一种锂离子动力电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子动力电池及其制备方法。所述锂离子动力电池的电芯由正极极片、负极极片和隔膜采用叠片方式制成；所述正极极片的浆料原料包括正极活性物质和辅助剂，浆料合成过程中采用惰性气体保护，所述正极活性物质为LiNiXCoYM1‑X‑YO2，其中0.6≤X≤1.0，0≤Y≤0.4，M为Mn、Mg、Al和Cr中的一种或多种，所述辅助剂为分子量≤500的有机酸；所述隔膜为陶瓷隔膜；所述电芯的两侧均加设至少一组铜箔和铝箔。所述的锂离子动力电池的安全性能非常好，而且能量密度高达220Wh/Kg。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。所述锂离子动力电池的电芯由正极极片、负极极片和隔膜采用叠片方式制成；所述正极极片的浆料原料包括正极活性物质和辅助剂，浆料合成过程中采用惰性气体保护，所述正极活性物质为LiNiXCoYM1?X?YO2，其中0.6≤X≤1.0，0≤Y≤0.4，M为Mn、Mg、Al和Cr中的一种或多种，所述辅助剂为分子量≤500的有机酸；所述隔膜为陶瓷隔膜；所述电芯的两侧均加设至少一组铜箔和铝箔。所述的锂离子动力电池的安全性能非常好，而且能量密度高达220Wh/Kg。【专利说明】-种裡离子动力电池及其制备方法
本专利技术设及电池制造领域，特别设及一种裡离子动力电池及其制备方法。
技术介绍
随着社会的发展和科技的进步，裡离子电池作为新一代能源系统得到了广泛的应 用。裡离子电池作为动力电源，相比传统油类动力电源，其具有高安全性，无污染等优点，使 得裡电池极具车用电源应用前景，目前，国内外已成功生产纯电动汽车并已广泛销售。 目前，新能源汽车产业已成为必然性和历史性，作为新能源汽车的"屯、脏"一-裡 离子动力电池将成为新能源产业的核屯、
我国汽车裡离子动力电池研发项目一直 是国家"863"的重点项目，包括美国的江森自控、A123和日本的松下公司、东芝公司W及韩 国的S星、LG公司等一些国外企业已相继开发出了相应的动力电池，并实现批量产业化。但 随着动力电池应用范围领域和市场份额的不断扩大，对动力电池的要求也越来越高，尤其 是电池的能量密度和安全性。 提高电池的能量密度主要通过W下两个方面:一是提高材料的比容量，尤其是正 极材料的比容量，二是提高电池的工作电压，而运两方面主要由材料本身的特性决定。目前 动力电池常见的=类材料为憐酸铁裡、儘酸裡和=元材料。 憐酸铁裡电池有较长的使用寿命且安全性高，但由于它相对较低的比容量（~ 140mAh/g)及较低的电压(3.2V)，导致了它的能量密度较低（100~130Wh/Kg);儘酸裡电池 的电压虽高(3.8V)，但由于其比容量很低(约为lOOmAh/g)，同样能量密度也相对较低(90~ 120Wh/Kg);S元材料由于较高的比容量及高的电输出压，其能量密度相对较高，可W达到 150 怖/Kg W上。 然而，=元材料还是存在一些技术性的缺陷，主要是安全性问题，W=元裡电池为 例，S元裡电池中的主要材料--儀钻侣S元正极或儀钻儘S元正极等层状结构材料的高溫 稳定性较差，容易造成危险，尤其是大容量电池，在电池短路和穿刺的情况下，电池容易出 现起火和爆炸的现象。可见，现有的=元裡电池在大容量条件下，安全存在一定的问题，而 电动汽车需要大容量的电池，如要将运种电池在电动汽车上应用，必须解决安全的问题。 再者，在无人机及太空检测器等一些应用
对电池的质量能量密度和体积 能量密度要求比较高。纵观现有的公开专利，申请号为CN201110343308.2的专利申请文件 公开了一种=元材料裡离子电池正极用极片及其涂布方法，其主要是解决胀气问题，节约 成本，而且该专利中并未给出电池的能量密度。申请号为CN200810094863.4的专利申请文 件公开了一种非水电解质二次电池及其制造方法，该专利的机理是在正极材料表面形成一 层多孔质层，目的是解决电池的胀气和膨胀率，提高电池的循环性能，其也同样未给出电池 的能量密度。本申请的专利技术人在研发过程中，按照上述两个专利申请文件公开的方案进行 测定时，发现上述两个专利获得的电池的能量密度与目前常规的商品化裡电池相当，仅能 达到180~200Wh/kg，而运一水平仍不足W满足某些高端领域的需求，因此迫切需要开发出 更高能量密度的电池。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的=元裡电池安全性差、而 且电池能量密度相对较低的缺陷，而提供了一种裡离子动力电池及其制备方法。所述的裡 离子动力电池的安全性能非常好，而且能量密度高达220Wh/KgW上。 本专利技术是采用如下技术方案来解决上述技术问题的： 本专利技术提供了一种裡离子动力电池的制备方法，其特点在于，所述裡离子动力电 池的电忍由正极极片、负极极片和隔膜采用叠片方式制成;所述正极极片的浆料原料包括 正极活性物质和辅助剂，浆料合成过程中采用惰性气体保护，所述正极活性物质为 LiNixC〇YMi-x-Y〇2,其中0.6<X< !.0,0< ￥<0.4，]?为胞、]\%、八1和化中的一种或多种，所述辅 助剂为分子量含500的有机酸;所述隔膜为陶瓷隔膜;所述电忍的两侧均加设至少一组铜锥 和侣锥。 本专利技术中，按照本领域常规，所述的裡离子动力电池除包括电忍之外，还包括电解 液和侣塑壳。 本专利技术中，所述的裡离子动力电池的结构较佳地为在电忍的两侧均加设一组铜锥 和侣锥，具体结构如下:所述电忍包括若干个正极极片和与其配对的若干个负极极片，并W 所述正极极片和所述负极极片交替叠设制成，叠设过程中每一正极极片和相邻的负极极片 之间均加设有隔膜;所述电忍的两侧均通过一隔膜与铜锥或侣锥接触贴设，贴设时位于电 忍一外侧的正极极片通过一隔膜与铜锥接触贴设，铜锥再通过一隔膜与一侣锥接触贴设， 位于电忍另一外侧的负极极片通过一隔膜与侣锥接触贴设，侣锥再通过一隔膜与一铜锥接 触贴设。 本专利技术中，所述的正极极片的面密度较佳地为250~400g/m2。 本专利技术中，所述正极极片的浆料原料较佳地还包括导电剂和粘结剂。所述的浆料 原料的具体配方优选配方一和配方二。配方一:所述正极活性物质占9 Iwt %~95wt %，所述 的导电剂占1 .Owt%~5.Owt%，所述的粘结剂占2.Owt%~4.Owt%，所述的辅助剂的含量 不超过1.0巧1%。配方二:所述正极活性物质占85讯1%~95讯1%，所述的导电剂占3.0讯1%~ 6.Owt%，所述的粘结剂占3.Owt%~5.Owt%，所述的辅助剂的含量不超过2.Owt%。运两个 优选配比可W更好地提高电池的综合性能。[001引其中，所述的正极活性物质较佳地为LiNi0.8C00.15Al0.0502。 其中，所述正极活性物质在IC下的克容量一般为170~200mAh/g，充放电电流的大 小常用充放电倍率来表示，充放电倍率=充放电电流/额定容量，所用的容量1小时放电完 毕，称为IC放电。 其中，所述的导电剂较佳地包括导电碳黑（如Supper-P)、导电石墨（如KS-6、SFG-6 等）、碳纳米管CNT和石墨締中的一种或多种。 其中，所述的粘结剂较佳地包括聚偏氯乙締(PVDF)、聚乙締醇(PVA)、聚四氣乙締 (PTFE)和簇甲基纤维素钢(CMC)中的一种或多种。 其中，所述的辅助剂较佳地为簇酸。所述的簇酸较佳地为草酸、马来酸、油酸和亚 油酸中的一种或多种。 本专利技术中，所述的惰性气氛较佳地为氣气或氮气。所述的惰性气体的纯度较佳地 为 99.9%~99.99%。 本专利技术中，通过在电忍两侧增加铜锥或侣锥、采用陶瓷隔膜替换现有普通隔膜都 能在一定程度上提高电池的安全性能。所述的有机酸作为辅助剂的加入、浆料合成过程中 采用惰性气体保护，都有助于改善大容量电池正极材料的加工性能。改善加工性能，一方面 有利于提高电池的能量密度，一方面有利于提高电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子动力电池的制备方法，其特征在于，所述锂离子动力电池的电芯由正极极片、负极极片和隔膜经叠片方式制成；所述正极极片的浆料原料包括正极活性物质和辅助剂，浆料合成过程中采用惰性气体保护，所述正极活性物质为LiNiXCoYM1‑X‑YO2，其中0.6≤X≤1.0，0≤Y≤0.4，M为Mn、Mg、Al和Cr中的一种或多种，所述辅助剂为分子量≤500的有机酸；所述隔膜为陶瓷隔膜；所述电芯的两侧均加设至少一组铜箔和铝箔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李山河，叶茂，郑春满，谢凯，
申请(专利权)人：天津中聚新能源科技有限公司，中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：天津;12