一种可-40℃低温充放电的锂离子电池及其制备工艺制造技术

本发明专利技术属于电池技术领域，具体涉及一种可‑40℃低温充放电的锂离子电池及其制备工艺。所述锂离子电池包括负极、正极、隔膜以及电解液；其特征在于，所述电解液由重量比22％～28％的碳酸乙烯酯、重量比20％～28％的碳酸二乙酯、重量比44％～58％的碳酸二甲酯以及锂盐组成，所述锂盐占碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯及碳酸二甲酯三者总重量的10％～16％。本发明专利技术提供的锂离子电池，使电池可以在‑40℃低温环境下进行充电以及放电，且充电容量达到了常温容量(0.2C@25℃)的90％以上，并且当恢复为常温环境时，其恢复容量不低于原常温容量的95％，经多次充放循环后，解剖电池后电池内部未有析锂等不良现象，是一种可应用在‑40℃低温或以上低温环境需求进行充放电的锂离子电池。

【技术实现步骤摘要】
一种可-40℃低温充放电的锂离子电池及其制备工艺
本专利技术属于电池
，具体涉及一种可-40℃低温环境下进行充电、放电的锂离子电池及其制备工艺。
技术介绍
随着能源的短缺，环境污染日益严重，锂离子电池具有能量密度高、功率大、安全性能好、循环寿命长、工作电压平稳、无污染、无泄露等特点,是理想的绿色环保能源并已经广泛应用于各种领域中。但是在低温环境下，锂离子电池的充电一直是不易突破的瓶颈，限制了其部分应用。这是因为在低温环境下，电解液趋于凝结，导电率下降、电池内阻变大，充电时锂离子难以嵌入负极，在表面形成金属锂沉积，严重时还会形成安全隐患导致电池损坏或者燃烧爆炸等安全问题。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题提供一种安全性能好的可-40℃低温充放电的锂离子电池及其制备工艺。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下实现：一种可-40℃低温充放电的锂离子电池，所述锂离子电池包括负极、正极、隔膜以及电解液；所述电解液由重量比22％～28％的碳酸乙烯酯、重量比20％～28％的碳酸二乙酯、重量比44％～58％的碳酸二甲酯以及锂盐组成，所述锂盐占碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯及碳酸二甲酯三者总重量的10％～16％。上述方案中，所述锂盐为LiPF6、LiBF6或LiClF6中的一种或任意两种以上的混合。上述方案中，所述负极包括重量比76％～86％中间相碳微球和/或天然石墨、重量比7％～12％导电炭黑和/或导电石墨、以及重量比7％～12％聚偏氟乙烯。上述方案中，所述正极包括重量比75％～85％镍钴锰酸锂和/或钴酸锂、重量比6％～13％导电炭黑和/或导电石墨和/或气相生长碳纤维、以及重量比9％～12％聚偏氟乙烯。上述方案中，所述正极敷料面密度为8mg/cm2～12mg/cm2。上述方案中，所述负极敷料面密度为4mg/cm2～8mg/cm2。所述的可-40℃低温充放电的锂离子电池的制备工艺，所述工艺包括以下步骤：1)物料干燥：将各原材料真空干燥；2)浆料制备：按工艺生产要求顺序，将正负极所需物料按预定配比进行真空混和搅拌，形成浆料；3)极片制备：将步骤2)中制备好的合格正负极浆料分别涂覆在金属箔上，制备成所需尺寸的极片；4)电芯制备：使用隔膜隔离正负极片，并按预定工艺卷绕成卷芯，然后装入钢壳中焊接；5)注液：将步骤4)中焊接好的电芯干燥后将电解液组分进行注液；6)活化：将步骤5)中注液后的电池进行活化制得-40℃低温充放电的锂离子电池。上述方案中，所述活化工艺为在低温-10℃±3℃环境中采用0.01C恒流恒压充电至4.23V，截止电流为小于0.005C。本专利技术的有益效果为：本专利技术所用正极、负极材料组成成分，增加了电池在低温下的反应活性，使用的电解液配比组分，减少了电解液的凝结趋势并改善了正负极表面与电解液界面性质，从而实现了锂离子电池在-40℃低温环境下的充电、放电。具体实施方式下面结合实施例来详细说明本专利技术。本专利技术提供一种可-40℃低温充放电的锂离子电池，该锂离子电池包括负极、正极、隔膜以及电解液。该负极由重量比76％～86％的中间相碳微球和/或天然石墨、重量比7％～12％的导电炭黑和/或导电石墨、以及重量比7％～12％的聚偏氟乙烯构成混合料涂覆在8μm铜箔上构成。该负极敷料面密度为4mg/cm2～8mg/cm2。该正极由重量比75％～85％的镍钴锰酸锂和/或钴酸锂、重量比6％～13％的导电炭黑和/或导电石墨和/或气相生长碳纤维、重量比9％～12％的聚偏氟乙烯构成的混合料涂覆在15μm铝箔上构成。该正极敷料面密度为8mg/cm2～12mg/cm2。该电解液由重量比22％～28％的碳酸乙烯酯(以下简称EC)、重量比20％～28％的碳酸二乙酯(以下简称DC)、重量比44％～58％的碳酸二甲酯(以下简称DMC)以及锂盐构成；所述锂盐占碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯及碳酸二甲酯三者总重量的10％～16％。所述锂盐为LiPF6、LiBF6或LiClF6。该锂离子电池的隔膜为PP-PE-PP复合三层微孔膜。按实施例配比使用以下生产工艺进行组装生产，电池测试型号为圆柱形电池：直径14mm，高度50.5mm，具体步骤如下：1)物料干燥：将各原材料使用真空干燥箱持续真空干燥6h～8h；2)浆料制备：按工艺生产要求顺序，将正负极膜所需物料按预定配比进行真空混和搅拌，形成浆料；3)极片制备：将步骤2)中制备好的合格正负极浆料分别涂覆在铝箔、铜箔上，经干燥、压实、分切、焊接引流条(正、负极耳)制备成所需尺寸的极片；4)电芯制备：使用PP-PE-PP复合三层微孔膜隔离正负极片按一定工艺卷绕成卷芯，然后装入钢壳中焊接；5)注液：将步骤4)中焊接好的电芯在真空干燥箱内干燥后将电解液组分进行注液；6)活化：将步骤5)中注液后的电池进行活化制得-40℃低温充放电的锂离子电池。该锂离子电池的活化工艺为在低温-10℃±3℃环境中采用0.01C恒流恒压充电至4.23V，截止电流为小于0.005C。下面以具体实施例进行说明：实施例1本实施例提供一种可-40℃低温充放电的锂离子电池，该锂离子电池包括负极、正极、隔膜以及电解液。该负极由重量比51％的中间相碳微球混合重量比33％天然石墨、重量比5％导电炭黑混合重量比2％导电石墨、以及重量比9％的聚偏氟乙烯构成混合料涂覆在8μm铜箔上构成。该负极敷料面密度为7.6mg/cm2。该正极由重量比39％的镍钴锰酸锂混合重量比42％的钴酸锂、重量比6％的导电炭黑混合重量比4％的气相生长碳纤维、重量比9％的聚偏氟乙烯构成的混合料涂覆在15μm铝箔上构成。该正极敷料面密度为11.5mg/cm2。该电解液由重量比23.6％的碳酸乙烯酯、重量比26.2％的碳酸二乙酯、重量比50.2％的碳酸二甲酯以及占碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯及碳酸二甲酯三者总重量的3.6％LiPF6、4.2％LiBF6、4.2％LiClF6的混合锂盐构成。该锂离子电池的隔膜为PP-PE-PP复合三层微孔膜。实施例2本实施例提供一种可-40℃低温充放电的锂离子电池，该锂离子电池包括负极、正极、隔膜以及电解液。该负极由重量比60％的中间相碳微球混合重量比21％天然石墨、重量比4.7％导电炭黑混合重量比3.3％导电石墨、以及重量比11％的聚偏氟乙烯构成混合料涂覆在8μm铜箔上构成。该负极敷料面密度为6.5mg/cm2。该正极由重量比35％的镍钴锰酸锂混合重量比47％的钴酸锂、重量比5％的导电炭黑混合重量比3％的气相生长碳纤维、重量比10％的聚偏氟乙烯构成的混合料涂覆在15μm铝箔上构成。该正极敷料面密度为10.5mg/cm2。该电解液由重量比23.6％的碳酸乙烯酯、重量比26.2％的碳酸二乙酯、重量比50.2％的碳酸二甲酯以及占碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯及碳酸二甲酯三者总重量的3.6％LiPF6、4.2％LiBF6、4.2％LiClF6的混合锂盐构成。该锂离子电池的隔膜为PP-PE-PP复合三层微孔膜。实施例3本实施例提供一种可-40℃低温充放电的锂离子电池，该锂离子电池包括负极、正极、隔膜以及电解液。该负极由重量比37％的中间相碳微球混合重量比46％天然石墨、重量比4.5％导电炭黑混合重量比6.5％导电石墨、以及重量比8％的聚偏氟乙烯构成混合料涂覆在8μm铜箔上构成。该负极敷料面密度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可‑40℃低温充放电的锂离子电池，所述锂离子电池包括负极、正极、隔膜以及电解液；其特征在于，所述电解液由重量比22％～28％的碳酸乙烯酯、重量比20％～28％的碳酸二乙酯、重量比44％～58％的碳酸二甲酯以及锂盐组成，，所述锂盐占碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯及碳酸二甲酯三者总重量的10％～16％。

【技术特征摘要】
1.一种可-40℃低温充放电的锂离子电池，所述锂离子电池包括负极、正极、隔膜以及电解液；其特征在于，所述电解液由重量比22％～28％的碳酸乙烯酯、重量比20％～28％的碳酸二乙酯、重量比44％～58％的碳酸二甲酯以及锂盐组成，，所述锂盐占碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯及碳酸二甲酯三者总重量的10％～16％。2.如权利要求1所述的可-40℃低温充放电的锂离子电池，其特征在于，所述锂盐为LiPF6、LiBF6或LiClF6中的一种或任意两种以上的混合。3.如权利要求1所述的可-40℃低温充放电的锂离子电池，其特征在于，所述负极包括重量比76％～86％中间相碳微球和/或天然石墨、重量比7％～12％导电炭黑和/或导电石墨、以及重量比7％～12％聚偏氟乙烯。4.如权利要求1所述的可-40℃低温充放电的锂离子电池，其特征在于，所述正极包括重量比75％～85％镍钴锰酸锂和/或钴酸锂、重量比6％～13％导电炭黑和/或导电石墨和/或气相生长碳纤维、以及重量比9％～12％聚偏氟乙烯。5.如权利要求1所述的可-40℃低...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘守印，李文杰，吴际良，陈力，赵徐，马茂龙，余旭阳，
申请(专利权)人：武汉中原长江科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42