[發(fā)明專利]一種能低溫下安全充電的動力新型鋰離子電池制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010289701.3
• 申請日: 2010-09-25
• 公開（公告）號: CN102412414A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈曉彥;王興威;黃鐘琪;沙永香;唐琛明;黃金健;張慕容
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇海四達電源股份有限公司;江蘇省新動力電池及其材料工程技術(shù)研究中心有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/62;H01M4/133;H01M4/131
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及用鋰鈷氧化物L(fēng)iCoO₂、鋰鎳氧化物L(fēng)iNiO₂、鋰鈷鎳氧化物L(fēng)iCoNiO₂、鋰錳氧化物L(fēng)iMn₂O₄，、鎳鈷錳鋰氧化物L(fēng)i_αNi_βCo_γMn_δO₂或鋰鐵磷酸鹽LiFePO₄等的一種或幾種作為正極活性物質(zhì)，改性石墨作為負極活性物質(zhì)，低溫電解質(zhì)作為電解質(zhì)，采用造孔的涂布技術(shù)，經(jīng)過卷繞或疊片的加工方式制備而成的圓柱型或方形鋰離子電池再經(jīng)過智能化成而成的鋰離子電池。?

【背景技術(shù)】

1990年，SONY公司率先在實驗室推出以LiCoO₂為正極材料的鋰離子二次電池，并于1991年開始產(chǎn)業(yè)化。十幾年來鋰離子二次電池快速發(fā)展，憑借其比能量高、循環(huán)壽命長、自放電小、輸出電壓高、綠色無污染等優(yōu)勢，技術(shù)發(fā)展速度迅猛。產(chǎn)品市場占有率上升速度是迄今為止任何一種化學(xué)電池所無法比擬的，一躍成為目前世界電池市場風(fēng)頭最勁的電池產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計，全球鋰離子電池的銷售額已經(jīng)超過了鎳氫、鎳鎘電池的總和。?

隨著社會的進步，物質(zhì)財富的增多，人們的生活在不斷提高，同時人們的環(huán)保意識也在日益增強。目前歐盟開始在部分領(lǐng)域限制鎳鎘電池。因此，高功率、長壽命、無污染、低成本、高可靠性、高安全性的電池成為現(xiàn)代生活某些領(lǐng)域迫切需求的產(chǎn)品。主要包括電動工具的配套電源。?

電動工具市場上處于領(lǐng)導(dǎo)地位的鎳鎘電池由于存在污染問題將逐步退出歷史舞臺，目前替代它的產(chǎn)品主要是鎳氫電池?，F(xiàn)在人們開始研制動力型鋰離子電池，準(zhǔn)備替代鎳鎘、鎳氫電池。?

但目前普通動力型鋰離子電池都存在以下缺陷：?

1.充電溫度都要求在0℃以上，在0℃以下充電都存在電池阻抗增大，負極表面析鋰，電池在0℃以下的循環(huán)壽命差。限制了電池在寒冷地區(qū)的使用。?

2.低溫充電電池極化電壓增大，在使用充電器充電時會發(fā)現(xiàn)燈會閃爍，給用戶帶來麻煩。?

3.改善低溫性能后，由于負極表面的SEI膜結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，電池在針刺、擠壓等安全測試時會起火、爆炸。?

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明提供一種能低溫下安全充電的動力新型鋰離子電池的制造方法。該方法的特點是采用改性石墨作為負極，縮短Li⁺嵌入石墨的時間，防止在低溫下充電時在負極表面形成鋰枝晶，提高電池的安全性；正極采用導(dǎo)電性好結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的正極材料，便于在低溫充電時Li⁺脫出，減少電池的極化；電解液采用低溫性能好的電解液，主要因為鋰離子電池的電解液是有機電解液，在低溫下導(dǎo)電性能較差，本發(fā)明采用熔點低、相對介電常數(shù)高的PC、1，2-BC、γ-丁內(nèi)酯、乙酸乙酯等作為溶劑，VC、PS等作為添加劑，改善電解液的?低溫性能；將極耳位置布置在極片的中間，材質(zhì)使用紫銅代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鎳極耳，減少電池的極化內(nèi)阻，提高電池的低溫安全充電性能。通過的途徑和解決的問題分述如下：?

1.采用改性石墨作為負極材料制備成低溫充電時的低極化的動力新型鋰離子電池。由于改性石墨經(jīng)過改性處理，其層間距縮短，石墨表面跟導(dǎo)電劑接觸充分，使Li⁺在充電時嵌入石墨層間距離縮短，減少極化，可以延長使用壽命。由于電解液在低溫情況下的導(dǎo)電能力降低，而電池在低溫下1C充電電流較大，使正極中Li⁺在充電時不能馬上進入石墨負極的層間，導(dǎo)致在石墨負極表面沉積，形成鋰枝晶，鋰枝晶一旦長大，容易刺穿隔膜，造成電池內(nèi)部短路而引發(fā)安全事故。使用改性石墨，使用外形呈鱗片狀的改性石墨，石墨的層間距縮短，提高了石墨負極的導(dǎo)電性能，使Li⁺在低溫充電時，很容易到達石墨層間，減少在負極表面形成鋰枝晶的概率，提高電池的安全性能，同時降低極化，提高電池的循環(huán)性能。?

2.采用耐低溫、高安全性電解液作為低溫充電時的低極化的動力新型鋰離子電池的電解液。采用熔點低、相對介電常數(shù)高的PC、1，2-BC、γ-丁內(nèi)酯、乙酸乙酯等作為溶劑，VC、PS等作為添加劑，改善電解液的低溫性能。?

3.優(yōu)選正極材料，改進電池結(jié)構(gòu)，可以在-10℃條件下以1C電流充電，充電容量達到額定容量的80％，0℃條件下以1C電流充電，極化電壓≤100mV。?

4.優(yōu)化電池極片制作工藝，使電池充滿電后能在穿刺、擠壓條件下不發(fā)生起火、爆炸。?