂的D50(中值粒径)为100～1000nm，优选为300～800nm。其中，聚偏氟乙烯的分子量为60～100万，优选为100万左右。进一步的，所述正极材料按占总量重量百分比计包括：磷酸铁锂48％～50％、导电石墨1.5％～2.8％、导电碳纳米管1.5％～1.8％，聚偏氟乙烯3.3％～3.8％，余量使用N-甲基吡咯烷酮补齐。本专利技术汽车启动电源用的锂离子电池正极材料的制备采用磷酸铁锂粉料、导电石墨、导电碳纳米管、聚偏氟乙烯与溶剂N-甲基吡咯烷酮高速搅拌的方式混合，通过对正极材料的配比做了重新的优化，提高了离子在材料之间的传导速率，有利于电池低温下大倍率放电，其为本专利技术的核心技术。为了更好的说明本专利技术汽车启动电源用的锂离子电池正极材料和普通磷酸铁锂正极材料的性能差异，本专利技术提供了对比样和试验样，进行对比，具体情况如下。由于普通磷酸铁锂正极材料按占总量重量百分比计包括：磷酸铁锂40％～45％，导电石墨3％～5％，聚偏氟乙烯4％～6％，其余为溶剂N-甲基吡咯烷酮，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车启动电源用的锂离子电池，其特征在于，包括正极材料、负极材料、隔离膜和电解液；所述正极材料按占总量重量百分比计包括：磷酸铁锂45％～53％、导电石墨1％～2％、导电碳纳米管1％～2％，聚偏氟乙烯3％～4％，余量使用N‑甲基吡咯烷酮补齐。

【技术特征摘要】
1.一种汽车启动电源用的锂离子电池，其特征在于，包括正极材料、负极材料、隔离
膜和电解液；所述正极材料按占总量重量百分比计包括：磷酸铁锂45％～53％、导电石墨
1％～2％、导电碳纳米管1％～2％，聚偏氟乙烯3％～4％，余量使用N-甲基吡咯烷酮补齐。
2.如权利要求1所述的汽车启动电源用的锂离子电池，其特征在于，所述磷酸铁锂的
D50为100～1000nm；聚偏氟乙烯的分子量为60～100万。
3.如权利要求2所述的汽车启动电源用的锂离子电池，其特征在于，所述磷酸铁锂的
D50为300～800nm；聚偏氟乙烯的分子量为100万。
4.如权利要求1所述的汽车启动电源用的锂离子电池，其特征在于，所述正极材料按
占总量重量百分比计包括：磷酸铁锂48％～50％、导电石墨1.5％～2.8％、导电碳纳米管
1.5％～1.8％，聚偏氟乙烯3.3％～3.8％，余量使用N-甲基吡咯烷酮补齐。
5.如权利要求1所述的汽车启动电源用的锂离子电池，其特征在于，所述负极材料为
中间相碳微球或者人造石墨；所述中间相碳微球或者人造石墨在1100℃下惰性气氛中，用
酚醛树脂对中间相碳微球或者人造石墨表面进行处理，在所述中间相碳微球或者人造石墨
表面形成无定形碳的壳结构。
6.如权利要求5所述的汽车启动电源用的锂离子电池，其特征在于，所述中间相碳微
球或者人造石墨的晶面...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞娟，黄文达，
申请(专利权)人：东莞市特瑞斯电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44