[發明專利]一種高功率鋰離子蓄電池及其制造方法

無效

• 申請號: 201110178410.1
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102263288A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 馬尚德;馮毅;劉輝;解晶瑩
• 申請（專利權）人: 上?？臻g電源研究所
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/485;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/058
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;賈慧琴

技術領域

本發明涉及一種鋰離子蓄電池，具體來說，涉及一種具備高功率充、放電特性的鋰離子蓄電池及其制造方法，屬于高功率鋰離子蓄電池技術領域。

背景技術

鋰離子電池自1991年商業化以來，由于其工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、綠色環保，發展十分迅猛，已廣泛應用于信息、能源、交通等領域，尤其是在小型移動電子設備和移動終端的應用最為明顯。由于傳統鋰離子電池材料存在一定程度的安全缺陷，科學界一直致力于尋找高安全性的電極材料。1997年美國人Padhi等發現的橄欖石型磷酸亞鐵鋰明顯提高了電池的安全性能，同時該材料還具備快速脫、嵌鋰離子的特性，還兼顧了傳統正極材料如鈷酸鋰、錳酸鋰和鎳鈷錳酸鋰的優點，而且無毒、對環境友好、原材料豐富等特點，被認為是最具發展潛力的鋰電正極材料之一，該材料2004年開始商業化生產。2005年美國Altair?Nanotechnologies公司報道一款5分鐘充滿額定容量90%的電池引起業界廣泛關注，該電池使用尖晶石鈦酸鋰作負極電活性物質。2009年日本東芝公司報道一款超級充電電池--SCiB，該電池也使用尖晶石鈦酸鋰為負極材料，具備一定的快速充電能力。

另一方面，各國政府均競相部署新型清潔能源戰略，如風能、光能、生物質能，同時電動交通工具如電動自行車、電動汽車和混合動力汽車出現，并預示著廣闊的發展空間。這些新的清潔能源形式對作為能量轉換和儲存裝置的電池提出了更高的要求。而目前鋰離子電池和電池組均存在明顯的安全性缺陷，大容量高電壓的電池組表現更為明顯，即電池大電流充、放電過程中放出大量熱，熱的聚積加劇單體電池的失效速度和電池組中組件電池的差異，進而導致電池組失效。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有在高功率充、放電情況下具有較高穩定性的鋰離子蓄電池，該電池在高功率或超高功率充、放電過程中能保持良好的穩定狀態。

為實現以上目的，本發明提供了一種高功率鋰離子蓄電池，包括正極、負極、隔膜、電解液和外包裝，該正極包含粘結劑、正極導電劑和正極電活性物質，該負極包含粘結劑、負極導電劑和負極電活性物質；其中：

所述的正極電活性物質選擇層狀鈷酸鋰及其改性材料、層狀鎳鈷酸鋰及其改性材料、層狀鎳鈷錳酸鋰及其改性材料、尖晶石型錳酸鋰及其改性材料、橄欖石型磷酸亞鐵鋰及其改性材料中的任意一種以上；

所述的負極電活性物質選擇尖晶石型鈦酸鋰及其改性材料、中間相碳微球、硬碳中的任意一種以上。??

上述的高功率鋰離子蓄電池，其中，所述的正極導電劑包含：

碳納米管、碳纖維中的任意一種以上；及

超導電炭黑、鱗片石墨的任意一種以上。

所述的正極導電劑選擇不同維度和不同種類搭配的混合導電劑，由此構成復合導電網絡，該導電網絡中超導電炭黑和鱗片石墨均起到導電網絡結點的作用，碳纖維和碳納米管均起到導電橋的作用。

上述的高功率鋰離子蓄電池，其中，所述的負極導電劑包含：

碳納米管或碳纖維中的任意一種以上；及

超導電炭黑。

所述的負極導電劑選擇碳納米管或碳纖維與超導電炭黑的混合物，由此構成復合導電網絡，該導電網絡中超導電炭黑為導電網絡結點，碳纖維和碳納米管為導電橋。

上述的高功率鋰離子蓄電池，其中，所述的碳納米管管長小于100微米，所述的碳纖維長度小于100微米，所述的超導電炭黑粒徑小于5微米，所述的鱗片石墨粒徑小于15微米。

本發明還提供了一種高功率鋰離子蓄電池的制造方法，該方法包含以下具體步驟：

步驟1，制備正極：將N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯混合攪拌一定時間直至混合液的粘度變化小于3%，再加入正極導電劑攪拌至混合物粘度變化小于3%，最后加入正極電活性物質攪拌至混合物粘度變化小于5%，然后將上述混合物涂覆于鋁箔表面上，烘干即得到正極；

步驟2，制備負極：將N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯混合攪拌至混合液的粘度變化小于3%,再加入負極導電劑攪拌至內混合物粘度變化小于3%，最后加入負極電活性物質攪拌至混合物粘度變化小于5%，然后將上述混合物涂覆于銅箔或鋁箔表面上（若負極電活性物質只含有尖晶石鈦酸鋰則將固液混合物也可涂覆于鋁箔表面上），烘干即得到負極；