锂离子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电池及其制备方法，锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜以及电解液；正极片包括正极集流体以及正极活性层，所述正极活性层具有多孔结构，正极活性层的材料包括正极活性材料、正极导电添加剂和正极粘接剂；负极片包括负极集流体以及负极活性层，负极活性层具有多孔结构，负极活性层的材料包括负极活性材料、负极导电添加剂和负极粘接剂。这种锂离子电池的在正极片的正极活性层具有多孔结构，负极片的负极活性层具有多孔结构，保证了在低温下电解液的润滋性同时改善了离子的迁移扩散速度，提高了电池低温电化学性能。相对于传统的锂离子电池，这种锂离子电池的低温性能较佳。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池及其制备方法
本专利技术涉及储能器件领域，特别是涉及一种锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有工作电压高、比能量高、充放电寿命长、自放电率低和无记忆效应等优点，使其在便携式电子设备和电动工具等民用市场应用范围越来越广泛。但是其较差的低温性能使其在航空、航天，特殊通讯，极地考察和军事等特殊领域的应用受到限制。传统锂离子电池的低温性能，特别是在-30℃以下低温环境中的工作性能很差，主要表现为放电容量的急剧衰减以及放电电压平台的下降。导致锂离子电池低温性能下降的主要原因是锂离子在电极中以及电极与电解液界面之间的运输速度变慢，电子在电极以及电极与电解液界面之间的迁移扩散速度减慢；其次是电解液在低温下粘度增加，离子电导率下降。除此之外，电极的孔隙率、孔径、比表面积、电极密度、压实、电极与电解液在低温下的润湿性、以及电解液的低温流动性等均影响着锂离子电池的低温性能。传统的改善电子迁移的方法通常采用向电极活性材料中添加导电剂(导电碳粉、碳纳米管、石墨烯、碳纳米线等)，但这种方法制得的锂离子电池的低温性能提升有限，传统的锂离子电池的低温性能依然较差，无法满足锂离子电池的低温应用需求。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种低温性能较佳的锂离子电池及其制备方法。一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液；所述正极片包括正极集流体以及涂覆在所述正极集流体上的正极活性层，所述正极活性层具有多孔结构，所述正极活性层的材料包括正极活性材料、正极导电添加剂和正极粘接剂，所述正极活性材料、所述正极导电添加剂和所述正极粘接剂的质量比为20～42：0.5～10：0.5～10；所述负极片包括负极集流体以及涂覆在所述负极集流体上的负极活性层，所述负极活性层具有多孔结构，所述负极活性层的材料包括负极活性材料、负极导电添加剂和负极粘接剂，所述负极活性材料、所述负极导电添加剂和所述负极粘接剂的质量比为16～40：0.5～12：0.5～12。在一个实施例中，所述正极活性材料选自钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、磷酸铁锂和镍钴铝中的至少一种；所述正极导电添加剂选自KS6、碳纳米管、VGCF、石墨烯和Super-P中的至少一种。在一个实施例中，所述负极活性材料选自钛酸锂、中间相碳微球和人造石墨中的至少一种；所述负极导电添加剂选自KS6、碳纳米管、VGCF、石墨烯和Super-P中的至少一种。在一个实施例中，所述正极片的面密度为160g/m2～280g/m2，所述正极片的压实密度为1g/cm3～2.8g/cm3；所述负极片的面密度为60g/m2～120g/m2，所述负极片的压实密度为0.8g/cm3～1.6g/cm3。在一个实施例中，所述隔膜的表面涂覆有纳米氧化物涂层。在一个实施例中，所述隔膜为孔隙率为30％～55％的多孔陶瓷隔膜。在一个实施例中，所述电解液的溶质为锂盐，所述电解液的溶剂包括碳酸酯和酯类；所述锂盐的浓度为0.7M～2M，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiBOB和LiBC2O4F2中的至少一种；所述碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的至少一种；所述酯类选自γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯和丁酸乙酯中的至少一种。上述述的锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：按照质量比为25～45：8～25：20～42：0.5～10：0.5～10将正极溶剂、正极增塑剂、正极活性材料、正极导电添加剂和正极粘接剂混合形成的正极浆料，并且将所述正极浆料涂覆在正极集流体上，干燥后压延得到正极片半成品，采用溶剂萃取法除去所述正极片半成品中的所述正极增塑剂，得到正极片，所述正极片包括正极集流体以及具有多孔结构的正极活性层；按照质量比为22～43：6～25：16～40：0.5～12：0.5～12将负极溶剂、负极增塑剂、负极活性材料、负极导电添加剂和负极粘接剂混合形成的负极浆料，并且将所述负极浆料涂覆在负极集流体上，干燥后压延得到负极片半成品，采用溶剂萃取法除去所述负极片半成品中的所述负极增塑剂，得到负极片，所述负极片包括负极集流体以及具有多孔结构的负极活性层；以及提供隔膜，将所述正极片、所述负极片和所述隔膜组装后形成电芯，再在85℃温度下真空(-90MPa)烘烤36小时，注入电解液后封装，得到锂离子电池。在一个实施例中，所述正极增塑剂选自DBP和DOP中的至少一种；所述负极增塑剂选自DBP和DOP中的至少一种。在一个实施例中，所述提供隔膜的操作还包括：采用凹版涂布法在所述隔膜表面涂覆形成纳米氧化物涂层。这种锂离子电池的在正极片的正极活性层具有多孔结构，负极片的负极活性层具有多孔结构，保证了在低温下电解液的润滋性同时改善了离子的迁移扩散速度，提高了电池低温电化学性能。相对于传统的锂离子电池，这种锂离子电池的低温性能较佳。附图说明图1为一实施方式的锂离子电池的制备方法的流程图。具体实施方式下面主要结合附图及具体实施例对锂离子电池以及制备方法作进一步详细的说明。一实施方式的锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液。在一个优选的实施例中，锂离子电池的电芯为依次层叠的正极片、隔膜、负极片、隔膜、正极片、隔膜和负极片。正极片包括正极集流体以及涂覆在正极集流体上的正极活性层。优选的，正极活性层为双层，分别覆盖正极集流体的两个表面。正极集流体可以选择常规集流体，正极集流体的厚度为10μm～50μm。优选的，正极集流体为覆碳铝箔。正极活性层具有多孔结构，正极活性层的材料包括正极活性材料、正极导电添加剂和正极粘接剂。正极活性层中，正极活性材料、正极导电添加剂和正极粘接剂的质量比为20～42：0.5～10：0.5～10。正极活性层的厚度为50μm～400μm。正极活性材料选自钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、磷酸铁锂和镍钴铝中的至少一种。正极导电添加剂选自KS6(导电石墨)、碳纳米管、VGCF(气相生长炭纤维)、石墨烯和Super-P(超级导电炭黑)中的至少一种。正极粘接剂可以为可溶于丙酮类溶剂的粘接剂。优选的，正极粘接剂选自聚偏氟乙烯共聚物PVDF-HFP(偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物)、聚丙烯晴(PAN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚氧化乙烯中的至少一种。正极片的面密度为160g/m2～280g/m2，正极片的压实密度为1g/cm3～2.8g/cm3。负极片包括负极集流体以及涂覆在负极集流体上的负极活性层。优选的，负极活性层为双层，分别覆盖负极集流体的两个表面。负极集流体可以选择常规集流体，负极集流体的厚度为5μm～30μm。优选的，负极集流体为覆碳铜箔。负极活性层具有多孔结构，负极活性层的材料包括负极活性材料、负极导电添加剂和负极粘接剂。负极活性层中，负极活性材料、负极导电添加剂和负极粘接剂的质量比为16～40：0.5～12：0.5～12。负极活性层的厚度为50μm～300μm。负极活性材料选自钛酸锂、中间相碳微球和人造石墨中的至少一种。负极导电添加剂选自KS6(导电石墨)、碳纳米管、VGCF(气相生长炭纤维)、石墨烯和Super-P(超级导电炭黑)中的至少一种。负极粘接剂可以为可溶于丙酮类溶剂的粘接剂。优选的，负极粘接剂选自聚偏氟乙烯共聚物PVDF-HFP(偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液；所述正极片包括正极集流体以及涂覆在所述正极集流体上的正极活性层，所述正极活性层具有多孔结构，所述正极活性层的材料包括正极活性材料、正极导电添加剂和正极粘接剂，所述正极活性材料、所述正极导电添加剂和所述正极粘接剂的质量比为20～42：0.5～10：0.5～10；所述负极片包括负极集流体以及涂覆在所述负极集流体上的负极活性层，所述负极活性层具有多孔结构，所述负极活性层的材料包括负极活性材料、负极导电添加剂和负极粘接剂，所述负极活性材料、所述负极导电添加剂和所述负极粘接剂的质量比为16～40：0.5～12：0.5～12。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液；所述正极片包括正极集流体以及涂覆在所述正极集流体上的正极活性层，所述正极活性层具有多孔结构，所述正极活性层的材料包括正极活性材料、正极导电添加剂和正极粘接剂，所述正极活性材料、所述正极导电添加剂和所述正极粘接剂的质量比为20～42：0.5～10：0.5～10；所述负极片包括负极集流体以及涂覆在所述负极集流体上的负极活性层，所述负极活性层具有多孔结构，所述负极活性层的材料包括负极活性材料、负极导电添加剂和负极粘接剂，所述负极活性材料、所述负极导电添加剂和所述负极粘接剂的质量比为16～40：0.5～12：0.5～12。2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料选自钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、磷酸铁锂和镍钴铝中的至少一种；所述正极导电添加剂选自KS6、碳纳米管、VGCF、石墨烯和Super-P中的至少一种。3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极活性材料选自钛酸锂、中间相碳微球和人造石墨中的至少一种；所述负极导电添加剂选自KS6、碳纳米管、VGCF、石墨烯和Super-P中的至少一种。4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极片的面密度为160g/m2～280g/m2，所述正极片的压实密度为1g/cm3～2.8g/cm3；所述负极片的面密度为60g/m2～120g/m2，所述负极片的压实密度为0.8g/cm3～1.6g/cm3。5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔膜的表面涂覆有纳米氧化物涂层。6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔膜为孔隙率为30％～55％的多孔陶瓷隔膜。7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液的溶质为锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国恩，付国胜，
申请(专利权)人：泰州新超锂离子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32