锂离子动力电池及其制备方法技术

技术编号:7024362 阅读:145 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种锂离子动力电池及其制备方法,其负极材料是由以下质量百分比的原料组成:83-95%的钛酸锂、2-10%的粘合剂、3-10%的导电剂,正极材料由以下质量百分比的原料组成:83-95%的磷酸亚铁锂、2-10%的粘合剂、3-12%的导电剂。本发明专利技术的锂离子动力电池负极以钛酸锂(Li4Ti5O12)为活性物质、正极以磷酸亚铁锂为活性物质的锂离子动力电池,该种电池容量大,倍率充放电优良,循环寿命长,体积比能量高;本发明专利技术制造方法成本低、工艺简单易行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
世界能源与环保形势日趋紧张,电池作为新能源越来越受到人们的青睐。锂离子电池由于其能量密度高,体积轻,重量小,环保无污染,成为新能源发展的主要方向。随着电动汽车、空间技术、国防工业以及电力储能系统等的迅猛发展,对二次电池的比容量、循环寿命、安全性等方面提出了更高的要求,改进和提高电池的电化学性能可从电极材料等方面入手。传统的锂离子电池无不以石墨作为负极材料主要活性物质。以石墨作为负极活性物质的配方已经比较成熟。石墨为负极的锂离子电池体系,也有自身固有的缺陷。如电压过高容易“析锂”,造成安全性隐患,目前商品化的锂离子电池负极材料大多都是嵌锂碳材料。负极材料表面形成的保护膜,在循环使用过程中由于持续不断的化学反应及晶型变化, 也在不断的影响电池的循环性及电性能。并最终造成性能下降及电池衰减。同时,石墨电极还存在电解液的共嵌入问题,这也将影响电极的循环稳定性。钛酸锂负极材料为尖晶石结构钛酸锂超细粉末,是一种高性能、高倍率型的锂二次电池负极材料。LTO相对于锂电极的电位为1.55V,理论比容量为175mAh/g,实际比容量150-160 mAh/g,并集中在平台区域,具有良好的循环性能和优良的充放电平台。在 Li嵌入或脱出过程中,晶型不发生变化,体积变化小于1%,因此被称为“零应变材料”,这具有重要意义,能够避免充放电循环中由于电极材料的来回伸缩而导致结构的破坏,从而提高电极的循环性能和使用寿命,减少了随循环次数增加而带来比容量大幅度的衰减,是 (Li4Ti5O12)具有比碳负极更优良的循环性能。钛酸锂不存在电解液共嵌入问题,不会由于 SEI的不稳定而影响循环寿命。钛酸锂负极材料具有稳定的物理和化学性质,不与电解液反应,具有突出的使用稳定性和安全性。在25°C下,Li4Ti5O12的化学扩散系数为2 X 10_8cm2/ s,比碳负极材料中的扩散系数打一个数量级,高的扩散系数使得该负极材料可以快速、多循环充放电。钛酸锂材料电势比纯金属锂的高,不易产生锂晶枝,为保障锂电池的安全提供了基础。被认为可彻底解决锂电池的安全性。正极材料也是锂离子动力电池的一个重要组成部分,最先由索尼公司产业化的正极材料主要采用了钴酸锂(LiCoO2),而现在由于钴资源越来越匮乏,其价格也越来越高,同时其热稳定性较差,对环境也有较大的破坏作用,因此,越来越多的研究人员和工程人员将目光投向了其他的正极材料,锂离子动力电池备受关注的正极材料还有LiNi02、LiMn204等, LiNiO2容量较大,但是制备起来比较困难,得到比较纯的物质很难,而且其安全性能不好; LiMn2O4价格相对便宜,安全性能也较好,然而,其循环性能较差,容量不高,同时高温性能不佳,LiFePO4不含贵重元素,原料廉价,资源极大丰富;工作电压适中,电压较平稳,理论容量大,结构稳定,安全性能也不错,是理想的正极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种。本专利技术所采取的技术方案是一种锂离子动力电池,负极材料是由以下质量百分比的原料组成83-95%的钛酸锂、 2-10%的粘合剂、3-10%的导电剂,正极材料由以下质量百分比的原料组成83-95%的磷酸亚铁锂、2-10%的粘合剂、3-1 的导电剂。所述的粘合剂为PVDF、PTFE中的至少一种。所述的导电剂为SP、超导碳黑、导电石墨、碳纳米管中的至少一种。一种锂离子动力电池的制备方法,包括以下的步骤1)正极片的制作按配方量加入正极材料,加溶剂溶解,搅拌均勻,得正极浆料,将正极浆料涂布在铝箔上,在真空环境下,80-120°C烘烤5-12小时后,辊压、分切成正极片;2)负极片的制作按配方量加入负极材料,加溶剂溶解,搅拌均勻,得负极浆料,将负极浆料涂布在铝箔上,在真空环境下,80-120°C烘烤5-12小时后,辊压、分切成负极片;3)分别将正极片、负极片在真空环境下,6(T12(TC烘烤1214小时后,将正极片、隔膜、 负极片一起层叠成电芯,置入电池壳体中,成为半成品电池;4)将半成品电池在真空环境下,6(T90°C烘烤48 96小时后,注液、化成、分容,得到一种锂离子动力电池。所述真空环境的真空压力为-0. 08 -0. 10 MPa0所述的溶剂为NMP、DMF、DEF, THF中的一种。本专利技术的有益效果是①本专利技术的锂离子动力电池负极以钛酸锂(Li4Ti5O12)为活性物质、正极以磷酸亚铁锂为活性物质的锂离子动力电池,该种电池容量大,倍率充放电优良,循环寿命长,体积比能量高;②本专利技术制造方法成本低、工艺简单易行。附图说明图1为本专利技术的锂离子动力电池的充电曲线。图2为本专利技术的锂离子动力电池的放电曲线。图3为本专利技术的锂离子动力电池的充电曲线。图4为本专利技术的锂离子动力电池的放电曲线。图5为本专利技术的锂离子动力电池的循环曲线图。具体实施例方式下面结合具体实施例来进一步说明本专利技术 实施例1 一种锂离子动力电池负极极片材料的配方组成如下表1 权利要求1.一种锂离子动力电池,其特征在于负极材料是由以下质量百分比的原料组成 83-95%的钛酸锂、2-10%的粘合剂、3-10%的导电剂,正极材料由以下质量百分比的原料组成83-95%的磷酸亚铁锂、2-10%的粘合剂、3-1 的导电剂。2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池,其特征在于所述的粘合剂为PVDF、 PTFE中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池负极材料,其特征在于所述的导电剂为SP、超导碳黑、导电石墨、碳纳米管中的至少一种。4.权利要求1所述的一种锂离子动力电池的制备方法,其特征在于包括以下的步骤1)正极片的制作按配方量加入正极材料,加溶剂溶解,搅拌均勻,得正极浆料,将正极浆料涂布在铝箔上,在真空环境下,80-120°C烘烤5-12小时后,辊压、分切成正极片;2)负极片的制作按配方量加入负极材料,加溶剂溶解,搅拌均勻,得负极浆料,将负极浆料涂布在铝箔上,在真空环境下,80-120°C烘烤5-12小时后,辊压、分切成负极片;3)分别将正极片、负极片在真空环境下,6(T12(TC烘烤1214小时后,将正极片、隔膜、 负极片一起层叠成电芯,置入电池壳体中,成为半成品电池;4)将半成品电池在真空环境下,6(T90°C烘烤48 96小时后,注液、化成、分容,得到一种锂离子动力电池。5.根据权利要求4所述的一种锂离子动力电池的制备方法,其特征在于所述真空环境的真空压力为-O. 08 -0. 10 MPa06.根据权利要求4所述的一种锂离子动力电池的制备方法,其特征在于所述的溶剂为 NMP、DMF、DEF, THF 中的一种。全文摘要本专利技术公开了一种,其负极材料是由以下质量百分比的原料组成83-95%的钛酸锂、2-10%的粘合剂、3-10%的导电剂,正极材料由以下质量百分比的原料组成83-95%的磷酸亚铁锂、2-10%的粘合剂、3-12%的导电剂。本专利技术的锂离子动力电池负极以钛酸锂(Li4Ti5O12)为活性物质、正极以磷酸亚铁锂为活性物质的锂离子动力电池,该种电池容量大,倍率充放电优良,循环寿命长,体积比能量高;本专利技术制造方法成本低、工艺简单易行。文档编号H01M10/0525GK102299373SQ201110231038公开日2011年本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种锂离子动力电池,其特征在于:负极材料是由以下质量百分比的原料组成:83-95%的钛酸锂、2-10%的粘合剂、3-10%的导电剂,正极材料由以下质量百分比的原料组成:83-95%的磷酸亚铁锂、2-10%的粘合剂、3-12%的导电剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:李宝玉邵志勇原骏
申请(专利权)人:珠海锂源新能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:44

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