改善锂离子电池低温性能的方法技术

本发明专利技术的改善锂离子电池低温性能的方法，采用在锂离子电池制备过程中的正极匀浆工序中加入低温添加剂，一方面借助匀浆过程的充分搅拌使低温添加剂更好地分散，良好的分散更有利于添加剂性能的发挥；另一方面是为了改善现有技术中电解液在卷芯内部的渗液差造成的低温添加剂性能发挥不良的问题；本发明专利技术能够保证低温添加剂的良好分散以及性能的更好发挥，有效地提高锂离子电池的低温性能。

【技术实现步骤摘要】
改善锂离子电池低温性能的方法
本专利技术创造涉及锂离子电池
，尤其是涉及改善锂离子电池低温性能的方法。
技术介绍
锂离子电池作为新一代的绿色能源，具有工作电压高、循环寿命长、质量轻、能量密度高、倍率性能和安全性能好、自放电小、无记忆效应、无环境污染等优点，被广泛的应用到电子、交通、医疗、航空等各个领域中，随着应用领域及应用范围的不断拓展，对电池的性能也提出了更高的要求。而传统锂离子电池的低温放电性能较差，尤其是低温充电性能差，大多数锂电池在-10℃以下难以正常使用，大大制约了其在高纬度、高海拔地区和水下低温环境中的应用。现有技术中，提高锂离子电池低温性能的方法主要有更换负极材料以及匹配合适的低温电解液。目前，锂离子电池往往存在渗液不良的问题，尤其是大容量、大倍率下使用的电池，电解液中低温添加剂往往会由于电解液的渗液不良的问题，性能得不到充分发挥。本专利技术即是在上述技术问题的基础上进行的改进。
技术实现思路
本专利技术创造针对
技术介绍
中的相关问题，提供一种改善锂离子电池低温性能的方法，以解决现有技术中存在的由于电解液的渗液不良导致的电解液中低温添加剂的性能得不到充分发挥的技术问题，能够保证低温添加剂的良好分散以及性能的更好发挥，有效地改善锂离子电池的低温性能。为解决上述技术问题，本专利技术创造采用的技术方案是：改善锂离子电池低温性能的方法，在锂离子电池制备过程中的正极匀浆工序中加入低温添加剂，所述正极匀浆工序主要包括以下步骤：(1)将溶剂、粘结剂混合，并搅拌，制备正极粘结剂胶液；(2)将正极活性物质、导电剂以及粘结剂胶液按设定比例和顺序混合搅拌均匀；(3)加入非水性溶剂，并搅拌、分散均匀，得浆料；(4)上述浆料中加入低温添加剂，并低速搅拌均匀；(5)真空消泡后涂布。进一步，步骤(1)中的粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙酸、聚丙烯腈等具有粘接作用的高分子化合物。步骤(1)中的溶剂为N-甲基吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种的结合。进一步，步骤(2)中的正极活性物质不限于镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂等具有锂离子脱出功能的材料。步骤(2)中的导电剂不限于导电炭黑、碳纳米管、石墨烯等具有高电子导电能力的材料。进一步，所述正极活性物质、导电剂以及粘结剂胶液的质量比为(93～99)：(0.5～4)：(0.5～3)。进一步，在所述步骤(3)中的非水性溶剂为N-甲基吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。进一步，所述低温添加剂为腈基功能化有机硅化合物添加剂，该有机硅化合物添加剂为3-氰乙基-二乙氧基-甲基硅烷、氰乙基甲基二甲氧基硅烷、3-丙基腈-甲氧基乙氧基-二甲基硅烷中的一种或几种。进一步，在所述步骤(1)中，搅拌速度为10～40rpm，时间为300～400min。进一步，在所述步骤(2)中，搅拌速度为25～40rpm，分散速率为2000-3000rpm，搅拌时间为300～450min。进一步，在所述步骤(3)中，搅拌速度为25～40rpm，分散速率为1800-3300rpm，搅拌时间为20～120min。进一步，在所述步骤(4)中，控制搅拌速度为10～20rpm。进一步，在所述步骤(5)中，所述真空消泡过程的时间为30～60min。进一步，在所述步骤(1)至步骤(5)中，均控制环境湿度低于10％，温度20～30℃。需要说明的是，由于负极匀浆时用到的溶剂为去离子水，常用的低温添加剂一般对水敏感，遇水易分解变性，所以本专利技术选择在正极匀浆中加入低温添加剂，这也是正极匀浆时需控制环境湿度的原因。本专利技术创造的有益效果：本专利技术的改善锂离子电池低温性能的方法，采用在锂离子电池制备过程中的正极匀浆工序中加入低温添加剂，一方面借助匀浆过程的充分搅拌使低温添加剂更好地分散，良好的分散更有利于添加剂性能的发挥；另一方面是为了改善现有技术中电解液在卷芯内部的渗液差造成的低温添加剂性能发挥不良的问题；本专利技术能够保证低温添加剂的良好分散以及性能的更好发挥，有效地提高锂离子电池的低温性能。附图说明图1为实施例1与对比例1、对比例3的容量循环对比图；图2为实施例1与对比例5的容量循环对比图；图3为实施例2与对比例2、对比例4的容量循环对比图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术创造。实施例1一种提高锂离子电池低温性能的制备方法如下：步骤(1)，将N-甲基吡咯烷酮(NMP)和聚偏氟乙烯(PVDF)按设定质量比例6:94混合，搅拌速度为30rpm，分散速率为2500rpm，时间为320min，制备粘结剂胶液。步骤(2)，将正极活性物质、导电剂以及粘结剂按设定比例混合搅拌均匀，搅拌速度为30rpm，分散速率为2500rpm，搅拌时间为400min。其中，正极活性物质为镍-钴-锰三元材料，导电剂为导电炭黑(SuperP)，粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)，所述正极活性物质、导电剂以及粘结剂的质量比为98：1：1。步骤(3)，根据实测粘度和理论固含计算加入非水性溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)，调整粘度，加注的终止条件为计算固含量为65％-80％、实测粘度为5000mPa·s-7500mPa·s；并搅拌、分散均匀，同时，控制搅拌速度为32rpm，分散速率为2500rpm，搅拌时间为40min；步骤(4)，浆料分散均匀后，加入低温添加剂，质量为步骤(2)总质量的0.5％，并低速搅拌均匀，控制搅拌速度为15rpm，时间为60min，上述的低温添加剂为3-氰乙基-二乙氧基-甲基硅烷(DESCN)；步骤(5)，在30min真空消泡后涂布。上述步骤(1)至步骤(5)的匀浆过程均控制环境湿度低于10％，温度20～30℃。实施例2一种提高锂离子电池低温性能的制备方法如下：步骤(1)，将N-甲基吡咯烷酮(NMP)和聚偏氟乙烯(PVDF)按设定质量比例5:95混合，搅拌速度为40rpm，分散速率为3000rpm，时间为350min，制备粘结剂胶液。步骤(2)，将正极活性物质、导电剂以及粘结剂按设定比例混合搅拌均匀，拌速度为20rpm，分散速率为2800rpm，搅拌时间为350min。其中，正极活性物质为镍-钴-锰三元材料，导电剂为导电炭黑(SuperP)，粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)，所述正极活性物质、导电剂以及粘结剂的质量比为97：1.5：1.5。步骤(3)，根据实测粘度和理论固含计算加入非水性溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)，调整粘度，加注的终止条件为计算固含量为65％-80％、实测粘度为5000mPa·s-7500mPa·s；并搅拌、分散均匀，同时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.改善锂离子电池低温性能的方法，其特征在于：在锂离子电池制备过程中的正极匀浆工序中加入低温添加剂，所述正极匀浆工序主要包括以下步骤：/n(1)将溶剂、粘结剂混合，并搅拌，制备正极粘结剂胶液；/n(2)将正极活性物质、导电剂以及粘结剂混合搅拌均匀；/n(3)加入非水性溶剂，并搅拌、分散均匀，得浆料；/n(4)上述浆料中加入低温添加剂，并低速搅拌均匀；/n(5)真空消泡后涂布。/n

【技术特征摘要】
1.改善锂离子电池低温性能的方法，其特征在于：在锂离子电池制备过程中的正极匀浆工序中加入低温添加剂，所述正极匀浆工序主要包括以下步骤：
(1)将溶剂、粘结剂混合，并搅拌，制备正极粘结剂胶液；
(2)将正极活性物质、导电剂以及粘结剂混合搅拌均匀；
(3)加入非水性溶剂，并搅拌、分散均匀，得浆料；
(4)上述浆料中加入低温添加剂，并低速搅拌均匀；
(5)真空消泡后涂布。


2.如权利要求1所述的改善锂离子电池低温性能的方法，其特征在于：所述正极活性物质、导电剂以及粘结剂的质量比为(93～99)：(0.5～4)：(0.5～3)。


3.如权利要求1所述的改善锂离子电池低温性能的方法，其特征在于：所述低温添加剂为腈基功能化有机硅化合物添加剂。


4.如权利要求1所述的改善锂离子电池低温性能的方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，所述非水性溶剂为N-甲基吡咯烷酮。


5.如权利要求1所述的改善锂离子电池低温性能的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓朋，郑彦俊，马华，王磊，李秋凤，张学辰，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12