一种可低温充电的锂离子电池制造技术

本实用新型专利技术属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种可低温充电的锂离子电池，包括：正极片；第一负极片，设置于所述正极片的一侧，所述第一负极片包括第一负极集流体以及设置于所述第一负极集流体表面的第一负极材料层，所述第一负极材料层为钛酸锂材料层；第二负极片，设置于所述正极片的另一侧，所述第二负极片包括第二负极集流体以及设置于所述第二负极集流体表面的第二负极材料层，所述第二负极材料层的嵌锂电位小于钛酸锂材料层的嵌锂电位；隔膜，设置于所述第一负极片与所述正极片之间以及所述第二负极片与所述正极片之间。相比于现有技术，本实用新型专利技术的锂离子电池改善低温条件下的充电性能，特别是超低温条件下的大倍率充电性能。电性能。电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种可低温充电的锂离子电池


[0001]本技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种可低温充电的锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因质量轻、比能量高、寿命长、易于包装和高安全性能的优势，被广泛应用与各种电子设备，近五年来市场需求呈稳步增长趋势。随着锂离子电池的广泛应用，各种电子设备的使用条件也对锂离子电池有更苛刻的要求。例如锂离子电池的温度特性。普通锂离子电池，在
‑
20℃条件下，放电仅为初始容量的50％～60％，而低温充电更是只能满足0℃以上的充电条件。传统锂离子电池的这一问题显然不能满足一些室外应用领域，例如军工兵器、航天航空、车载电源、极地科考、寒带抢险、电力通信、公共安全、铁路、船舶、机器人等。
[0003]在低温环境中，影响锂离子电池充放电的主要因素有：1)电解液黏度随着温度的降低而明显升高，Li
+
传输速率缓慢，电导率急剧下降；2)Li
+
的固液相扩散速率降低，动力学性能下降，电子和Li
+
在负极界面的传输速率降低，特别是对于石墨类负极体系，此点愈专利技术显，大大影响了锂离子电池的低温性能。
[0004]目前行业内的一些改善低温的方案有：优化正、负电极电导率，选取合适低熔点电解液，优化低温下电解液与正极界面、固相电解质膜(SEI)与负极界面的电荷交换阻抗等，但此类措施更多的是改善锂离子电池的低温放电性能，其对低温充电性能改善并不明显。由于低温充电时石墨负极由于动力学性能差而极易出现锂枝晶析出的问题。因此，为了改善低温充电性能，有人使用钛酸锂作为负极来进行改善。这是因为钛酸锂由于本身尖晶石性结构，具有循环性能好、锂离子扩散系数高(为2*10
‑8cm2/s)、嵌锂电位高，不易产生锂枝晶等特点。但是，使用钛酸锂作为负极由于其电压平台过高会导致全电池的电压平台低，能量密度太低而无法满足一些对能量密度有较高要求的应用。同时钛酸锂相对于石墨负极其价格更高。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种可低温充电的锂离子电池，改善低温条件下的充电性能，特别是超低温条件下的大倍率充电性能。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0007]一种可低温充电的锂离子电池，包括：
[0008]正极片；
[0009]第一负极片，设置于所述正极片的一侧，所述第一负极片包括第一负极集流体以及设置于所述第一负极集流体表面的第一负极材料层，所述第一负极材料层为钛酸锂材料层；
[0010]第二负极片，设置于所述正极片的另一侧，所述第二负极片包括第二负极集流体以及设置于所述第二负极集流体表面的第二负极材料层，所述第二负极材料层的嵌锂电位
小于钛酸锂材料层的嵌锂电位；
[0011]隔膜，设置于所述第一负极片与所述正极片之间以及所述第二负极片与所述正极片之间。
[0012]作为本技术所述的可低温充电的锂离子电池的一种改进，所述钛酸锂材料层的嵌锂电位为1.55V，所述第二负极材料层的嵌锂电位为0.2V。
[0013]作为本技术所述的可低温充电的锂离子电池的一种改进，所述锂离子电池为方形结构的叠片式电池。
[0014]作为本技术所述的可低温充电的锂离子电池的一种改进，所述锂离子电池为圆柱状结构的卷绕式电池。
[0015]作为本技术所述的可低温充电的锂离子电池的一种改进，所述第一负极片电连接有第一负极极耳，所述第二负极片设置有第二负极极耳，所述第一负极极耳和所述第二负极极耳电连接。
[0016]作为本技术所述的可低温充电的锂离子电池的一种改进，所述第一负极极耳和所述第二负极极耳均为镍极耳。
[0017]作为本技术所述的可低温充电的锂离子电池的一种改进，所述第一负极集流体和所述第二负极集流体为铜箔。
[0018]作为本技术所述的可低温充电的锂离子电池的一种改进，所述正极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体表面的正极材料层，所述正极材料层包括磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂中的至少一种。
[0019]作为本技术所述的可低温充电的锂离子电池的一种改进，所述正极集流体为铝箔。
[0020]作为本技术所述的可低温充电的锂离子电池的一种改进，所述正极片电连接有正极极耳，所述正极极耳为铝极耳。
[0021]相比于现有技术，本技术的有益效果在于：本技术的锂离子电池采用两种不同的负极片进行搭配使用，初始充电时，锂离子嵌入第一负极片，第一负极片其第一负极材料层为钛酸锂材料层，钛酸锂的尖晶石结构和高的嵌锂电位可以在低温条件下实现大倍率充电不析锂，同时充电过程中电流会带来温升，使电芯内部温度上升，从而改善电解液的粘度；当第一负极片嵌锂完全后，负极电位持续下降到第二负极片的嵌锂电位，此时由于温度上升后第二负极片中活性材料的动力学性能得到改善，第二负极片也可以进行正常嵌锂，从而达到电芯低温大倍率充电的目的。
附图说明
[0022]图1是本技术的结构示意图。
[0023]图2是实施例1的锂离子电池的充放电曲线图。
[0024]其中：1
‑
正极片，2
‑
第一负极片，3
‑
第二负极片，4
‑
隔膜，11
‑
正极集流体， 12
‑
正极材料层，21
‑
第一负极集流体，22
‑
第一负极活性材料层，31
‑
第二负极集流体，32
‑
第二负极材料层。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施方式和说明书附图，对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式并不限于此。
[0026]参考图1，本技术提供一种可低温充电的锂离子电池，包括：
[0027]正极片1；
[0028]第一负极片2，设置于正极片1的一侧，第一负极片2包括第一负极集流体21以及设置于第一负极集流体21表面的第一负极材料层22，第一负极材料层22为钛酸锂材料层；
[0029]第二负极片3，设置于正极片1的另一侧，第二负极片3包括第二负极集流体31以及设置于第二负极集流体31表面的第二负极材料层32，第二负极材料层32的嵌锂电位小于钛酸锂材料层的嵌锂电位；优选的，第二负极材料层包括石墨、硅、硅碳复合材料和硅氧材料中的至少一种；
[0030]隔膜4，设置于第一负极片2与正极片1之间以及第二负极片3与正极片 1之间。
[0031]技术人发现，在进行充电时，锂离子从正极脱出，由于第一负极片2 中钛酸锂的嵌锂电位比第二负极片3的材料嵌锂电位高，此时刚开始脱出的锂离子会先嵌入到第一负极片2的钛酸锂材料中；当第一负极片2的钛酸锂嵌锂完全后，负极电位持续下降到第二负极片3的材料嵌锂电位时，此时锂离子开始从正极脱出嵌入到第二负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可低温充电的锂离子电池，其特征在于，包括：正极片；第一负极片，设置于所述正极片的一侧，所述第一负极片包括第一负极集流体以及设置于所述第一负极集流体表面的第一负极材料层，所述第一负极材料层为钛酸锂材料层；第二负极片，设置于所述正极片的另一侧，所述第二负极片包括第二负极集流体以及设置于所述第二负极集流体表面的第二负极材料层，所述第二负极材料层的嵌锂电位小于钛酸锂材料层的嵌锂电位；隔膜，设置于所述第一负极片与所述正极片之间以及所述第二负极片与所述正极片之间。2.根据权利要求1所述的可低温充电的锂离子电池，其特征在于，所述钛酸锂材料层的嵌锂电位为1.55V，所述第二负极材料层的嵌锂电位为0.2V。3.根据权利要求1所述的可低温充电的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池为方形结构的叠片式电池。4.根据权利要求1所述的可低温充电的锂离子电池，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾涛，苏球，付洋洋，
申请(专利权)人：湖南立方新能源科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：