[發明專利]一種超高倍率鋰離子電池

無效

• 申請號: 201010181949.8
• 申請日: 2010-05-25
• 公開（公告）號: CN101841063A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 楊清欣;沈春平;錢國珠
• 申請（專利權）人: 江蘇天鵬電源有限公司
• 主分類號: H01M10/0561
• 分類號: H01M10/0561;H01M4/133;H01M4/1397;H01M2/16
• 代理公司: 張家港市高松專利事務所 32209
• 代理人: 孫高

技術領域

本發明屬于鋰離子電池生產的技術領域，尤其涉及一種電動工具用小型功率型鋰離子電池領域。

背景技術

所謂倍率是指電池放電電流的數值為額定數值的倍數，如放電電流表示為0.1C，對于一個12Ah的電池，即以0.1×12＝12A的電流放電，3C是指36A的電流放電。高倍率放電電流一般在8C-10C，超高倍率放電電流一般在10C以上。

目前市場上使用的電動工具用功率型容量為1.5Ah的小型鋰離子電池一般只能夠在5C-10C電流下放電，且使用壽命不長。但是隨著電動工具技術的不斷發展，一些電動工具如電圓鋸等需要更高的啟動電流，對單支鋰離子電池所需的放電電流也提出苛刻要求，還須滿足一定的使用壽命。就目前已商品化的小型圓柱形鋰離子電池來看，根本無法滿足要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠進行超高倍率放電，并能夠在此放電電流下具有較長使用壽命的一種超高倍率鋰離子電池。

為實現本發明的目的，一種超高倍率鋰離子電池，包括正極材料、負極材料、電解液和輔材，正極材料采用三元，負極材料采用改性石墨，輔材采用孔隙率為35-48％鋰離子電池專用PP/PE/PP三層膜，電解液采用碳酸乙烯酯作溶劑，六氟磷酸鋰為電解質主要體系，正極漿料制備采用正極粉料與溶劑N-甲基吡咯烷酮(簡稱NMP)攪拌的方式混合，正極漿料的具體配方為：鎳鈷錳酸鋰占總重量的43-57％，其中的鈷含量為25-35％、導電石墨占總重量的1-5％聚偏氟乙烯(PVDF)占總重量的1-2％，聚偏氟乙烯的分子量為60萬-100萬，其余為溶劑N-甲基吡咯烷酮。

本發明的優點是：該小功率超高倍率型鋰離子電池可滿足電動工具的啟動需要，并能確保電池的使用壽命。

附圖說明

圖1高倍率放電電池充放電曲線圖；

圖2為超高倍率放電電池充放電曲線圖。

下面結合附圖對本發明一種超高倍率鋰離子電池作進一步的詳細說明

具體實施方式

在保證電池安全性的基礎上提高電池的能量密度和性能是本發明的核心。功率型鋰離子電池所選擇的材料體系均具有一定的共性，本發明對電池的正負極材料、電解液以及輔材改進進行描述敘述。

小型電池因能量密度要求高首選鈷酸鋰和三元這兩種正極材料，但鈷酸鋰氧化性強、易分解、容易發生燃燒和爆炸；而三元工作電壓較高，其平均工作電壓為3.7V、充放電電壓平穩，適合大電流充放電，比能量高、循環性能好，電導率高，生產工藝簡單、容易制備、安全性能較鈷酸鋰材料好，故作為本發明的正極的主要材料。

天然石墨和人造石墨通過改性處理、結構優化和工藝改進后，具有更小的比表面積，更長的充放電循環壽命，用于鋰離子電池中，不可逆容量小、和電解液的相容性好，具有容量高、大電流放電性能好的優勢，符合本發明對負極材料的要求。

為了提高大電流放電性能，還在輔材上作了適當調整：

選用面積大，厚度適當，高孔隙率(35-48％)的商品化鋰離子電池專用PP/PE/PP三層膜，既有利于提高電池容量，更適合大電流循環。

商品化鋰離子電池的電解液以碳酸乙烯酯作溶劑，六氟磷酸鋰為電解質的體系為主，本發明仍以此為電解液體系，適當增加六氟磷酸鋰的比例，提高電解液的電導率。

鋰離子電池正極漿料的制備采用正極粉料與溶劑N-甲基吡咯烷酮(簡稱NMP)攪拌的方式混合，本發明對功率型鋰離子電池正極材料漿料重新調配，改善電池正極材料之間離子的傳導能力，達到超高倍率放電的能力，為本發明的技術核心。

本發明對本公司原先高倍率的1.5Ah小型功率型圓柱形鋰離子電池(能代表目前市場上性能水平)與此款超高倍率電池正極材料配方進行對比：

現有的高倍率電池正極漿料配方為：

鎳鈷錳酸鋰占總重量的35-40％，其中的鈷含量為15-25％，導電石墨占總重量的7-10％聚偏氟乙烯(PVDF)占總重量的4-6％，聚偏氟乙烯(PVDF)的分子量為40萬～60萬，其余為溶劑N-甲基吡咯烷酮。

超高倍率電池正極漿料配方：

鎳鈷錳酸鋰占總重量的43-57％，其中的鈷含量為25-35％，導電石墨占總重量的1-5％聚偏氟乙烯(PVDF)占總重量的1-2％，聚偏氟乙烯(PVDF)的分子量為60萬～100萬之間，其余為溶劑N-甲基吡咯烷酮。

本發明對兩款電池的性能進行對比。

如圖1、圖2所示，高倍率放電電池與超高倍率放電電池以300mA充電750mA放電，放電容量均可達到1500mAh。