低温锂电池制造技术

本发明专利技术公开了一种低温锂电池，包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液以及外壳，负极极片的负极材料包括质量比为1：1～1.2的复合石墨和植物硬碳，复合石墨为硬碳包覆的石墨，硬碳与所述石墨的质量比为0.01～0.05：1，植物硬碳的原材料为椰壳、核桃壳中的一种；电解液由有机溶剂、电解锂盐以及添加剂组成，电解锂盐的锂离子浓度为0.9～1.0mol/L，添加剂的质量百分数为3％～4％，其余为有机溶剂；有机溶剂包括质量比为10：1～2的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯，电解锂盐包括质量比为1：1的四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂，添加剂包括碳酸亚乙烯酯。本发明专利技术通过设计合理的负正极材料以及电解液，提升了锂电池的低温放电性能。电池的低温放电性能。

【技术实现步骤摘要】
低温锂电池


[0001]本专利技术涉及锂电池制备领域。更具体地说，本专利技术涉及一种低温锂电池。

技术介绍

[0002]锂离子二次可充电电池主要包括正极、负极、电解液及隔膜，充电时，锂离子从正极经电解液、隔膜嵌入负极，放电时，锂离子从负极脱出，经电解液、隔膜移动到正极，锂离子的充放电过程就是锂离子在正极
‑
负极
‑
正极之间的运动。但是在低温(
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20℃以下)，由于电解液黏度增大、锂离子在活性电极材料中的扩散能力降低等原因，锂电池的低温性能差，几乎无法放电。
[0003]因此，亟需一种能在低温下具有优异放电性能的锂电池。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0005]本专利技术还有一个目的是提供一种低温锂电池，其通过设计合理的负极材料、正极材料以及电解液，改善了锂电池在极寒条件下放电性能差的情况，提升了锂电池的低温放电性能。
[0006]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液以及外壳，其特征在于，所述负极极片的负极材料包括质量比为1：1～1.2的复合石墨和植物硬碳，所述复合石墨为硬碳包覆的石墨，所述硬碳与所述石墨的质量比为0.01～0.05：1，所述植物硬碳的原材料为椰壳、核桃壳中的一种。
[0007]优选的是，所述正极极片的正极材料为纳米级磷酸铁锂。
[0008]优选的是，所述电解液由有机溶剂、电解锂盐以及添加剂组成，所述电解锂盐的锂离子浓度为0.9～1.0mol/L，所述添加剂的质量百分数为3％～4％，其余为有机溶剂；所述有机溶剂包括质量比为10：1～2的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯，所述电解锂盐包括质量比为1：1的四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯。
[0009]优选的是，所述电解液还包括质量百分数为15％～20％的改良剂，所述改良剂由质量比为1：5～10的烷基咪唑和促溶剂组成，所述烷基咪唑为2
‑
十一烷基咪唑、2
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丁基咪唑、4
‑
甲基咪唑中的一种，所述促溶剂为乙酸辛酯、丁酸甲酯、丙酸乙酯中的一种。
[0010]优选的是，所述烷基咪唑为2
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十一烷基咪唑，所述促溶剂为乙酸辛酯，所述2
‑
十一烷基咪唑与所述乙酸辛酯的质量比为1：8。
[0011]优选的是，所述烷基咪唑为2
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丁基咪唑，所述促溶剂为丙酸乙酯，所述2
‑
丁基咪唑与所述丙酸乙酯的质量比为1：5。
[0012]优选的是，所述烷基咪唑为4
‑
甲基咪唑，所述促溶剂为丁酸甲酯，所述4
‑
甲基咪唑与所述丁酸甲酯的质量比为1：10。
[0013]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0014]本专利技术通过在石墨上包覆硬碳得到复合石墨，可以减轻负极表面析锂的情况，同
时将复合石墨与植物硬碳混合制备负极材料，可进一步提升锂电池低温及功率性能；通过设计碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯，两者配合可改善负极结构剥落的情况，进而提高锂电池的低温性能；通过设计四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂，可在负极界面生成稳定的SEI膜；通过设计碳酸亚乙烯酯，可提高电极界面导电性与稳定性，从而提高锂电池的低温性能；通过设计烷基咪唑和促溶剂，可使烷基咪唑较好的溶解在电解液中，且烷基咪唑本身的特性可改善电解液的低温电导率，进一步改善锂电池的低温放电性能。
[0015]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0017]<实施例1>
[0018]本专利技术提供一种低温锂电池，包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液以及外壳，所述负极极片的负极材料包括质量比为1：1的复合石墨和植物硬碳，所述复合石墨为硬碳包覆的石墨，所述硬碳与所述石墨的质量比为0.01：1，所述植物硬碳的原材料为椰壳、核桃壳中的一种；
[0019]本实施例中，所述正极极片的正极材料为纳米级磷酸铁锂；所述复合石墨所包覆硬碳为常见的硬碳，如树脂碳、有机聚合物热解碳等，具体地，本实施例中使用的复合石墨所包覆硬碳为酚醛树脂热解制备的硬碳；所述植物硬碳为椰壳基硬碳；
[0020]所述电解液的有机溶剂为质量比为10：1的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯的混合物，电解锂盐为质量比为1：1的四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂的混合物，添加剂为碳酸亚乙烯酯，所述碳酸亚乙烯酯的添加量为3％，所述电解锂盐的锂离子浓度为0.9mol/L；
[0021]本实施例中低温锂电池的制备如下：
[0022]复合石墨的制备：将酚醛树脂溶于四氢呋喃中，超声搅拌至溶解，然后加入石墨，搅拌至混合均匀，在均相反应器中进行热固化，得到混合物，然后热解得到酚醛树脂硬碳包覆石墨的复合石墨，热解参数为：以4℃/min的升温速率从25℃升到150℃，保温2小时，然后再以4℃/min的升温速率升温至400℃保温2小时，最后再以4℃/min的升温速率升温至800℃保温2小时，然后冷却至室温得到复合石墨；所述酚醛树脂、所述石墨、所述四氢呋喃的质量比为2：1：20；
[0023]正极极片的制备：将聚偏氟乙烯分散于N
‑
甲基吡咯烷酮中，待N
‑
甲基吡咯烷酮充分溶解静置消泡，然后加入导电炭黑，待炭黑分散均匀后加入纳米级磷酸铁锂，混合制备成正极浆料；将所述正极浆料均匀涂覆在厚度为20μm的正极集流体Al箔上，得到涂布极片，然后置于110℃下真空烘干12h使得极片中的溶剂挥发完全，然后辊压、裁片，得到正极极片；所述纳米级磷酸铁锂、所述导电炭黑、所述聚偏氟乙烯的质量比为94：3：3；
[0024]负极极片的制备：将羧甲基纤维素钠溶解于去离子水(溶剂)中，然后加入导电炭黑，待炭黑分散均匀后，加入负极材料(由质量比为1：1的复合石墨、椰壳基硬碳组成)，调整溶液粘度至2500mpa
·
s
‑1，然后加入丁苯橡胶，混合均匀后得到负极浆料；将所述负极浆料均匀涂覆在厚度为10μm的负极集流体铜箔上，得到涂布极片，然后置于110℃下真空烘干
12h使得极片中的溶剂挥发完全，然后辊压、裁片，得到负极极片；所述负极材料、所述导电炭黑、所述羧甲基纤维素钠、所述丁苯橡胶的质量比为95：2：1：2；
[0025]电解液的制备：在手套箱中，称取相应数量的各配方组分，充分混合，搅拌2～3天后得到电解液；
[0026]隔膜：选取厚度为15μm、孔隙率为45％的PE膜；
[0027]电池的组装：将上述正极极片、隔膜、福极极片卷绕成电芯，隔膜位于正极极片与负极极片之间，正极以铝极耳点焊引出，负极以镍极耳点焊引出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.低温锂电池，包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液以及外壳，其特征在于，所述负极极片的负极材料包括质量比为1：1～1.2的复合石墨和植物硬碳，所述复合石墨为硬碳包覆的石墨，所述硬碳与所述石墨的质量比为0.01～0.05：1，所述植物硬碳的原材料为椰壳、核桃壳中的一种。2.如权利要求1所述的低温锂电池，其特征在于，所述正极极片的正极材料为纳米级磷酸铁锂。3.如权利要求1所述的低温锂电池，其特征在于，所述电解液由有机溶剂、电解锂盐以及添加剂组成，所述电解锂盐的锂离子浓度为0.9～1.0mol/L，所述添加剂的质量百分数为3％～4％，其余为有机溶剂；所述有机溶剂包括质量比为10：1～2的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯，所述电解锂盐包括质量比为1：1的四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯。4.如权利要求3所述的低温锂电池，其特征在于，所述电解液还包括质量百分数为15％～20％的改良剂，所述改良剂由质量比为1：5～10的烷基咪唑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建利，征圣全，倪杰，
申请(专利权)人：苏州蔚利昆新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：