一种快充型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快充型钛酸锂电池，由正极、负极、隔膜、电解液和铝塑膜组成，正极包括正极涂碳铝箔集流体和涂覆在正极涂碳铝箔集流体上的正极材料，负极包括负极涂碳铝箔集流体和涂覆在负极涂碳铝箔集流体上的负极材料；其特征在于：所述正极材料由以下质量百分比组成：84～94％的正极活性物质，3％～9％的正极粘结剂，3％～9％的正极导电剂，1％～6％二氧化硅气凝胶；所述负极材料由以下质量百分比组成：84～94％的负极活性物质，0.25％～0.75％木质素磺酸盐，3％～9％的负极粘结剂，3％～9％的负极导电剂。本发明专利技术所得的钛酸锂电池具有较好的循环性能和倍率性能。

A fast-charging lithium titanate battery and its preparation method

The invention discloses a fast-charging lithium titanate battery, which consists of a positive electrode, a negative electrode, a diaphragm, an electrolyte and an aluminium-plastic film. The positive electrode comprises a cathode coated with carbon-aluminium foil and a cathode material coated on the cathode coated with carbon-aluminium foil. The negative electrode comprises a cathode coated with carbon-aluminium foil and a cathode material coated on the cathode coated with carbon-aluminium foil. The following mass percentages are composed of 84 to 94% positive active substances, 3% to 9% positive cathodes, 3% to 9% positive conductive agents and 1% to 6% silica aerogels. The negative materials are composed of the following mass percentages: 84 to 94% negative active substances, 0.25% to 0.25% lignosulfonate, the cathode to cathode cathode, and the negative conductive agent of the cathode. \u3002 The lithium titanate battery obtained by the invention has good cycle performance and rate performance.

【技术实现步骤摘要】
一种快充型钛酸锂电池及其制备方法
本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种快充型钛酸锂电池及其制备方法。
技术介绍
目前，能源危机已经成为21世纪最严峻的问题，不可再生化石能源将被绿色能源替代已经成为必然的发展趋势。锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、绿色环保等优点，在能量储存设备市场上已占据重要地位。目前锂电池主流市场为三元和磷酸铁锂电池，三元电池能量密度较高，续航能力较强，是国家重点扶持和发展的领域。但该电池体系不能满足快充的需求，充电时间较长，并且有一定的安全隐患，因此发展钛酸锂快充电池技术是一个很好的方向。目前商品化的锂离子电池普遍存在循环性能和倍率性能较差的缺陷。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种快充型钛酸锂电池及其制备方法，所得的钛酸锂电池具有较好的循环性能和倍率性能。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种快充型钛酸锂电池，由正极、负极、隔膜、电解液和铝塑膜组成，正极包括正极涂碳铝箔集流体和涂覆在正极涂碳铝箔集流体上的正极材料，负极包括负极涂碳铝箔集流体和涂覆在负极涂碳铝箔集流体上的负极材料；所述正极材料由以下质量百分比组成：84～94％的正极活性物质，3％～9％的正极粘结剂，3％～9％的正极导电剂，1％～6％二氧化硅气凝胶；所述负极材料由以下质量百分比组成：84～94％的负极活性物质，0.25％～0.75％木质素磺酸盐，3％～9％的负极粘结剂，3％～9％的负极导电剂。进一步地，按质量百分比计，所述正极粘结剂和负极粘结剂含有1～5％的全氟烷基丙烯酸酯共聚乳液的聚偏氟乙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠。进一步地，所述隔膜湿法PE隔膜，厚度为9～15um，孔隙率为55～60％，透气率为100～200s/100m，其上涂覆有1～3微米厚的二氧化钛涂层。进一步地，按质量百分比计，所述负极导电剂和正极导电剂为含有4～10％的导电炭黑的导电石墨、石墨烯或碳纳米管。进一步地，所述的导电炭黑为具链状结构的导电炭黑。进一步地，所述正极活性物质为LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2；所述负极活性物质为钛酸锂。本专利技术还提供了上述一种快充型钛酸锂电池的制备方法，包括如下步骤：S1、正、负极片制备：按上述的配方称取各组分；将称取的正极活性物质、正极粘结剂、正极导电剂进行干粉搅拌，接着加入二氧化硅气凝胶、N-甲基吡咯烷酮超声分散制成正极浆料，将正极浆料均匀涂覆于正极涂碳铝箔集流体上，在90～120℃下烘烤10～30h后辊压得到正极极片；按称取的负极活性物质、木质素磺酸盐、负极粘结剂和负极导电剂进行干粉搅拌，接着加入N-甲基吡咯烷酮超声分散制成负极浆料，将负极浆料均匀涂覆于负极涂碳铝箔集流体上，在90～120℃下烘烤10～30h后辊压得到负极极片；S2、制作电芯：将得到的正、负极片裁剪后，按照正极片、隔膜、负极片的顺序采用叠片式结构或卷绕式结构制成电芯；S3、将电芯中的正、负极片分别将极耳焊接在一起，形成正、负极引出端，然后将电芯放入铝塑包装膜中，分别引出正、负极耳，在极耳胶处加热，使铝塑袋的塑胶与极耳胶熔合，得到软包电池，软包电池的一侧为开口状态，待电解液注入；S4、封装注液：将高压电解液注入电芯后，封好注液口；S5、化成及老化：将包装好的电池化成、老化后分容即得到具有高倍率的钛酸锂电池。优选地，所述步骤S5中，化成温度为40～100℃，化成压力为0.3～0.6MPa；所述的老化温度为40～100℃，老化压力为0.3～0.6MPa，老化时间为30～50h。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术中正负极均采用涂层铝箔，在电池充放电过程中能使正极活性物质有序、均一的在负极钛酸锂材料中嵌入和脱出，能明显增加其倍率性能，并且采用含有4～10％的导电炭黑的导电石墨、石墨烯或碳纳米管作为正负极导电材料，能有效提高正负极导电率。2、二氧化硅气凝胶/木质素磺酸盐和全氟烷基丙烯酸酯共聚乳液的添加可以很好的保护正负极活性材料，能防止循环使用过程中活性物质塌陷和电极极化引起的倍率下降问题。3、采用高孔隙率和低透气率隔膜，能够显著增加离子的通过速率，明显改善其倍率性能。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1一种快充型钛酸锂电池，由正极、负极、隔膜、电解液和铝塑膜组成，正极包括正极涂碳铝箔集流体和涂覆在正极涂碳铝箔集流体上的正极材料，负极包括负极涂碳铝箔集流体和涂覆在负极涂碳铝箔集流体上的负极材料；所述正极材料由以下质量百分比组成：89％的LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2，5％的正极粘结剂，5％的正极导电剂，1％二氧化硅气凝胶；所述负极材料由以下质量百分比组成：89％的钛酸锂，0.5％木质素磺酸盐，5.25％的负极粘结剂，5.25％的负极导电剂。所述正极粘结剂和负极粘结剂含有2.5％的全氟烷基丙烯酸酯共聚乳液的聚偏氟乙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠。所述隔膜湿法PE隔膜，厚度为12um，孔隙率为57％，透气率为100～200s/100m，其上涂覆有2微米厚的二氧化钛涂层。按质量百分比计，所述负极导电剂和正极导电剂为含有7％的导电炭黑的导电石墨、石墨烯或碳纳米管；所述的导电炭黑为具链状结构的导电炭黑。实施例2一种快充型钛酸锂电池，由正极、负极、隔膜、电解液和铝塑膜组成，正极包括正极涂碳铝箔集流体和涂覆在正极涂碳铝箔集流体上的正极材料，负极包括负极涂碳铝箔集流体和涂覆在负极涂碳铝箔集流体上的负极材料；所述正极材料由以下质量百分比组成：84％的LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2，5.5％的正极粘结剂，5.5％的正极导电剂，5％二氧化硅气凝胶；所述负极材料由以下质量百分比组成：84％的钛酸锂，0.75％木质素磺酸盐，7.625％的负极粘结剂，7.625％的负极导电剂。所述正极粘结剂和负极粘结剂含有1％的全氟烷基丙烯酸酯共聚乳液的聚偏氟乙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠。所述隔膜湿法PE隔膜，厚度为9um，孔隙率为55％，透气率为100～200s/100m，其上涂覆有1微米厚的二氧化钛涂层。按质量百分比计，所述负极导电剂和正极导电剂为含有4％的导电炭黑的导电石墨、石墨烯或碳纳米管；所述的导电炭黑为具链状结构的导电炭黑。实施例3一种快充型钛酸锂电池，由正极、负极、隔膜、电解液和铝塑膜组成，正极包括正极涂碳铝箔集流体和涂覆在正极涂碳铝箔集流体上的正极材料，负极包括负极涂碳铝箔集流体和涂覆在负极涂碳铝箔集流体上的负极材料；所述正极材料由以下质量百分比组成：90％的LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2，4％的正极粘结剂，4％的正极导电剂，2％二氧化硅气凝胶；所述负极材料由以下质量百分比组成：90％的钛酸锂，0.5％木质素磺酸盐，4.75％的负极粘结剂，4.75％的负极导电剂。所述正极粘结剂和负极粘结剂含有5％的全氟烷基丙烯酸酯共聚乳液的聚偏氟乙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠。所述隔膜湿法PE隔膜，厚度为15um，孔隙率为60％，透气率为100～200s/100m，其上涂覆有3微米厚的二氧化钛涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快充型钛酸锂电池，由正极、负极、隔膜、电解液和铝塑膜组成，正极包括正极涂碳铝箔集流体和涂覆在正极涂碳铝箔集流体上的正极材料，负极包括负极涂碳铝箔集流体和涂覆在负极涂碳铝箔集流体上的负极材料；其特征在于：所述正极材料由以下质量百分比组成：84～94％的正极活性物质，3％～9％的正极粘结剂，3％～9％的正极导电剂，1％～6％二氧化硅气凝胶；所述负极材料由以下质量百分比组成：84～94％的负极活性物质，0.25％～0.75％木质素磺酸盐，3％～9％的负极粘结剂，3％～9％的负极导电剂。

【技术特征摘要】
1.一种快充型钛酸锂电池，由正极、负极、隔膜、电解液和铝塑膜组成，正极包括正极涂碳铝箔集流体和涂覆在正极涂碳铝箔集流体上的正极材料，负极包括负极涂碳铝箔集流体和涂覆在负极涂碳铝箔集流体上的负极材料；其特征在于：所述正极材料由以下质量百分比组成：84～94％的正极活性物质，3％～9％的正极粘结剂，3％～9％的正极导电剂，1％～6％二氧化硅气凝胶；所述负极材料由以下质量百分比组成：84～94％的负极活性物质，0.25％～0.75％木质素磺酸盐，3％～9％的负极粘结剂，3％～9％的负极导电剂。2.如权利要求1所述的一种快充型钛酸锂电池，其特征在于：按质量百分比计，所述正极粘结剂和负极粘结剂含有1～5％的全氟烷基丙烯酸酯共聚乳液的聚偏氟乙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠。3.如权利要求1所述的一种快充型钛酸锂电池，其特征在于：所述隔膜湿法PE隔膜，厚度为9～15um，孔隙率为55～60％，透气率为100～200s/100m，其上涂覆有1～3微米厚的二氧化钛涂层。4.如权利要求1所述的一种快充型钛酸锂电池，其特征在于：按质量百分比计，所述负极导电剂和正极导电剂为含有4～10％的导电炭黑的导电石墨、石墨烯或碳纳米管。5.如权利要求4所述的一种快充型钛酸锂电池，其特征在于：所述的导电炭黑为具链状结构的导电炭黑。6.如权利要求1所述的一种快充型钛酸锂电池，其特征在于：所述正极活性物质为LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2；所述负极活性...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亚琴，
申请(专利权)人：重庆工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50