一种锂聚合物电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种锂聚合物电池，其正极材料包含以下组分：钴酸锂、导电剂、粘合剂、碳纳米管浆料或石墨烯；负极材料包含以下组分：石墨碳黑、导电剂、粘合剂、富勒烯、纳米线、纳米钛；以及电解液，电解液包含碳酸二乙酯、二苯醚、碳酸亚乙酯。本发明专利技术在电解液中加入碳酸二乙酯，使其可以有效改善低温下锂盐离子迁移，提升低温性能，溶剂碳酸二乙酯起到降低低温溶剂凝固点。同时，本发明专利技术在电池的正极材料中加入碳纳米管或者石墨烯；在负极材料中加入富勒烯，使得本发明专利技术的碳纳米管富勒烯电池较普通电池的容量增加，电流密度增大、内阻减小、不易发热燃烧、被刺穿或破损时不易短路，提高了锂聚合物电池的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂聚合物电池及其制备方法
本专利技术涉及电池领域，尤其涉及一种锂聚合物电池及其制备方法。
技术介绍
锂聚合物电池循环寿命长、安全性高，广泛应用于纯电动大巴汽车，但其低温性能差、材料电子导电性差的特点制约其应用，随着混合动力电动车节油指标的不断提升，改性高倍率锂聚合物电池优异的快充，快放能力及低温性能将在混合动力汽车得以应用有助于汽车节油；特别是严寒的冬季为保证混合动力系统的正常工作，必须要求保证电解液低温优异的电导率，否则很难保证电池的正常运行。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种锂聚合物电池及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种锂聚合物电池，其正极材料包含以下组分：钴酸锂、导电剂、粘合剂、碳纳米管浆料或石墨烯；负极材料包含以下组分：石墨碳黑、导电剂、粘合剂、富勒烯、纳米线、纳米钛；以及电解液，电解液包含碳酸二乙酯、二苯醚、碳酸亚乙酯。优选地，所述正极材料包含以下重量份的组分：钴酸锂2-10份、导电剂5-30份、粘合剂1-15份、碳纳米管浆料或石墨烯2.5-30份；所述负极材料包含以下重量份的组分：石墨碳黑1-20份、导电剂5-30份、粘合剂1-15份、富勒烯0.8-25份、纳米线5-15份、纳米钛2-8份，所述电解液是由体积百分比为10-40％的碳酸二乙酯、2-10％的二苯醚、30-60％的碳酸亚乙酯组成的混合溶液。优选地，所述正极为铝箔。优选地，所述负极为铜箔。优选地，所述导电剂为乙炔黑。<br>优选地，所述粘合剂为聚偏氟乙烯(PVDF)。本专利技术还提供一种制备如上所述锂聚合物电池的制备方法，包括以下步骤：：(1)配料：将钴酸锂、导电剂、粘合剂、碳纳米管浆料进行混合得到混合正极浆料；将石墨碳黑、导电剂、粘合剂、富勒烯、纳米线、纳米钛进行混合得到混合负极浆料；(2)涂布：将上述正极浆料通过涂布机涂于正极上；将负极浆料通过涂布机涂于负极上；(3)然后经过辊压、分切、制片、卷绕、装配、顶侧封、烘干、注入电解液、化成，最后进行包装，获得本专利技术的电池。优选地，所述步骤(1)之前还需提取富勒烯，其提取方法采用以下步骤：将碳粉放入氧化还原釜通电燃烧，然后提取附在釜内壁的碳气黑微粒，再通过静电加工即得所述富勒烯。优选地，所述步骤(1)之前还需制备电解液，采用以下方法制备：将有机溶剂碳酸二乙酯、碳酸亚乙酯混合，最后加入二苯醚，即得所述电解液。优选地，所述步骤(2)负极材料采用以下方法制备：将石墨碳黑、导电剂、粘合剂、富勒烯、纳米线、纳米钛混合后研磨成粉，将粉体移至压力为30～50mPa高压反应釜中，然后将反应釜放置在功率为1800～2200w的微波炉中，加热200～1200s，冷却至室温，得到所述负极材料。本专利技术的有益效果：本专利技术在电解液中加入碳酸二乙酯、碳酸亚乙酯和二苯醚，使得本专利技术的锂聚合物电池可以有效改善低温下锂盐离子迁移，提升低温性能，溶剂碳酸二乙酯、碳酸亚乙酯起到降低低温溶剂凝固点。同时，本专利技术在电池的正极材料中加入碳纳米管或者石墨烯；在负极材料中加入富勒烯，使得本专利技术的碳纳米管富勒烯电池较普通电池的容量增加，电流密度增大、内阻减小、不易发热燃烧、被刺穿或破损时不易短路，提高了锂聚合物电池的性能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1本实施例的锂聚合物电池，其正极材料包含以下组分：钴酸锂2份、乙炔黑5份、聚偏氟乙烯(PVDF)1份、碳纳米管浆料2.5份；负极材料包含以下组分：石墨碳黑1份、乙炔黑5份、聚偏氟乙烯1份、富勒烯0.8份。电解液包括：体积百分比为10％碳酸二乙酯、2％二苯醚、30％碳酸亚乙酯。本实施例锂聚合物电池的制备方法，包括以下步骤：(1)配料：将上述重量份的钴酸锂、乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)、碳纳米管浆料进行混合得到混合正极浆料；将上述重量份的石墨碳黑、乙炔黑、聚偏氟乙烯、富勒烯进行混合得到混合负极浆料；(2)涂布：将上述正极浆料通过涂布机涂于铝箔上；将负极浆料通过涂布机涂于铜箔上；(3)然后经过辊压、分切、制片、卷绕、装配、顶侧封、烘干、注液、化成、化成，最后进行包装，获得本专利技术的电池。本实施例提取富勒烯采用以下步骤：(1)在烧制陶瓷的氧化还原窑中放入一吨左右的木柴(没受污染的松木、杉木、桧木等)燃烧，24小时后在氧化还原窑的内壁中可提取附在上面的烟烬1100g；(2)将这1100g的烟烬放入静电加载机进行静电加工可得110g的导电性富勒烯。本实施例中电解液的制备方法为：将上述有机溶剂碳酸二乙酯、碳酸亚乙酯混合，最后加入二苯醚，即得所述电解液。实施例2本实施例的锂聚合物电池，其正极材料包含以下组分：钴酸锂10份、乙炔黑30份、聚偏氟乙烯15份、碳纳米管浆料30份；负极材料包含以下组分：石墨碳黑20份、乙炔黑30份、聚偏氟乙烯5份、富勒烯25份。电解液包括：体积百分比为40％的碳酸二乙酯、10％二苯醚、60％的碳酸亚乙酯组成的混合溶液。本实施例采用实施例1的制备方法。实施例3本实施例的锂聚合物电池，其正极材料包含以下组分：钴酸锂5份、乙炔黑15份、聚偏氟乙烯8份、碳纳米管浆料15份；负极材料包含以下组分：石墨碳黑10份、乙炔黑15份、聚偏氟乙烯5份、富勒烯13份。电解液包括：体积百分比为20％的碳酸二乙酯、5％二苯醚、40％的碳酸亚乙酯组成的混合溶液。本实施例采用实施例1的制备方法。对比例1对比例1与实施例1的唯一区别是电解液中未添加碳酸二乙酯。对比例2对比例2与实施例1的唯一区别是负极材料中不含有富勒烯、纳米线、纳米钛。将上述实施例1-3和对比例1、2制备的锂聚合物电池，进行测试1、性能测试以上方案所得锂聚合物电池分别进行30C倍率放电测试，电池DCR测试，-30度冷启动测试等，测试结果见表1。通过电池常温30C放电容量保持率、动态内阻(DCR)、低温冷启动等测试数据可以看出用本专利技术的锂聚合物电池在正极材料中加入碳纳米管\石墨烯复能提升电池倍率，明显减小电池动态内阻，提升电池倍率性能；电解液采用特定型溶剂配方，加入碳酸二乙酯可以有效改善低温下锂盐离子迁移，提升低温性能，溶剂乙酸乙酯起到降低低温溶剂凝固点，同时起到过充电保护作用。可见本专利技术的锂聚合物电池低温大倍率放电及循环性能良好。2、破坏性测试结果上述25×37×76mm的锂聚合物电池测试1)锤击测试：10kg重的钢锤在1米高度自然落下：不起火、不爆炸；2)过充测试：不会发热、不爆炸；3)钉刺测试：用3×8.0mm的铁钉直接钉穿电池，不起火、不爆炸；4)浸水测试：24小时浸水，性能不变；5)耐热冲击测试：放入温度测试箱中，将温度从5℃升到150℃，不起火、不爆炸；6)振动测试：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂聚合物电池，其特征在于，正极材料包含以下组分：钴酸锂、导电剂、粘合剂、碳纳米管浆料或石墨烯；负极材料包含以下组分：石墨碳黑、导电剂、粘合剂、富勒烯、纳米线、纳米钛；以及电解液，电解液包含碳酸二乙酯、二苯醚、碳酸亚乙酯。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂聚合物电池，其特征在于，正极材料包含以下组分：钴酸锂、导电剂、粘合剂、碳纳米管浆料或石墨烯；负极材料包含以下组分：石墨碳黑、导电剂、粘合剂、富勒烯、纳米线、纳米钛；以及电解液，电解液包含碳酸二乙酯、二苯醚、碳酸亚乙酯。


2.如权利要求1所述的锂聚合物电池，其特征在于，所述正极材料包含以下重量份的组分：钴酸锂2-10份、导电剂5-30份、粘合剂1-15份、碳纳米管浆料或石墨烯2.5-30份；所述负极材料包含以下重量份的组分：石墨碳黑1-20份、导电剂5-30份、粘合剂1-15份、富勒烯0.8-25份、纳米线5-15份、纳米钛2-8份，所述电解液是由体积百分比为10-40％的碳酸二乙酯、2-10％的二苯醚、30-60％的碳酸亚乙酯组成的混合溶液。


3.如权利要求1或2所述的锂聚合物电池，其特征在于，所述正极为铝箔。


4.如权利要求1或2所述的锂聚合物电池，其特征在于，所述负极为铜箔。


5.如权利要求1或2所述的锂聚合物电池，其特征在于，所述导电剂为乙炔黑。


6.如权利要求1或2所述的锂聚合物电池，其特征在于，所述粘合剂为聚偏氟乙烯。


7.一种制备权利要求1-6任一项所述锂聚合物电池的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶小剑，平松雄二，牛尾顺一，
申请(专利权)人：叶小剑，平松雄二，牛尾顺一，
类型：发明
国别省市：广东;44