一种锰、镍、钛系锂离子动力电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种主要以锰、镍、钛系为正负极原材料，以铝箔为正负极集流体的锂离子动力电池及其制备方法，本发明专利技术的锰、镍、钛系锂离子动力电池，正极配方由锰酸锂、三元复合材料、正极其它固体混合物、正极溶剂组成，负极配方由纳米钛酸锂、负极其它固体混合物、负极溶剂组成。本发明专利技术与现有技术相比，具有战略意义的寿命长、电性优、成本低、安全环保的新型锂离子动力电池，其制备的电池类型分为：软包及钢壳锂离子动力电池和聚合物锂离子动力电池。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种主要以锰、镍、钛系为正负极原材料，以铝箔为正负极集流体的锂 离子动力电池及其制备方法，特别是一种循环寿命长、高低温性能好、安全可靠、生产成本 低的锂离子动力电池及其制备方法。
技术介绍
能源和环境是人类社会赖以生存和发展而极为重要的物质基础。世界各国自先后 建立在石油、煤炭和天然气等化石燃料基础上的能源体系形成后，极大地推动了人类社会 的繁荣、进步和发展。但是，随着当今世界各国所遭遇到各种不幸灾难事实的惨痛教训和 人类科学预测能力的不断提高，全球村民愈来愈感觉到其前进道路上正面临着严峻的两难 困境不可再生的化石燃料将逐渐枯竭，能源危机的风暴愈演愈烈；化石燃料的大量开采 和使用，造成了环境的严重污染及生态的破坏。因此，世界各国纷纷寻找能源安全的战略 措施，大力开发以太阳能、风能、水电、核电等多元化能源体系，并极其重视发展以锂离子电 池为动力模块的电动汽车，采用以电代石油，减少二氧化碳的排放，同时又能储存电网低电 谷，可谓取得一举三得的收益。最近国家有关部委指出，我国到2020年国内汽车的保有量将达到2亿辆，届时能 源安全和环境污染将出现严重危机，因此，传统燃油汽车的节能减排和新能源汽车的产业 化就成为亟待解决的重要课题。近期由国家科技部牵头的《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》已制定完毕。 根据此规划，小型化和汽车电气化是中国汽车未来发展的两大方向，2015年中国电动汽车 保有量计划达到100万辆。另外，由国家工信部牵头制定的《节能与新能源汽车发展规划》 已经完成。据此规划，今后10年，将投入1000亿扶持资金，国内将累计直接增加投资5万 亿元.......2020年中国新能源汽车销售目标规模可能是全球第一。锂离子动力电池的新突破已经使纯电动汽车的生产成本大大降低，性能有了很大 的提高，市场化近在眼前。刻不容缓地推动锂离子动力电池的产业化，带动新能源电动汽车 产业化是符合我国国情的战略选择。推广纯电动汽车是我国在激烈的国际竞争中难得的一 次历史机遇。锂离子动力电池的产业化将使我国有可能据此在全球新能源产业发展中实现 跨越式发展，并走在世界前列，将可能成为“电动汽车王国”。目前，国内外绝大多数单位在研发制造锂离子动力电池的过程中，仍然使用人工 石墨为动力电池的负极材料。但是，生产制造人工石墨的原材料要用石焦油，当石油枯竭之 后，石焦油也就没有了，届时，动力电池的负极材料人工石墨也就无以为继了。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术以锰酸锂(LiMn2O4)加三元(LiNixCoyMnz)复合 材料为正极，以纳米钛酸锂(Li4Ti5012)为负极，铝箔为正负极集流体的锂离子动力电池，其 生产原料中金属锂、钛、锰、镍的化合物和金属铝，在我国很丰富，具有明显优势。特别是我们专利技术的锰、镍、钛系锂离子动力电池的循环寿命长、高低温性能范围宽、安全可靠、生产成 本低，为锂离子动力电池的广泛应用创造了十分广阔的前景。本专利技术的目的是通过如下技术方案来实现的本专利技术的锰、镍、钛系锂离子动力电 池，正极配方由锰酸锂、三元复合材料、正极其它固体混合物、正极溶剂组成，其中所述三 元复合材料由Ni、Co、Mn组成，所述正极其它固体混合物由SP、S-0、PVDF组成，所述正极溶 剂为NMP构成，所述锰酸锂所述三元复合材料=(70% 100% ) (30^-0%)；所述 三元复合材料的组份为Ni Co Mn= [(10/3) 5] [2 (10/3) ] [3 4]，所述 正极固体混合物NMP = (64 66) (36 34)；负极配方由纳米钛酸锂、负极其它固体 混合物、负极溶剂组成，其中所述负极其它固体混合物由SP、PVDF组成，所述负极溶剂为 NMP构成，所述负极固体混合物NMP = (0. 9 1. 1) (1. 1 0. 9)。本专利技术还可以所述正极其它固体混合物由碳黑、PVDF, DBP组成，所述正极溶剂 为丙酮，所述正极固体混合物丙酮=CM 36) (66 64)；所述负极其它固体混 合物由SP、DBP组成；所述负极溶剂为丙酮，其中所述负极固体混合物丙酮=(44 46) (56 54)。本专利技术所述的锰、镍、钛系锂离子动力电池，其特征在于所述三元复合材料的组份 为Ni Co Mn = 4 2 4。本专利技术所述的锰、镍、钛系锂离子动力电池中，所述三元复合材料的组份还可以 为Ni Co Mn = 5 2 3。本专利技术所述的锰、镍、钛系锂离子动力电池中，所述三元复合材料的组份也可以 为=Ni Co Mn = (1/3) (1/3) (1/3)。本专利技术所述的锰、镍、钛系锂离子动力电池的制备方法，所述电池化成流程及参数 如下1)搁置3分钟；2)以0. OlCA恒流充电150分钟，上限电压2. 5v ；3)以0. 02CA恒流充电200分钟，上限电压2. 5v ；4)以0. 05CA恒流充电150分钟，上限电压2. 5ν ；5)搁置3分钟；6)以0. ICA恒流充电150分钟，上限电压2. 5ν ；7)以0. 2CA恒流充电120分钟，上限电压2. 5ν ；8)以0. 5CA恒流恒压充电180分钟，上限电压2. 5ν ；截止电流0. OlCA ；9)搁置15分钟；10)以0. 5CA恒流放电至终止电压1. 5ν ；11)搁置15分钟;12)以0. 5CA恒流恒压充电90分钟，上限电压2. 5ν，截止电流0. OlCA0本专利技术所述的锰、镍、钛系锂离子动力电池的制备方法，其特征在于所述电池分容 流程及参数如下1)搁置3分钟2)以0. 5CA恒流恒压充电180分钟，上限电压2. 5ν，截止电流0. OlCA3)搁置15分钟4)以0. 5CA恒流放电至终止电压1. 5v ；5)搁置15分钟6)以0. 5C恒流恒压充电90分钟，上限电压2. 5v，截止电流0. OlCA0本专利技术与现有技术相比，具有战略意义的寿命长、电性优、成本低、安全环保的新 型锂离子动力电池，其制备的电池类型分为软包及钢壳锂离子动力电池和聚合物锂离子 动力电池。附图说明图1是本专利技术的软包锂离子动力电池制作的工艺流程图。图2是本专利技术的钢壳锂离子动力电池制作工艺流程图。图3是本专利技术的聚合物锂离子动力电池制作工艺流程图。具体实施例方式本专利技术的正负极浆料的配方及相关参数1、软包及钢壳电池正极配方锰酸锂、三元复合材料、SP、S-0、PVDF ；溶剂为NMP。负极配方纳米钛酸锂、SP、PVDF、溶剂为NMP。实施例1锰酸锂三元复合材料=70% 30%;三元复合材料的组份为Ni Co Mn = 4:2:4。正极固体混合物NMP = 64 36负极固体混合物NMP = 0. 9 1. 1实施例2锰酸锂三元复合材料=80% 20%;三元复合材料的组份为Ni Co Mn = 5 · 2· 3 ο正极固体混合物NMP = 65 35负极固体混合物NMP = 1 1实施例3锰酸锂三元复合材料=100% 0%;三元复合材料的组份为Ni Co Mn = 1/3 1/3 1/3。正极固体混合物NMP = 66 34负极固体混合物NMP = 1. 1 0.92、聚合物电池正极配方锰酸锂、三元复合材料、碳黑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锰、镍、钛系锂离子动力电池，其特征在于：正极配方由锰酸锂、三元复合材料、正极其它固体混合物、正极溶剂组成，其中：所述三元复合材料由Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ组成，所述正极其它固体混合物由ＳＰ、Ｓ－Ｏ、ＰＶＤＦ组成，所述正极溶剂为ＮＭＰ构成，所述锰酸锂：所述三元复合材料＝（７０％～１００％）∶（３０％～０％）；所述三元复合材料的组份为：Ｎｉ∶Ｃｏ∶Ｍｎ＝［（１０／３）～５］∶［２～（１０／３）］∶［３～４］，所述正极固体混合物∶ＮＭＰ＝（６４～６６）∶（３６～３４）；负极配方由纳米钛酸锂、负极其它固体混合物、负极溶剂组成，其中：所述负极其它固体混合物由ＳＰ、ＰＶＤＦ组成，所述负极溶剂为ＮＭＰ构成，所述负极固体混合物∶ＮＭＰ＝（０．９～１．１）∶（１．１～０．９）。

【技术特征摘要】
1.一种锰、镍、钛系锂离子动力电池，其特征在于正极配方由锰酸锂、三元复合材料、 正极其它固体混合物、正极溶剂组成，其中所述三元复合材料由Ni、Co、Mn组成，所述正极 其它固体混合物由SP、S-0、PVDF组成，所述正极溶剂为NMP构成，所述锰酸锂所述三元复 合材料=(70% 100%) (30% 0%)；所述三元复合材料的组份为Ni Co Mn =[(10/3) 5] [2 (10/3)] [3 4]，所述正极固体混合物NMP= (64 66) (36 34)；负极配方由纳米钛酸锂、负极其它固体混合物、负极溶剂组成，其中所 述负极其它固体混合物由SP、PVDF组成，所述负极溶剂为NMP构成，所述负极固体混合 物NMP = (0. 9 1. 1) (1. 1 0. 9)。2.根据权利要求1所述的锰、镍、钛系锂离子动力电池，其特征在于所述正极其它固体 混合物由碳黑、PVDF、DBP组成，所述正极溶剂为丙酮，所述正极固体混合物丙酮=(34 36) (66 64)；所述负极其它固体混合物由SP、DBP组成；所述负极溶剂为丙酮，其中 所述负极固体混合物丙酮=(44 46) (56 54)。3.根据权利要求1所述的锰、镍、钛系锂离子动力电池，其特征在于所述三元复合材料 的组份为Ni Co Mn = 4 2 4。4.根据权利要求1所述的锰、镍、钛系锂离子动力电池，其特征在于所述三元复合材料 的组份为Ni...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷如清，王思平，李鹏，董相盛，谢志成，
申请(专利权)人：湖北能一郎新能源研究院，
类型：发明
国别省市：42[]