一种高能量密度锂离子动力电池制造技术

本发明专利技术为解决现有动力电池能量密度不能满足电动汽车更高续驶里程要求的问题，提供了一种高能量密度锂离子动力电池，选用浓度梯度型高镍三元材料为锂离子电池正极材料，选用导电碳源包覆的多孔硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料。通过材料体系和工艺优化，在大幅提高动力电池能量密度的同时，保持了其良好的循环稳定性。循环稳定性。循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种高能量密度锂离子动力电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，尤其是涉及一种高能量密度锂离子动力电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其自放电小，能量密度高，循环性能好，电压平台高等一系列优点，已被广泛用作储能和动力电池。在电动汽车领域，根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，至2035年，我国节能汽车与新能源汽车年销量将各占一半，汽车产业实现电动化转型。电动汽车续航里程的要求越来越高，对电池能量密度要求随之越来越高。
[0003]从正极材料来看，高镍三元正极材料是锂电池行业未来的重要发展方向，但是由于金属离子混排原因，所以高镍三元正极材料的循环衰减较快，并且高温及倍率性能差等问题也亟待改善。对于负极材料而言，硅碳负极是极其重要的一环，硅作为负极材料的理论克容量高达石墨负极的十多倍，但是硅作为负极材料嵌脱锂离子时的形变也限制了其应用，需要选择合理的加入量，并配合工艺调整，才能达到理想的效果。要实现电池的高能量密度，同时保证电池循环稳定性，需要选择合适的电池材料体系，找出最佳的工艺条件，实现高能量密度和循环稳定性的平衡。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种一种高能量密度锂离子动力电池。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种高能量密度锂离子动力电池，正极片上的正极活性物质为浓度梯度型镍钴铝和/或镍钴锰，镍钴铝的化学式为LiNixCoyAl1
‑
x
‑
yO2，其中x≧0.8，镍钴锰的化学式为LiNixCoyMn1
‑
x
‑
yO2，其中x≧0.8；
[0006]负极片上的负极活性物质为导电碳源包覆的多孔硅碳复合材料，其中硅的重量比含量为3％
‑
20％。
[0007]优选地，正极片上还包括正极集流体、正极粘结剂和正极导电剂，各组分重量份数为正极活性物质95
‑
98％，正极粘结剂1
‑
3％，正极导电剂1
‑
2％。
[0008]优选地，正极片面密度为400
‑
600g/m2，正极片压实密度为3.6
‑
3.8g/cm3。
[0009]优选地，正极导电剂选自导电炭黑，导电石墨，碳纳米管，石墨烯，VGCF中的一种或几种；
[0010]正极粘结剂为聚偏氟乙烯。
[0011]优选地，负极片上还包括负极集流体、负极粘结剂和负极导电剂，各组分重量份数为负极活性物质94
‑
97％，负极粘结剂2
‑
4％，负极导电剂1
‑
2％。
[0012]优选地，负极片面密度为190
‑
300g/m2，负极片压实密度为1.3
‑
1.7g/cm3。
[0013]优选地，负极导电剂为导电炭黑；
[0014]负极粘结剂为羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶。
[0015]优选地，还包括隔膜、电解液、极耳和铝塑膜，电解液的量为2
‑
3g/Ah。
[0016]本专利技术具有的优点和积极效果是：选用梯度型高镍三元材料作为正极材料，提高
了正极材料结构的稳定性；选用导电碳源包覆的多孔硅碳复合材料作为负极材料，合理控制硅含量，包覆层的束缚和内核多孔结构的空间有效缓冲硅负极材料在嵌脱锂过程中发生的体积变化，避免由于体积膨胀而带来的循环性能差等问题；在体系设计中，匹配合适的面密度和压实密度可以增大电池的放电容量，减小内阻，减小极化损失，延长电池的循环寿命，特别是负极压实密度控制，以避免包覆层和多孔结构的破坏为极限；通过一系列优化，达到高能量密度与循环稳定性的平衡。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例中电池在25℃条件下1C充电1C放电的1000次循环曲线图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术的实施例做出说明。
[0019]一种高能量密度锂离子电池，包含有正极片、负极片、隔膜、电解液、极耳、铝塑膜，电解液的量为1.5
‑
3.5g/Ah。正极片包括正极集流体、正极活性物质、正极粘结剂和正极导电剂，负极片包括集流体、负极活性物质、负极粘结剂和负极导电剂。
[0020]正极活性物质选自浓度梯度型的镍钴铝或镍钴锰或其混合物，镍钴铝的化学式为LiNixCoyAl1
‑
x
‑
yO2，其中x≧0.8，镍钴锰的化学式为LiNixCoyMn1
‑
x
‑
yO2，其中x≧0.8。正极料组分及重量比为：正极活性物质95
‑
98％，粘结剂1
‑
3％，导电剂1
‑
2％。导电剂选自导电炭黑，导电石墨，碳纳米管，石墨烯，VGCF中的一种或几种。粘结剂为聚偏氟乙烯。正极片面密度在400
‑
600g/m2范围内。正极片压实密度在3.6
‑
3.8g/cm3范围内。
[0021]负极片包括集流体、负极活性物质、粘结剂和导电剂。负极活性物质为导电碳源包覆的多孔硅碳复合材料，其中硅的重量比含量为3％
‑
20％。负极料组分及重量比为：负极活性物质94
‑
97％，粘结剂2
‑
4％，导电剂1
‑
2％。导电剂为导电炭黑。粘结剂为羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶。负极片面密度在190
‑
300g/m2范围内。负极片压实密度在1.3
‑
1.7g/cm3范围内。
[0022]下面具体实施例对本专利技术方案做出说明，其中，未具体说明操作步骤的实验方法，均按照相应商品说明书进行，实施例中所用到的仪器、试剂、耗材如无特殊说明，均可从商业公司购买得到。
[0023]实施例：
[0024]一种高能量密度锂离子电池。
[0025]正极片的制备：采用Li(Ni
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
)O2作为正极活性物质。将Li(Ni
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
)O2，聚偏氟乙烯，导电炭黑，石墨烯，按照96：2：1.5：0.5的比例制备正极浆料，涂敷在正极集流体上，面密度为500g/m2，通过辊压制备压实密度为3.7g/cm3的正极片。
[0026]负极片的制备：采用导电碳源包覆的多孔硅材料，其中硅含量15％。将负极活性物质，羧甲基纤维素钠，丁苯橡胶，导电炭黑按94：2：2：2比例制备负极浆料，涂敷在负极集流体上，面密度为220g/m2，通过辊压制备压实密度为1.7g/cm3的负极片。
[0027]电解液：电解液采用1.5mol/L的六氟磷酸锂有机溶液，溶剂为碳酸二甲酯，碳酸乙烯酯，碳酸钾乙酯，碳酸丙烯酯按一定比例混合。注液量2g/Ah。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高能量密度锂离子动力电池，其特征在于：正极片上的正极活性物质为浓度梯度型镍钴铝和/或镍钴锰，镍钴铝的化学式为LiNixCoyAl1
‑
x
‑
yO2，其中x≧0.8，镍钴锰的化学式为LiNixCoyMn1
‑
x
‑
yO2，其中x≧0.8；负极片上的负极活性物质为导电碳源包覆的多孔硅碳复合材料，其中硅的重量比含量为3％
‑
20％。2.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子动力电池，其特征在于：正极片上还包括正极集流体、正极粘结剂和正极导电剂，各组分重量份数为正极活性物质95
‑
98％，正极粘结剂1
‑
3％，正极导电剂1
‑
2％。3.根据权利要求2所述的高能量密度锂离子动力电池，其特征在于：所述正极片面密度为400
‑
600g/m2，所述正极片压实密度为3.6
‑
3.8g/cm3。4.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱波青，许寒，顾士杰，刘凯，刘兴江，
申请(专利权)人：天津中电新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：