[發明專利]一種鈦酸鋰與磷酸釩鋰體系鋰離子電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201110220077.6
• 申請日: 2011-08-03
• 公開（公告）號: CN102299339A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 李寶玉;邵志勇;原駿;王保;劉興福
• 申請（專利權）人: 珠海鋰源動力科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M4/485;H01M10/058
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

技術領域

本發明屬于鋰離子動力電池領域，涉及一種鈦酸鋰為負極原材料，磷酸釩鋰為正極主要物質的大容量、高功率鋰離子動力電池制造技術。?

背景技術

原油、煤炭等傳統能源形勢日趨緊張，人們在積極尋找可替代這種不可再生資源的新型能源。鋰離子電池由于其能量密度高環保無污染，成為人們關注的焦點。?

在新型鋰離子材料中，鈦酸鋰負極材料為尖晶石結構超細粉末，具有良好的循環性能和優良的充放電平臺。?在Li嵌入或脫出過程中，晶型不發生變化，體積變化小于1%，因此被稱為“零應變材料”，能夠避免充放電循環中由于電極材料的來回伸縮而導致結構的破壞，從而提高電極的循環性能和使用壽命。Li₄Ti₅O₁₂的化學擴散系數比碳負極材料中的擴散系數高一個數量級，從而使得該負極材料可以快速充放電。?

但鈦酸鋰作為負極，由于其對鋰電位為1.55V，相對于碳負極高出很多，從而降低了電池的相對電壓，從而降低了電池的能量密度。磷酸釩鋰（Li₃V₂(PO4)₃），是新興的鋰離子電池材料，屬于單斜結構。可在3.0~4.8V范圍內每個晶體結構可脫嵌3個鋰離子，理論克容量可達200mAh/g。磷酸釩鋰作為正極材料，相比較磷酸亞鐵鋰材料、鈷酸鋰材料、錳酸鋰材料，做成的鈦酸鋰負極電池電壓平臺較高，比能量較大。?

磷酸亞鐵鋰，橄欖石結構，循環性能好，安全性能高，放電平穩，平臺較好，是一種優秀的鋰離子動力電池材料。動力電池串聯組合使用BMS來對電池進行保護，由于電池平臺太好，電壓在放電平臺上變化較小。一旦放至低于放電平臺區時，電壓降低非常快。非常不利于?BMS來控制電池組電壓。而磷酸釩鋰制作的電池性能優良，放電平臺也比較平穩，而且由于晶體單元內3個鋰離子脫嵌的電位不一樣，放電平臺相對的也有3個。這樣BMS控制電池放電最低電壓時比較容易控制，從而避免電池在使用時突然斷電而對用戶造成不方便的情況。?

磷酸釩鋰與鈦酸鋰組成的電池電壓高于磷酸亞鐵鋰等材料與鈦酸鋰制作的電池，從而串聯使用時同樣電壓情況下降低了串聯數量，從而降低了電池成本。?

使用PVDF作為粘合劑，須使用NMP作為合漿的主要溶劑。NMP（氮甲基吡咯烷酮）在制作過程中揮發，有很強烈的刺激性氣味，污染環境。而且涂布時需要回收，增加電池制造成本。制程中需要嚴格控制車間濕度，給生產增加了許多控制成本。使用純水及水性粘合劑，環保無污染，成本低廉，工藝簡單。?

發明內容

本發明的目的是為了提供一種以鈦酸鋰為負極、磷酸釩鋰為正極制作大容量高功率塑料殼鋰離子動力電池及其制備方法。?

本發明解決其技術問題的解決方案是：?

一種鈦酸鋰與磷酸釩鋰體系鋰離子電池，其負極材料由鈦酸鋰85~90%、水性粘合劑3~10%、導電劑3~10%組成，其正極材料由磷酸釩鋰85~95%、水性粘合劑3~10%、導電劑3~10%組成；其中，百分數均為質量百分數。

優選的，水性粘合劑為W811、W812、LA132中的至少一種。?

優選的，導電劑為SP、超導碳黑、導電石墨、碳納米管中的至少一種。?

上述的鋰離子電池的制備方法，包括如下步驟：?

1)??????將上述的正、負極材料分別溶于純水，分別經過高速攪拌后配制成正、負極漿料；

2)??????將正、負漿料分別均勻地涂布于鋁箔上，鋁箔經過真空烘烤5～12?h，輥壓，分切成正、負極片；

3)??????極片經過真空烘烤30～48?h，進入疊片工序，正負極板被裝配成電芯；

4)??????電芯封裝于塑料殼體，經真空烘烤48～96?h，注液、化成分容制作成鋰離子電池。

優選的，真空的壓力為－0.07～－0.1MPa。?

優選的，烘烤溫度為65～120℃。?

本發明的有益效果是：本發明的磷酸釩鋰-鈦酸鋰電池電壓高，平臺好，安全性能好，容量大，倍率充放電優良，體積比能量高，循環壽命長，與BMS系統配合方便，特別適合于串聯組合使用。本發明選擇合適的價格低綠色環保的新型水性粘合劑,?環保無污染，成本低廉，工藝簡單。本發明的磷酸釩鋰-鈦酸鋰電池具有非常廣闊的商業價值和市場前景。?

附圖說明

圖1是實施例1磷酸釩鋰-鈦酸鋰電池的充電曲線；?

圖2是實施例1磷酸釩鋰-鈦酸鋰電池的放電曲線。?

具體實施方式