一种锂离子电池及正极极片制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池及正极极片，所述正极极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体上的正极膜片，所述正极膜片包括正极活性物质、粘结剂、和导电剂，所述正极膜片还包括添加剂，所述添加剂包括聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯及其衍生物中的一种或多种与锂盐的混合物。本发明专利技术正极膜片所包括添加剂在一定电压下会发生氧化分解，分解产物不仅可以提高锂离子电池首次充放电效率，而且可以改善电池倍率及循环性能。

Lithium ion battery and positive electrode

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池及正极极片
本专利技术属于锂离子电池制造
，更具体而言，涉及一种锂离子电池及其正极极片。
技术介绍
石油和煤炭是当今能源经济的基础，但由于石油燃料和煤炭的储量有限，且在使用过程中污染问题日益突出，迫切需要寻找高级清洁能源。自索尼公司专利技术以碳材料为负极的锂离子电池以来，锂离子电池便受到学术界和商业界的广泛关注，已成为当今主要的便携电子设备的能量来源之一，并且进一步能够运用在电动车辆等动力领域。锂离子电池以单体电压高、比能量大、自放电小、循环性能好、无记忆效应等优点得到了长足的发展，发展锂离子电池是缓解能源短缺和保护环境十分有效的途径。锂离子电池由于其具备上述的优势，逐渐成为各汽车厂家优选的新能源。但由于汽车自身运动的一些特性，因此，汽车领域对锂离子电池的性能提出了更高的要求，要求锂离子电池可以满足快充特性，而且可以实现持续大电流放电以满足动力需求，这些要求不仅需要锂离子电池具有高倍率充、放电性能，还应该具有高能量密度。目前，研究人员都在致力于解决上述问题，一方面通过提高正、负极材料锂离子扩散能力，电解液离子电导率，以及在活性物质内部添加导电剂来改善锂离子的倍率充、放电性能；另一方面通过使用高比容量的正、负极材料，提高正、负极活性物质的比例，以及使用预嵌锂技术来提高电池的能量密度。此外，还通过锂离子电池设计分别改善电池的倍率性能及能量密度。但要既改善锂离子电池的倍率性能，同时又提高电池能量密度，需要从多方面进行改善，其工艺复杂，而且改善有限。因此，需要一种简单方便且行之有效的方法来同时提高电池倍率性能及能量密度。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：提供一种可以提高锂离子电池首次充放电效率，而且可以改善电池倍率及循环性能的正极极片。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种锂离子电池正极极片，包括正极集流体和涂覆于正极集流体上的正极膜片，所述正极膜片包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，其特征在于：所述正极膜片还包括添加剂，所述添加剂包括聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯及其衍生物中的一种或多种与锂盐的混合物。所述添加剂包括聚乙二醇或聚氧化乙烯的一种或两种与锂盐的混合物。所述聚乙二醇分子量选择在200～20000范围内，聚氧化乙烯分子量选择在105～107范围内。所述锂盐选择LiCF3SO3、Li(CF3SO3)2N、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiBOB或LiDOFB(即二氟草酸硼酸锂)中的一种或多种。所述聚乙二醇或聚氧化乙烯的一种或两种的质量为所述正极膜片总质量的0.5％～10％，优选为0.5％～1.8％。所述锂盐的质量为所述正极膜片总质量的0.1％～5％，优选为0.2％～0.5％。根据本专利技术，所述添加剂的含量限定为上述含量时，能有效提高电池首次充放电效率，而且可以改善电池倍率及循环性能。实验发现，添加剂的量太高不仅降低电池容量而且性能无明显提升。同时，本专利技术锂离子电池正极极片的正极活性物质选自锰酸锂(LiMn2O4)、钴酸锂(LiCoO2)、镍钴锰酸锂(LiNixMnyCo1-(x+y)O2)中的至少一种，其中，x＜1、y＜1、x+y＜1。锂离子电池正极极片的导电剂为乙炔黑、导电碳、碳纤维、碳纳米管、科琴黑和石墨烯中的一种或多种。本专利技术的另一个目的在于提供一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、间隔于所述正极极片和负极极片之间的隔膜，以及电解液，所述正极极片为以上所述的锂离子电池正极极片。本专利技术的有益效果为：在锂离子电池正极膜片中添加如上所述添加剂，当锂离子电池在首次充电过程中，电压达到一定值时(但尚未达到截止电压4.2V)，在该电压范围内作为过渡金属氧化物的正极活性物质不会发生氧化分解，而聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯及其衍生物中的一种或多种与锂盐的混合物会发生氧化分解(大约3.9V左右发生氧化分解)；一方面分解产物与锂离子络合并扩散到电解液中，进一步在电解液内部传输，提高电解液电导率，以及增加载流子数目，有助于提高界面反应频率，从而改善电池倍率充、放电性能；另一方面，正极膜片中的添加剂氧化分解，导致其内部的锂离子优先嵌入到负极，从而减少正极材料脱锂，而电池放电时，锂离子又可从负极脱出嵌入到正极，电池的首次效率得到改善。此外，本专利技术中正极极片所制备的锂离子电池还具有良好的循环性能。附图说明图1是本专利技术中对比例和实施例的电池首次充放电曲线对比。图2是本专利技术中对比例和实施例的电池倍率放电性能对比。图3是本专利技术中对比例和实施例的电池在常温25℃下循环性能对比。具体实施方式下面通过具体实施例与对比例的比较，对本专利技术作进一步的描述。但本专利技术的保护范围并不受限于这些实施例。实施例1正极极片制备：将正极活性物质镍钴锰酸锂(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)、导电剂导电碳(Super-P)、粘接剂聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氧化乙烯[(PEO)分子量为1000000]、锂盐Li(CF3SO3)2N按照94：2：2：1.8：0.2的质量比例混合在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，搅拌均匀，从而制得正极混合物浆料。将得到的正极浆料涂布在铝箔上，并通过干燥后碾压、剪切形成正极极片。负极极片制备：将负极活性物质人造石墨、导电剂导电碳(Super-P)、粘接剂丁苯橡胶(SBR)和增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照94：2：2：2的质量比例混合在溶剂水中，搅拌均匀，从而制得负极混合物浆料。将所得负极浆料涂布在铜箔上，并通过干燥后碾压、剪切形成负极极片。电解液制备：将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)以体积1:1:1的比例混合均匀，向其中加入一定量的六氟磷酸锂使其配制为1mol/L的电解液，然后向其中加入电解液总重量的1重量％的成膜添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)，混合均匀之后制得电解液。锂离子电池制备：将制得的正极极片和隔膜包覆的负极极片，按照负极、正极、负极依次叠片制备电芯，并焊接正、负极极耳，然后用铝塑膜进行封装电芯，并留下注液口，然后将电解液注入到电池内部，制得锂离子电池。实施例2将正极活性物质镍钴锰酸锂(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)、导电剂导电碳(Super-P)、粘接剂聚偏氟乙烯(PVDF)和聚乙二醇[(PEG)分子量为10000]、聚氧化乙烯[(PEO)分子量为5000000]、锂盐LiCF3SO3按照94：2：2：0.6：1.2：0.2的质量比例混合在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，搅拌均匀，从而制得正极混合物浆料。将得到的正极浆料涂布在铝箔上，并通过干燥后碾压、剪切形成正极极片。根据实施例1的相同方法采用本实施例制得的正极极片制备锂离子电池。实施例3将正极活性物质镍钴锰酸锂(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)、导电剂导电碳(Super-P)、粘接剂聚偏氟乙烯(PVDF)和甲氧基聚乙二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池正极极片，包括正极集流体和涂覆于正极集流体上的正极膜片，所述正极膜片包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，其特征在于：所述正极膜片还包括添加剂，所述添加剂包括聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯及其衍生物中的一种或多种与锂盐的混合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极极片，包括正极集流体和涂覆于正极集流体上的正极膜片，所述正极膜片包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，其特征在于：所述正极膜片还包括添加剂，所述添加剂包括聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯及其衍生物中的一种或多种与锂盐的混合物。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于：所述添加剂包括聚乙二醇或聚氧化乙烯的一种或两种与锂盐的混合物。


3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于：所述聚乙二醇分子量选择在200～20000范围内，聚氧化乙烯分子量选择在105～107范围内。


4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于：所述锂盐选择LiCF3SO3、Li(CF3SO3)2N、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiBOB或二氟草酸硼酸锂LiDOFB中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗晓杰，吴林，靳江龙，袁永杰，周宾，吴可，吴宁宁，孙梅竹，
申请(专利权)人：中信国安盟固利动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11