[發(fā)明專利]一種動力與儲能鋰離子電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310379521.8
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103441305A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岳敏;劉成;陳春天;閆慧青;黃友元;任建國
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種動力與儲能鋰離子電池及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著新能源產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，目前在動力和儲能電池領(lǐng)域，鋰離子電池作為綠色、環(huán)保的新能源電池已經(jīng)得到了異常迅速的發(fā)展。隨著鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，對電池的能量密度、倍率性能、循環(huán)性能、高低溫性能和安全性能提出了更高的要求。

在現(xiàn)有的鋰離子電池中，使用最為廣泛的是以石墨為負極體系的電池，然而石墨由于其石墨化程度高，具有高度取向的層狀結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的有機電解液體系相容性差，在首次充放電過程中會發(fā)生鋰與有機溶劑共嵌入、石墨層膨脹剝離、石墨顆粒之間發(fā)生崩裂和粉化，導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)破壞、充放電循環(huán)性能較差。此外，由于石墨在充放電過程中，鋰離子必須沿石墨晶體的邊界嵌入和脫出，反應(yīng)面積小，鋰離子擴散路徑長，其必須形成和分解碳鋰化合物來完成鋰離子的嵌入和脫出，不適合于大倍率充放電，高低溫性能較差，且在電池的充放電過程中極易析鋰，造成電池的安全問題。

由于軟碳、硬碳類負極材料整體呈現(xiàn)出無序的多微孔性結(jié)構(gòu)，層間距大于傳統(tǒng)的石墨材料，對鋰電位比石墨高，這種特性使其具有快速儲鋰和脫鋰的能力，而且在充放電過程中，阻抗較小，由此軟碳、硬碳制作的動力電池具有優(yōu)異的循環(huán)性能、倍率性能、良好的低溫性能和優(yōu)異的安全性能。但是軟碳、硬碳由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在一定的無序化結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其首次效率低于石墨類材料，采用現(xiàn)有的電池制備方法中容量設(shè)計，即正、負極活性物質(zhì)采用可逆比容量進行電池設(shè)計，將會導(dǎo)致電池整體容量低，優(yōu)異性能難以發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種動力與儲能鋰離子電池的制備方法，以改善動力與儲能鋰離子電池整體容量的發(fā)揮、大倍率充放電性能、安全性能，低溫充放電性能和循環(huán)性能。

所述動力與儲能鋰離子電池的制備方法包括：按照以下原則制備負極和正極：負極活性物質(zhì)克容量為其首次嵌鋰克容量，正極活性物質(zhì)克容量為其首次脫鋰克容量，并且負極容量與正極容量的比值為1:1～1.5:1。

優(yōu)選地，所述動力與儲能鋰離子電池的制備方法包括以下步驟：

（1）采用70～99.5wt%的負極活性物質(zhì)、0.2～28wt%的導(dǎo)電劑和0.2～28wt%的粘結(jié)劑制備負極極片，并采用70～99.5wt%的正極活性物質(zhì)、0.2～28wt%的導(dǎo)電劑和0.2～28wt%的粘結(jié)劑制備正極極片；其中，所述負極活性物質(zhì)克容量為其首次嵌鋰克容量，所述正極活性物質(zhì)克容量為其首次脫鋰克容量，并且負極容量與正極容量的比值為1:1～1.5:1；

（2）采用步驟（1）制備得到的正極片和負極片制備得到動力與儲能鋰離子電池。

優(yōu)選地，所述動力與儲能鋰離子電池的制備方法包括以下步驟：

（1）將70～99.5wt%的負極活性物質(zhì)、0.2～28wt%的導(dǎo)電劑和0.2～28wt%的粘結(jié)劑混合成為漿料，然后將混合均勻的漿料均勻的涂覆在銅箔兩面，經(jīng)烘烤、輥壓、焊接極耳后制得負極極片；將70～99.5wt%的正極活性物質(zhì)、0.2～28wt%的導(dǎo)電劑和0.2～28wt%的粘結(jié)劑混合成為均勻漿料，然后將混合均勻的漿料均勻的涂覆在鋁箔兩面，經(jīng)烘烤、輥壓、焊接極耳后制得正極極片；其中，所述負極活性物質(zhì)克容量為其首次嵌鋰克容量，所述正極活性物質(zhì)克容量為其首次脫鋰克容量，并且負極容量與正極容量的比值為1:1～1.5:1；

（2）將步驟（1）制備好的正極片和負極片與隔膜以卷繞或者疊片的方式形成電芯，其中正極片和負極片之間以隔膜隔開，負極輔料區(qū)域完全包住正極輔料區(qū)域；隨后將電芯裝入外殼，注入電解液，得到電池，然后將其靜置、化成、分容，得到動力與儲能鋰離子電池。

所述負極容量與正極容量的比值可以為，例如：1.05:1、1.1:1、1.15:1、1.19:1、1.21:1、1.25:1、1.3:1、1.35:1、1.4:1、.45:1、1.47:1、1.48:1或1.49:1等，優(yōu)選1:1～1.2:1。

優(yōu)選地，所述負極漿料中負極活性物質(zhì)的含量為75～99.2wt%，特別優(yōu)選為80～99wt%。

優(yōu)選地，所述負極漿料中導(dǎo)電劑的含量為0.3～25wt%，特別優(yōu)選為0.5～15wt%。

優(yōu)選地，所述負極漿料中粘結(jié)劑的含量為0.3～25wt%，特別優(yōu)選為0.5～15wt%。