一种动力钛酸锂电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种动力钛酸锂电池及其制备方法，动力钛酸锂电池包括正极片、负极片、电解液、壳体和隔膜，制作所述正极片的正极干粉是由以下质量百分含量的组分制备而成：三元材料96.8‑98.1％，碳纳米管1‑2％，聚偏氟乙烯0.9‑1.2％；制作所述负极片的负极干粉是由以下质量百分含量的组分制备而成：钛酸锂93‑97％，碳纳米管1‑3％，聚偏氟乙烯2‑4％。本发明专利技术的动力钛酸锂电池提升了锂离子电池的功率密度和安全性，能够百分之百通过针刺，提升高倍率充放电性能，并且可以在‑20℃下充电，不会影响电池性能。

Power lithium titanate battery and preparation method thereof

The invention discloses a power lithium titanate battery and a preparation method thereof, including power lithium titanate anode plate and a cathode plate, electrolyte, shell and membrane, cathode powder making the cathode is composed of the following contents prepared by material: three yuan 96.8 98.1% carbon nanotubes 1 2% PVDF 0.9 anode powder 1.2%; making the negative pole piece is composed of the following contents were prepared by lithium titanate 93 97%, 1 3% carbon nanotubes, polyvinylidene fluoride 2 4%. Power lithium titanate battery of the invention improves the power density and the safety of lithium-ion batteries, to one hundred percent by acupuncture, to enhance the high rate charge and discharge performance, and can be charged in under 20 DEG C, will not affect the battery performance.

【技术实现步骤摘要】
一种动力钛酸锂电池及其制备方法
本专利技术属于电池制作领域，具体涉及一种动力钛酸锂电池及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池是目前手机、笔记本电脑、新能源汽车、储能等现代数码及动力产品中应用最广泛的电池，而钛酸锂电池作为锂离子电池中的一种，由于其的高安全性、高倍率性、充放电环境温度适应性好(-30-70℃)、长寿命和绿色环保的特点，当前已经被广泛应用在二次电池中，当今现有的正极镍钴锰酸锂、负极钛酸锂电池能量密度低，电压平台低，正极镍钴锰酸锂、负极石墨/硅碳电池产品的安全性能、高倍率充放电环境温度适应性、循环性能差，比如基本通过不了针刺，电池的热稳定性差，内部短路后容易热扩散，爆炸起火，循环性能1C充放5C低于1000周，重量充电比功率低于200WH/Kg，低温(零度以下)不能充电或者出现安全问题，如此种种问题限制了锂电池的发展。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种动力钛酸锂电池，该动力钛酸锂电池提升了正极镍钴锰酸锂(或镍钴铝酸锂)、负极钛酸锂电池的使用电压平台，改善正极镍钴锰酸锂(或镍钴铝酸锂)、负极石墨/硅碳电池功率密度和安全性能，能够百分之百通过针刺，提升高倍率充放电性能、长循环性能，并且可以在-20℃下充电，不会影响电池性能。实现本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种动力钛酸锂电池，包括正极片、负极片、电解液、壳体和隔膜，其特征在于，制作所述正极片的正极干粉是由以下质量百分含量的组分制备而成：三元材料96.8-98.1％，碳纳米管1-2％，聚偏氟乙烯0.9-1.2％；制作所述负极片的负极干粉是由以下质量百分含量的组分制备而成：钛酸锂93-97％，碳纳米管1-3％，聚偏氟乙烯2-4％。优选地，三元材料为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的一种。优选地，所述镍钴锰酸锂中镍、钴、锰的元素质量比例为8：1：1，其中，镍钴锰酸锂中镍、钴、锰的比例分别可以在80-90％、8-15％、2-10％这一比例范围内进行调节，调节合适的配比为止。优选地，所述镍钴铝酸锂中镍、钴、铝的元素质量比例为8.2：1.5：0.3，其中，镍钴铝酸锂中镍、钴、铝的比例分别可以在80-90％、8-15％、2-10％这一比例范围内进行调节，调节合适的配比为止。优选地，正极片制作步骤如下：1-1)按配比将三元材料、聚偏氟乙烯倒入打浆机中，先以25r/min的转速公转40min，然后加入碳纳米管的浆料及N-甲基吡咯烷酮，再以48r/min转速的公转、以1700r/min的转速自转，共转动90min，得到第一浆料；1-2)再将第一浆料用高速分散机进行分散，分散的转速为3000-4000r/min，分散粘度达到3000-7000mPa·s，分散完毕；1-3)然后用喷涂设备将分散后的第一浆料按照75-90g/㎡的面密度涂覆在14-20μm厚的铝箔上，烘干得到第一极片；1-4)最后，将第一极片按压3.4-3.7g/mm3的压实密度进行滚压，得到正极片。优选地，负极片制作步骤如下：2-1)按配比将钛酸锂、聚偏氟乙烯倒入打浆机中，以25r/min的转速公转60min，然后加入碳纳米管的浆料，再加入占原重量四分之三的N-甲基吡咯烷酮，再以48r/min转速的公转、以1500r/min的转速自转，共转动90min，再加入剩余的四分之一重量的N-甲基吡咯烷酮，继续以公转48r/min转速的公转、1700r/min转速的自转打制30min，得到第二浆料；2-2)再将第二浆料用高速分散机进行分散，分散的转速为3000-5000r/min，分散粘度达到3000-7000mPa·s，分散完毕；2-3)然后用喷涂设备将分散后的第二浆料按照90-110g/㎡的面密度涂覆在14-20μm厚的铝箔上，烘干得到第二极片；2-4)最后，将第二极片按压1.8-2.1g/mm3的压实密度进行滚压，得到负极片。本专利技术还提供一种动力钛酸锂电池的制备方法，包括以下步骤：1)准备正极片、负极片；2)然后将步骤1)得到的正极片和负极片分别进行烘烤除湿；3)再在湿度为≦1％RH，温度为22-28℃条件下，对正极片和负极片按所需尺寸进行裁剪；4)裁剪后，将正极片和负极片用隔膜隔离后，放入真空烤箱中，将真空烤箱内抽真空后，充入氮气，进行烘烤，得到卷芯；5)将卷芯放入壳体中，向壳体内注入电解液，密封，得到电芯；6)在温度为35-45℃条件下，将电芯活化24-72h，然后置于化成柜中，化成至电压为2.65-2.85V结束；7)再将化成后的电芯放置于温度为35-45℃的条件下，老化5天，然后对电芯进行电压内阻筛选，将筛选合格的电芯在温度为35-45℃的条件下，继续老化5天；8)最后通过配组机，将电芯筛选成不同电压内阻档次，将合格电芯分容、FQC外观全检合格后的电芯，OQC全检合格后出货。优选地，步骤4)中烘烤的温度为75-95℃，压力为-40至-90MPa，烘烤10-36h，使卷芯中的水分含量≤150PPM。优选地，步骤5)中向壳体内注入电解液的条件为温度20-25℃，露点≦-35℃。优选地，步骤7)中合格电芯的标准为分容单充电压控制在2.0-2.6V。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的动力钛酸锂电池正极配方中使用了包覆的新型三元镍钴锰酸锂/镍钴铝酸锂作为正极活性物，因为其比能量大，电压电位为4.2-4.4V，高于常规的4.2V，同时负极使用新型的钛酸锂，提高了钛酸锂的高克容量，导电剂使用碳纳米管优良的导电性能，及网状导电性能，解决了钛酸锂作为负极使用时活性物占比少，电池比能量低的问题，同时将负极中粘结剂的含量减少1/3的使用量，将活性物比例进一步提升，涂布过程中面密度的降低减少了PVDF粘结剂的使用，能更好的增强导电性，并提升活性物比例及电芯综合性能；同时因为负极使用了高容的钛酸锂，正极的活性物使用了综合性能更好的包覆的新型三元镍钴锰酸锂/镍钴铝酸锂材料，将电池的使用电压平台提高，提升安全性、充放电倍率，尤其是突破锂离子电池低温不能充电的问题及循环性能提升到新的高度，综合性能完全超过国家标准要求；2、本专利技术的制备方法制备得到的动力钛酸锂电池提升了正极镍钴锰酸锂、负极钛酸锂电池的使用电压平台，改善正极镍钴锰酸锂、负极石墨/硅碳电池功率密度和安全性能，能够百分之百通过针刺，提升高倍率充放电性能，并且可以在-20℃下充电，不会影响电池性能；3、本专利技术的制备方法制备得到的动力钛酸锂电池可以通过GBT31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求，包括：过充电、过放电、短路、跌落、加热、挤压、针刺、海水浸泡、温度循环、低气压等安全测试要求，循环性能10C充10C放循环10000周容量保持率>80％(现有的产品为1C充10C放1500周，容量保持率<80％)、重量充电比功率高为780WH/Kg(现有产品为200WH/Kg)。具体实施方式下面，结合具体实施方式，对本专利技术做进一步描述：实施例1一种动力钛酸锂电池，包括正极片、负极片、电解液、壳体和隔膜，制备正极片所需的正极干粉是由以下质量百分含量的组分制备而成：镍钴锰酸锂98％，碳纳米管1％，聚偏氟乙烯1％，其中，镍钴锰酸锂中镍、钴、锰的元素质量比例为80％：10％：10％；制备负极片所需的负极干粉是由以下质量百分含量的组分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力钛酸锂电池，包括正极片、负极片、电解液、壳体和隔膜，其特征在于，制作所述正极片的正极干粉是由以下质量百分含量的组分制备而成：三元材料96.8‑98.1％，碳纳米管1‑2％，聚偏氟乙烯0.9‑1.2％；制作所述负极片的负极干粉是由以下质量百分含量的组分制备而成：钛酸锂93‑97％，碳纳米管1‑3％，聚偏氟乙烯2‑4％。

【技术特征摘要】
1.一种动力钛酸锂电池，包括正极片、负极片、电解液、壳体和隔膜，其特征在于，制作所述正极片的正极干粉是由以下质量百分含量的组分制备而成：三元材料96.8-98.1％，碳纳米管1-2％，聚偏氟乙烯0.9-1.2％；制作所述负极片的负极干粉是由以下质量百分含量的组分制备而成：钛酸锂93-97％，碳纳米管1-3％，聚偏氟乙烯2-4％。2.根据权利要求1所述的动力钛酸锂电池，其特征在于，三元材料为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的一种。3.根据权利要求2所述的动力钛酸锂电池，其特征在于，所述镍钴锰酸锂中镍、钴、锰的比例为8：1：1。4.根据权利要求2所述的动力钛酸锂电池，其特征在于，所述镍钴铝酸锂中镍、钴、铝的比例为8.2：1.5：0.3。5.根据权利要求1所述的动力钛酸锂电池，其特征在于，所述正极片制作的步骤如下：1-1)按配比将三元材料、聚偏氟乙烯倒入打浆机中，先以25r/min的转速公转40min，然后加入碳纳米管的浆料及N-甲基吡咯烷酮，再以48r/min转速的公转、以1700r/min的转速自转，共转动90min，得到第一浆料；1-2)再将第一浆料用高速分散机进行分散，分散的转速为3000-4000r/min，分散粘度达到3000-7000mPa·s，分散完毕；1-3)然后用喷涂设备将分散后的第一浆料按照75-90g/㎡的面密度涂覆在14-20μm厚的铝箔上，烘干得到第一极片；1-4)最后，将第一极片按压3.4-3.7g/mm3的压实密度进行滚压，得到正极片。6.根据权利要求1所述的动力钛酸锂电池，其特征在于，所述负极片制作的步骤如下：2-1)按配比将钛酸锂、聚偏氟乙烯倒入打浆机中，以25r/min的转速公转60min，然后加入碳纳米管的浆料，再加入占原重量四分之三的N-甲基吡咯烷酮再以48r/min转速的公转、以1500r/min的转速自转，共转动90min，再加入剩余的四分之一重量的N-甲基吡咯烷酮，继续以公转48r/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国壮，黄延新，邓纶浩，李星，黄连芳，江利金，
申请(专利权)人：广西卓能新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45