本发明专利技术公开了一种长寿命高比能快充性能的锂电池，一种长寿命高比能快充性能的锂电池，包括正极、负极、隔膜以及电解液，所述负极材料为硅碳负极材料，以质量百分比计，负极导电剂包括1.0‑1.5％SP以及0.1‑0.2％SWCNT，负极粘结剂包括CMC0.5‑1.0％、BAPS1.5‑1.7％以及SBR0.8‑2.0％。本发明专利技术制备的锂电池具有长寿命、高比能以及快充性能。
A Lithium Battery with Long Life, High Specific Energy and Fast Charging Performance
The invention discloses a lithium battery with long service life, high specific energy and fast charge performance. The lithium battery with long service life and high specific energy includes positive electrode, negative electrode, diaphragm and electrolyte. The negative electrode material is silicon carbon negative electrode material. The negative electrode conductive agent includes 1.0 1.5% SP and 0.1 0.2% SWCNT in mass percentage, and the negative electrode binder includes CMC 0.5 1.0%, PSBA1.5 1.7. % SBR 0.8 2.0%. The lithium battery prepared by the invention has long service life, high specific energy and fast charging performance.
【技术实现步骤摘要】
一种长寿命高比能快充性能的锂电池
本专利技术涉及一种长寿命高比能快充性能的锂电池，属于EV锂电池
技术介绍
电池能量密度的提高有赖于新型正、负极材料的开发。在锂离子电池中，正极材料占据着重要的地位，其性能直接决定了最终电池产品的性能指标。钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等材料已经难以满足下一代新能源汽车对锂电池的要求。三元材料尤其是以高镍三元材料为主的正极材料，是目前以及今后五年内研发和产业化的主要趋势。高容量负极材料，特别是硅碳材料是目前最具备产业化的高容负极材料，本项目产品秉承高镍材料及高容量硅碳材料作为电池开发的技术路线，逐步达成高能比、长续航的电池性能,这也是未来提升能量的必然趋势。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种长寿命高比能快充性能的锂电池为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种长寿命高比能快充性能的锂电池，包括正极、负极、隔膜以及电解液，所述负极材料为硅碳负极材料，以质量百分比计，负极导电剂包括1.0-1.5％SP以及0.1-0.2％SWCNT，负极粘结剂包括CMC0.5-1.0％、BAPS1.5-1.7％以及SBR0.8-2.0％。负极导电剂包括1.0％SP以及0.1％SWCNT。负极粘结剂包括CMC0.5％、BAPS1.7％以及SBR0.8％。所述硅碳负极材料为SIO或SIC，添加量为5-15％。所述硅碳负极材料为SIO，添加量为7％。所述正极材料为NCM811。以质量百分比计，所述正极导电剂为1.2-1.5％SP。以质量百分比计，所述正极粘结剂为1.3-1.6％PVDF。本专利技术所达到的有益效果：采用高镍正极材料与硅基负极材料组合，可以实现高能量密度要求，添加具有长程导电结构的导电剂碳纳米管易于循环后期极片中导电网络的保持，添加聚丙烯酸酯类聚合物体系粘结剂，有效抑制硅碳材料充电和循环过程中极片反弹，包装结构完整，改善电池循环寿命与稳定性。附图说明图1是不同材料(NCA)循环性能；图2是不同材料(NCM701515)循环性能；图3是不同材料(NCM811)循环性能；图4是不同材料(NCA)高温循环性能；图5是不同材料(NCM811)高温循环性能；图6是不同负极材料循环性能；图7是不同导电剂对负极材料循环性能；图8是不同导电剂对负极材料循环性能；图9是不同导电剂对负极材料循环性能；图10是不同导电剂对负极材料循环性能；图11是不同导电剂对负极材料循环性能；图12是不同导电剂对负极材料循环性能；图13是不同导电剂形貌对比SEM图；图14是不同粘结剂筛选对比图(备注，尾数1、2、3、4、5分别对应SiOx含量7％、10％、15％、20％、25％，尾数6、7、8、9、0分别对应SiOx含量7％、10％、15％、20％、25％)；图15是不同粘结剂筛选对比图(备注，尾数1、2、3、4、5分别对应SiOx含量7％、10％、15％、20％、25％，尾数6、7、8、9、0分别对应SiOx含量7％、10％、15％、20％、25％)；图16是不同粘结剂筛选对比图；图17是不同粘结剂筛选对比图；图18是不同粘结剂筛选对比图；图19是基于SIOA负极材料优选粘结剂循环性能；图20是成品电池常温循环性能；图21是成品电池低温循环性能；图22是成品电池高温循环性能；具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术主要从以下几个方面对进行研究一、筛选正极材料高镍三元材料具有高比容量、长循环寿命、低毒和廉价等特点，适用于制备高能量电池，本专利技术选择了NCA和NCM811以及对应多个厂家的同型号产品进行筛选，主要根据以下几个性能指标进行筛选：1、满足基本加工要求，无凝胶果冻现象。2、扣电克容量(3.0-4.3V，0.1C/0.1C)＞190mAh/g或全电池＞180mAh/g(石墨负极,2.7-4.2V,1C)；3、25℃循环＞1000次(2.7-4.2V,1C,80％SOC)；4、极片压实密度≥3.45g/cm3。具体结果见表1、表2、表3以及图1-图5。表1表2表3分析结果：克容量：除NCM-7-02，其余都可项目扣电克容量指标；0.1C放电克容量与材料镍含量成正相关，镍含量升高、材料克容量增大，相同镍含量，NCA相比于NCM克容量明显偏低；首次效率：NCM811(S800C)首次效率明显优于NCA和NCM(71515)；综合考虑放电容量和首次效率，NCM811(S800C)优于NCA和NCM(71515)热稳定排序：材料热稳定性与Ni含量成反相关，与包覆金属氧化物含量成正相关，NCM(71515)>NCA>NCM811极限压实：八种材料极片极限压实均在3.5g/cm3以上，满足2.9项目样技术指标。卷绕性能测试：通过极片柔韧性测试仪测试，NCA-04、NCM-7-01两种极片压实密度在3.45g/cm3，通过6号卷轴出现明显裂痕，可能在卷绕工艺中出现极片断裂，需进一步工艺验证常温循环测试，对克容量发挥、极片压实密度满足项目技术指标的NCA-01、NCM-8-01、NCM-8-02、NCM-8-03、NCM-07-01五种材料进行常温循环测试NCM(701515)循环最差，不满足项目需求；NCM-8、NCA两种类型材料中，NCM-8材料明循环性能显高于NCA，其中NCM-8-03材料循环700次容量保持率在94％以上。高温循环验证：NCM811、NCA两种材料中，NCM811高温循环明显更加优异；45℃循环550次，NCM-8-03容量保持率在86％以上，预计45℃循环寿命为1000次。综合上述评估结果，NCM811-03各项指标(克容量、压实、循环)最优，且满足项目开发指标，进一步测试其他性能：NCM-8-03的倍率性能良好，3C放电容量保持率>85％，因此本专利技术中采用NCM811作为正极材料，从中选择优良厂家产品。二、筛选负极材料硅是目前人类至今为止发现的比容量(4200mAh/g)最高的锂离子电池负极材料,是一种最有潜力的负极材料，硅碳负极材料由硅基材料和石墨复配制备；循环性能和满电反弹率是评估硅碳负极材料的主要指标，硅基材料分为纳米硅和氧化亚硅两大类，同样选择了多组纳米硅材料和氧化亚硅材料进行比较；主要根据以下几个性能指标进行筛选：1、克容量(0.005-1.0V):≥450mAh/g；2、首次效率(0.005-1.0V):≥80％；3、循环寿命:600次@45℃,容量保持率≥80％；4、极片满电反弹率≤35％；5、极片压实密度≥1.6g/cm3。具体结果见表4表4SiOx满电反弹率明显优于纳米硅,选择SiOx作为重点研究方向；目前主流的SiOx材料为5μm粒径的一次颗粒，并进行碳包覆。经过理化参数的初步筛选，选定SIC03,SOC01,SOC03,SOC04,SiO03,SiO04,SiO06共7款硅基材料开展进一步评估。以5Ah软包进行评测，硅基材料均基于500mAh/g容量规格进行循环性能和反弹率评估；如图6所示，氧化亚硅/石墨材料的循环性能和满电反弹率明显优于纳米硅/石墨材料(SIC03)；氧化亚硅/石墨材料负极满电反弹率35.2-38.0％。且25℃循环性能以SiO04(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种长寿命高比能快充性能的锂电池，包括正极、负极、隔膜以及电解液，其特征是，所述负极材料为硅碳负极材料，以质量百分比计，负极导电剂包括1.0‑1.5％SP以及0.1‑0.2％SWCNT，负极粘结剂包括CMC0.5‑1.0％、BAPS1.5‑1.7％以及SBR0.8‑2.0％。
【技术特征摘要】
1.一种长寿命高比能快充性能的锂电池，包括正极、负极、隔膜以及电解液，其特征是，所述负极材料为硅碳负极材料，以质量百分比计，负极导电剂包括1.0-1.5％SP以及0.1-0.2％SWCNT，负极粘结剂包括CMC0.5-1.0％、BAPS1.5-1.7％以及SBR0.8-2.0％。2.根据权利要求1所述的一种长寿命高比能快充性能的锂电池，其特征是，负极导电剂包括1.0％SP以及0.1％SWCNT。3.根据权利要求1所述的一种长寿命高比能快充性能的锂电池，其特征是，负极粘结剂包括CMC0.5％、BAPS1.7％以及SBR0.8％。4.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李菊香，郑春龙，钱国珠，刘涛，
申请(专利权)人：江苏天鹏电源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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