低温钛酸锂型电池及其制备方法技术

本申请涉及电池技术领域，本申请涉及一种低温钛酸锂型电池及其制备方法，其低温钛酸锂型电池包括正极、负极、隔离膜以及电解液，所述正极的材料包括活性物质、第一粘接剂、第二导电剂以及第一集流体，所述活性物质、第一粘接剂、第一导电剂的重量百分比的比值为(90％

【技术实现步骤摘要】
低温钛酸锂型电池及其制备方法


[0001]本申请涉及电池
，尤其涉及一种低温钛酸锂型电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池能够提供稳定的电压和电流，具有宽广的温度使用范围，已成为当前各类消费类电池产品及电动产品的主要动力源。但是随着科学技术的发展以及环境的不断恶化，人们对低温型的电池的需求越来越大。
[0003]目前市面上涌现了大量的采用三元体系制备的容量型低温电池，当三元电池应用到低温温度为零下20℃
‑
40℃时，传统的容量型电池在低温下放保持率＜70％，不能满足使用者长时间使用要求。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种低温钛酸锂型电池，提高了使用者在低温下使用该电池的时间，同时也增强了该电池的在低温下的放电稳定性以及安全性。
[0005]第一方面，本申请提供了一种低温钛酸锂型电池，包括正极、负极、隔离膜以及电解液，所述正极的材料包括活性物质、第一粘接剂、第二导电剂以及第一集流体，所述活性物质、第一粘接剂、第一导电剂的重量百分比的比值为(90％
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96％)：(1.5％
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5％)：(2％
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5％)；所述负极的材料包括钛酸锂、第二粘接剂、第二导电剂以及第二集流体，所述钛酸锂、第二粘接剂、第二导电剂的重量百分比的比值为(90％
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95％)：(2％
‑
5％)：(2％
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5％)，所述钛酸锂结构为尖晶石结构。
[0006]通过上述技术方案，负极材料主要采用了尖晶石结构的钛酸锂，该结构的钛酸锂在离子的嵌入、脱出能保持稳定的结构，在低温下充放可避免析锂的安全隐患，通过上述材料的组合以及组合比例，本申请所制备的电池相对于传统的容量型电池来说，本申请电池的在
‑
40℃下放电容量达到80％以上，低温在
‑
20℃下循环次数大于500周，常温循环大于5000周，从而使得本申请的电池的安全性、循环比传统的容量型电池更佳，且本申请电池在低温环境下使用时长较长，使用性能更加稳定。
[0007]可选的，所述活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料中的一种或多种，所述活性物质还可以为锰酸锂，所述活性物质只有锰酸锂时，锰酸锂的前驱体为四价锰。
[0008]通过上述技术方案，活性物质均可选择钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料中的一种或者两种，均能制备在低温下安全性能较佳、使用时长较长的电池；活性物质还可以只选择锰酸锂，但是当选择锰酸锂时，只能选择前驱体为四价锰的锰酸锂，才能与负极材料进行配合制备出在低温条件下具有安全性、且使用效果较佳的低温电池。
[0009]可选的，所述活性物质为钴酸锂、锰酸锂，所述钴酸锂与锰酸锂的质量比为(7：3)
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(8：2)。
[0010]通过上述技术方案，当正极的活性物质选择质量比为(7:3)
‑
(8:2)的钴酸锂与锰酸锂混合物时，制备出的低温电池相较于其他活性物质来说，电池的电压更高、保持率更高
以及电池的循环次数更多，使得电池的低温性能更佳。
[0011]可选的，所述第一粘接剂为PVDF、PTFE、PVB、EVA及PVA中的一种或多种，所述第二粘接剂为PVDF、PTFE、PVB、EVA及PVA中的一种或多种。
[0012]可选的，所述第一导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中一种或多种，所述第二导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中一种或多种。
[0013]可选的，所述隔离膜的孔隙率大于或等于50％。
[0014]通过上述技术方案，极大的孔隙率易于离子传输。
[0015]可选的，所述电解液包括有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂包括PC、VC和羧酸酯。
[0016]通过上述技术方案，添加剂中的PC、VC可以减少电池胀气的几率，羧酸酯可提高电池低温的性能。
[0017]第二方面，一种低温钛酸锂型电池的制备方法包括以下步骤：
[0018]S1、将正极活性物质和负极的钛酸锂在100℃
‑
130℃下真空烘干；
[0019]S2、将活性物质、第一粘接剂、第一导电剂与NMP搅拌混合得到正极料浆，将正极料浆涂覆到第一集流体，烘干，制成正极片；
[0020]将钛酸锂、第二粘接剂、第二导电剂与NMP溶液搅拌混合得到负极料浆，将负极料浆涂覆到第二集流体，烘干，制成负极片；
[0021]S3、装配：将正极片和负极片与隔膜叠放卷绕装配后，再注入电解液制成电池；
[0022]在制备过程中，环境温度恒温22℃
‑
28℃，湿度小于15％RH。
[0023]通过上述技术方案，先将活性物质以及钛酸锂在真空下烘干，然后在制备过程中的温度以及湿度的控制，可防止材料吸水而导致电池胀气的问题；上述制作方法简单高效，工艺条件也容易把控。
[0024]可选的，所述正极片烘干后的料浆敷料量在160
‑
260g/
㎡
中，所述负极片烘干后的料浆敷料量在150
‑
240g/
㎡
中。
[0025]通过上述技术方案，选取适中的正、负极片的料浆密度，会减少锂离子流通的距离。
[0026]可选的，所述电池注入电解液后，电池活化温度50
‑
70℃，0.2C恒流充到2.8V，恒压充120min，静置5min，1C恒流放电到1.5V，静置5min，1.5V恒压放电120min，如此循环3次。
[0027]通过上述技术方案，电池的活化温度是只能在50
‑
70℃中，超过这个范围，容易造成电池析锰的情况的发生，0.2C恒流充到2.8V，恒压充120min，静置5min，1C恒流放电到1.5V，静置5min，1.5V恒压放电120min，如此循环3次的设置能有效激活电池。
[0028]本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0029]本申请电池包括正极、负极、隔离膜以及电解液，正极的材料包括活性物质、第一粘接剂、第二导电剂以及第一集流体，活性物质、第一粘接剂、第一导电剂的重量百分比的比值为(90％
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96％)：(1.5％
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5％)：(2％
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5％)；负极的材料包括钛酸锂、第二粘接剂、第二导电剂以及第二集流体，钛酸锂、第二粘接剂、第二导电剂的重量百分比的比值为(90％
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95％)：(2％
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5％)：(2％
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5％)，钛酸锂结构为尖晶石结构；该结构的钛酸锂在离子的嵌入、脱出能保持稳定的结构，在低温下充放可避免析锂的安全隐患，通过上述材料的组合以及组合比例，本申请所制备的电池相对于传统的容量型电池来说，本申请电池的在
‑
40℃下放
电容量达到80％以上，低温在
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温钛酸锂型电池，其特征在于，包括正极、负极、隔离膜以及电解液，所述正极的材料包括活性物质、第一粘接剂、第二导电剂以及第一集流体，所述活性物质、第一粘接剂、第一导电剂的重量百分比的比值为(90％
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96％)：(1.5％
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5％)：(2％
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5％)；所述负极的材料包括钛酸锂、第二粘接剂、第二导电剂以及第二集流体，所述钛酸锂、第二粘接剂、第二导电剂的重量百分比的比值为(90％
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95％)：(2％
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5％)：(2％
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5％)，所述钛酸锂结构为尖晶石结构。2.根据权利要求1所述低温钛酸锂型电池，其特征在于，所述活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料中的一种或多种，所述活性物质还可以为锰酸锂，所述活性物质只有锰酸锂时，锰酸锂的前驱体为四价锰。3.根据权利要求2所述低温钛酸锂型电池，其特征在于，所述活性物质为钴酸锂、锰酸锂，所述钴酸锂与锰酸锂的质量比为(7：3)
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(8：2)。4.根据权利要求1所述低温钛酸锂型电池，其特征在于，所述第一粘接剂为PVDF、PTFE、PVB、EVA及PVA中的一种或多种，所述第二粘接剂为PVDF、PTFE、PVB、EVA及PVA中的一种或多种。5.根据权利要求1所述低温钛酸锂型电池，其特征在于，所述第一导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中一种或多种，所述第二导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中一种或多种。6.根据权利要求1所述低温...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博洋，雷磊，高利忠，张文，杜继波，野德柱，白宗亮，刘琦，
申请(专利权)人：银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：