一种锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术属于电池技术领域，具体公开了一种锂离子二次电池。该锂离子二次电池包括电池壳、极芯和电解液，极芯和电解液密封容纳在电池壳内；极芯包括正极、负极和隔膜，正负极包括集流体和正负极材料，电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂；其中，负极材料包含碳材料和硅纳米线；所述锂盐中阴离子选自全氟烷基阴离子、螯合硼阴离子、有机铝酸基阴离子、螯合磷阴离子、全氟膦阴离子、亚胺基阴离子和硅基胺基阴离子中的一种或几种。本发明专利技术所提供的锂离子二次电池，相比现有的硅纳米线电池，其电池循环性能有了大幅的提高，从而大大延长了电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池
，尤其涉及一种锂离子二次电池。
技术介绍
目前，锂离子二次电池的负极多采用石墨类碳材料，但其理论比容量低。硅材料以其巨大的理论储锂容量而备受业界关注。锂与硅反应可得到不同的合金产物，如Li12Si17、 Li13Si4, Li7Si3、Li22Si5等，其中Si嵌入锂时形成的合金Li4.4Si，其理论容量达4200mAh/g 以上，在目前研究的各种合金中理论容量最高。但是硅材料在充放电循环过程中，Li-Si合金的可逆生成与分解伴随着巨大的体积变化(达到400%)，会引起合金的机械分裂(产生裂缝与粉化)，导致材料结构的崩塌和电极材料的剥落而使电极材料失去电接触，从而造成电极的循环性能急剧下降，最后导致电极失效。目前，硅纳米线由于其一维结构，在嵌锂过程中其具有足够的体积膨胀空间，从而可以承受较大的膨胀应力而不粉化。另外，硅纳米线与集流体直接接触，保证了锂离子径向扩散的连续，从而提供了良好的电子通路和缩短锂离子扩散距离。硅纳米线还可以承受较大的应力和塑性形变，在材料韧性方面也有很大提高。但是，采用硅纳米线作为负极材料， 电池的循环性能还是不够理想。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中，采用硅纳米线作为负极的锂离子电池循环性能不良的问题；提供一种循环性能良好锂离子二次电池。一种锂离子二次电池，其包括电池壳、极芯和电解液，所述极芯和电解液密封容纳在电池壳内；所述极芯包括正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜，所述正极包括集流体和负载在集流体上的正极材料，所述负极包括集流体和负载在集流体上的负极材料；所述电解液包括锂盐、有机溶剂；其中，所述负极材料包含碳材料和硅纳米线；所述锂盐中阴离子选自全氟烷基阴离子、螯合硼阴离子、有机铝酸基阴离子、螯合磷阴离子、全氟膦阴离子、亚胺基阴离子和硅基胺基阴离子中的一种或几种。本专利技术所提供的锂离子二次电池，相比现有的硅纳米线电池，其电池循环性能有了大幅的提高，从而大大延长了电池的使用寿命。附图说明图1是本专利技术一实施例负极材料的SEM图ο μ m)。图2是本专利技术一实施例负极材料的SEM图(5 μ m)。具体实施例方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种锂离子二次电池，其包括电池壳、极芯和电解液，所述极芯和电解液密封容纳在电池壳内；所述极芯包括正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜，所述正极包括集流体和负载在集流体上的正极材料，所述负极包括集流体和负载在集流体上的负极材料；所述电解液包括锂盐、有机溶剂；其中，所述负极材料包含碳材料和硅纳米线；所述锂盐中阴离子选自全氟烷基阴离子、螯合硼阴离子、有机铝酸基阴离子、螯合磷阴离子、全氟膦阴离子、亚胺基阴离子和硅基胺基阴离子中的一种或几种。在本专利技术的锂离子二次电池中，对正极没有特殊要求，正极可以是锂离子二次电池中常见的正极。在本专利技术中，正极中的集流体为本领域技术人员所公知的，在此不作赘述。正极材料亦为本领域技术人员所公知的，一般包括钴镍锰系列、磷酸盐系列、钛系列、钒系列等。常见的正极材料有锂钴氧LiCoO2、锂镍氧LiNiO2、锂锰氧LiMnO2、锂镍钴氧、 锂镍钴猛氧、LiFePO4, Li3V2 (PO4) 3、LiMnPO4, Li2FeSiO4, Li2MnSiO4, LiVO2, Li2V2O4, LiV3O8 以及上述物质包覆或者掺杂的产物。本专利技术优选包括LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2, Li (Ni0 8Co0 2) 02、LiNi1/3Co1/3Mn1/302, LiFePO4, Li3V2 (PO4) 3、LiV3O8 中一种或几种。正极中粘结剂以及导电剂均为本领域技术人员所公知的，在此不作赘述。正极的制备方法是将正极材料、导电剂以及粘结剂按一定比例在溶剂中搅拌混合均勻得到所需正极浆料，然后将该浆料涂敷在集流体上，经过干燥、压片处理即得正极。本专利技术用于正极材料溶剂可以选自本领域内常规使用的溶剂，如可以选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二乙基甲酰胺(DEF)、二甲亚砜(DMSO)、 四氢呋喃(THF)以及水和醇类中的一种或几种。溶剂的用量使所述浆料能够涂覆到所述集流体上即可。一般来说，溶剂的用量为使浆液中正极材料的浓度为40 90wt%，优选为 50 85wt%。在本专利技术的锂离子二次电池中，负极包括集流体和负载在集流体上的负极材料。 该负极材料包含碳材料和硅纳米线，碳材料呈颗粒状，硅纳米线分布在所述碳材料上；其中，硅纳米线为本领域技术人员所公知的物质。其为一维结构，可以通过商购获得，也可以自己制备。本专利技术的硅纳米线可以是全部晶体结构的硅纳米线，还可以是全部为无定形硅的硅纳米线，更可以是表面为无定形硅，内部为晶体结构的核壳结构的硅纳米线。优选情况下，本专利技术的硅纳米线的平均直径为10 120nm，长度为1 20 μ m。更优选为平均直径为20 80nm，长度为2 10 μ m。其中，碳材料亦为本领域技术人员所公知的物质。本专利技术的碳材料优选选自石墨、硬碳、软碳以及石墨化中间相碳微珠MCMB中一种或几种；更优选为石墨。本专利技术优选碳材料呈颗粒状，硅纳米线包覆在碳材料上。碳材料的微观形貌可以是球形、类球形或片层状结构。优选情况下，本专利技术的碳材料的中值粒径D5tl为2 20 μ m,更优选为5 15 μ m。本专利技术中硅纳米线和碳材料的质量比为1 99 50 50，更优选为2 98 20 80。这样可以使电池的容量和循环性能均处于较高的水平。负极中还包括负极粘结剂，负极粘结剂为本领域技术人员所公知负极粘结剂。本专利技术的负极粘结剂可以选自聚噻吩、聚吡咯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺、乙烯-丙烯-二烯共聚树脂、苯乙烯丁二烯橡胶、聚丁二烯、氟橡胶、聚环氧乙烯、 聚乙烯吡咯烷酮、聚酯树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、羧丙基纤维素和乙基纤维素中的一种或几种。本专利技术负极还可以选择性地含有现有技术负极中通常所含有的导电剂。由于导电剂用于增加电极的导电性，降低电池的内阻，因此本专利技术优选含有导电剂。所述导电剂的含量和种类为本领域技术人员所公知，例如，以负极材料为基准，导电剂的含量一般为0.1 12wt%。所述导电剂可以选自导电碳黑、碳纳米管、镍粉、铜粉中的一种或几种。根据所用粘结剂种类的不同，以负极材料的重量为基准，负极粘结剂的含量为 0. 01 10wt%，优选为0. 02 5wt% ；导电剂的含量为0 12wt%，优选为2 10wt%。负极的制备工艺是将负极材料、粘结剂按一定比例在溶剂中搅拌混合均勻得到所需负极浆料，然后将该浆料涂敷在集流体上，经过干燥、压片处理即得负极。常采用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、水、乙醇、丙酮等，以负极材料为基准，溶剂的用量为50-400%。在本专利技术的锂离子二次电池中，隔膜设置于正极和负极之间，具有电绝缘性能和液体保持性能。所述隔膜可以选自本领域技术人员公知的锂离子二次电池中所用的各种隔膜，例如聚烯烃微多孔膜(PP)、聚乙烯毡(PE)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马永军，曾桂丽，郭姿珠，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：