[發明專利]一種可大倍率充放電的鋰離子電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201210567002.X
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN102983355A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 趙珊珊;馮樹南;從長杰;王馳偉
• 申請（專利權）人: 天津市捷威動力工業有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/058;H01M4/139
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所 11344
• 代理人: 程新霞

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池及其制備方法，尤其涉及一種可大倍率充放電的鋰離子電池及其制備方法。

背景技術

隨著新能源產業的發展，目前在動力電池領域，鋰離子電池作為綠色、環保的新能源電池已經越來越多地出現在人們的生活中。在鋰離子電池中，使用最廣泛的是磷酸鐵鋰/石墨體系的電池。但是，該體系電池容量低，在低溫下充放電性能差，不能滿足動力電池對高倍率，寬溫度使用范圍的要求。

石墨的層間能夠嵌入各種原子和分子形成嵌入式化合物，因此當以石墨為負極活性物質的鋰離子電池在充電的過程中，鋰離子嵌入到石墨層間，形成嵌入式的化合物，嵌鋰后石墨的層間膨脹率為10%。石墨的這種特性，使得以石墨為負極的電池體系循環性能差，且在循環時容易析鋰，造成安全問題。磷酸鐵鋰作為正極材料，具有無污染，循環壽命長等優點，但是由于其導電性能差，對溫度敏感，所以造成以磷酸鐵鋰為正極材料的電池容量低，倍率性能差，在低溫下不能充放電等缺點。

硬碳屬于難石墨化的碳，其特點是層狀分子平行排列結構很少，碳原子的排列多為彎曲折疊的結構，因此易形成微孔。這種結構特別適合鋰離子的嵌入和脫嵌。硬碳的構造不如石墨規則且不是單向導電，因此電極的阻抗很小，所以在低溫條件下擁有優異的充放電特性。

軟碳，一般為人造石墨的半成品，它的內部結構為部分有序，但整體是無序的，其層間距介于硬碳與傳統的石墨之間，充放電電位與硬碳類似；與硬碳一樣也具有高倍率，長循環等特點。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是克服現有技術中鋰離子電池容量低，在低溫下充放電性能差等缺點，提供一種大倍率充放電特性好，溫度使用范圍寬，低溫充電性能優異，循環壽命長，安全性高的鋰離子電池。

為此，本發明提供了一種可大倍率充放電的鋰離子電池，包括正極、負極、隔膜，所述正極包括：正極活性物質80-98%（重量比），導電劑1-19%（重量比），粘結劑1-19%（重量比）；所述負極包括：負極活性物質80-98%（重量比），導電劑?1-19%（重量比），粘結劑1-19%（重量比）；所述正極活性物質為鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰的一種或兩種；所述負極活性物質為硬碳、軟碳中的一種或兩種；所述導電劑為超導電炭黑、碳纖維、鱗片石墨、碳納米管中的一種；所述粘結劑為聚偏二氟乙烯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉、羧丙基甲基纖維素中的一種。

優選的，所述可大倍率充放電的鋰離子電池的正負極N/P比為1.0-2.0。

優選的，所述隔膜的厚度5-50μm。

優選的，所述可大倍率充放電的鋰離子電池的溫度使用范圍為：-50℃-70℃。

優選的，所述可大倍率充放電的鋰離子電池可以在低溫下充電，溫度范圍為-50℃-20℃。

本發明提供了制備所述可大倍率充放電的鋰離子電池的方法，包括正極極片的制備和負極極片的制備：

正極極片的制備包括以下步驟：?將正極活性物質80-98%（重量比），導電劑1-19%（重量比），粘結劑1-19%（重量比）混合成漿料；所述正極活性物質為鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰的一種或兩種；所述導電劑為超導電炭黑、碳纖維、鱗片石墨、碳納米管中的一種；所述粘結劑為聚偏二氟乙烯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉、羧丙基甲基纖維素中的一種；將混合成的漿料均勻涂覆在鋁箔上，經干燥、輥壓、制片后，得到正極極片；

負極極片的制備包括以下步驟：將負極活性物質80-98%（重量比），導電劑?1-19%（重量比），粘結劑1-19%（重量比）混合成漿料；所述負極活性物質為硬碳、軟碳中的一種或兩種；所述導電劑為超導電炭黑、碳纖維、鱗片石墨、碳納米管中的一種；所述粘結劑為聚偏二氟乙烯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉、羧丙基甲基纖維素中的一種；將混合成的漿料，均勻涂覆在銅箔上，經干燥、輥壓、制片后，得到負極極片；

將制備好的正極、負極極片按正、負極交替的方式堆疊或卷繞成電芯，其中正負極以隔膜隔開，并保證附料區負極包住正極；正、負極極耳通過焊接固定，最后包裝成干電芯；向上述干電芯中注入一定量的電解液；將上述電芯化成，得到高倍率的鋰離子電池。

優選的，所述正極極片的面密度為10-60mg/cm²。

優選的，所述負極極片的面密度為5-50?mg/?cm²。

由以上本發明提供的技術方案可見，本發明具有以下技術效果：

（1）本發明所得到的鋰離子電池具有大倍率充放電特性，可以滿足動力電池對功率的要求；