[發(fā)明專利]一種功率高的鋰離子電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310574667.8
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103606698A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳璇;黃滿湘;沈春平;錢國珠;秦麗;蘇樂樂
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇天鵬電源有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/66
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11368
• 代理人: 孫國棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池，具體涉及一種功率高的鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有電壓高、體積小、質(zhì)量輕、比能量高、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、壽命長的優(yōu)點，已經(jīng)廣泛用于便攜式電子電器電源，如數(shù)碼電器電池，手機電池等傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。目前的鋰離子電池可以大致分為兩大類產(chǎn)品，兩類產(chǎn)品在材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計等發(fā)面存在較大的差異。大規(guī)模商業(yè)化的高功率鋰離子電池正極均采用鈷酸鋰材料，該電池具有性能穩(wěn)定、循環(huán)壽命長、工作電壓高及良好的倍率放電特性等優(yōu)點，但它也具有高溫和過充電安全性差的缺點，這使鈷酸鋰的高功率鋰離子電池在高功率鋰離子電池在高功率動力型電源領(lǐng)域的應(yīng)用收到了限制。能尋早到優(yōu)良的、價格便宜的正極材料對高功率鋰離子電池擴展其應(yīng)用領(lǐng)域作用很大。而且隨著宇航、交通、通訊和信息等產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，航空航天空間技術(shù)、國防軍用微電子設(shè)備、電動汽車、移動通訊產(chǎn)品以及防災(zāi)減災(zāi)器械備用電源等高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)︿囯x子電池的比能量密度和循環(huán)壽命提出了更高的要求，因此研究如何提高鋰離子電池的比容量、首次充放電效率和循環(huán)性能是新型儲能材料領(lǐng)域的重要研究方向之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種功率高的鋰離子電池，具有循環(huán)性能好且功率高的優(yōu)點。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種功率高的鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片及置于正、負(fù)極片之間的隔膜與電解液，所述正極包括粘合劑、導(dǎo)電劑以及正極活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)包括鈷酸鋰與錳鈷鎳酸鋰，所述負(fù)極采用碳、錫納米纖維復(fù)合薄膜材料。

所述鈷酸鋰與錳鈷鎳酸鋰的重量比為1：（0.2～9）,所述正極材料的質(zhì)量百分比為：正極活性物質(zhì)78～96%，粘合劑2～10%，導(dǎo)電劑2～10%。

所述錳鈷鎳酸鋰的化學(xué)式為LiNi_0.5-xCo_2xMn_0.5-xO₂，其中0＜x＜0.5。

所述正極活性物質(zhì)在集流體上的表面涂覆量為70～150g/m²。

所述正極的制作包括以下步驟：

A、將溶劑、粘合劑、正極活性物質(zhì)以及導(dǎo)電劑加入真空罐中攪拌，通過超聲波攪拌設(shè)備進行漿料的混合；

B、將該漿料涂覆在流體上，經(jīng)過烘干，輥壓制成正極。

所述負(fù)極采用碳基納米纖維作為鋰離子電池負(fù)極復(fù)合薄膜材料的載體；采用金屬錫納米顆粒作為鋰離子電池復(fù)合材料的摻雜劑，錫基摻雜劑的含量占復(fù)合薄膜材料的10～35wt%，薄膜材料的厚度為4～50μm；碳基納米纖維相互穿插交織，形成網(wǎng)格空隙；錫基摻雜劑納米顆粒均勻地包裹于納米纖維中，或者均勻分散和鑲嵌在碳基納米纖維上或者碳基納米纖維的網(wǎng)格空隙中；其中，錫基摻雜劑納米顆粒的直徑為10～160nm，碳基納米纖維的直徑為200～500nm，網(wǎng)格空隙的直徑為0.5～5μm。

所述負(fù)極用錫、碳納米纖維復(fù)合薄膜材料的制備方法，包括以下步驟：

A、將錫前驅(qū)體溶液與碳纖維的前驅(qū)體聚合物溶液配成均一的紡絲液；

B、用靜電紡絲法制得錫的前驅(qū)體、聚合物納米纖維膜，所述靜電紡絲法的參數(shù)為，紡絲液中，聚合物的質(zhì)量濃度為8～16wt%，錫前驅(qū)體的摩爾濃度為0.2～2mol/L，注射器針頭內(nèi)徑為0.6～2mm，施加靜電電壓為8～20kV，紡絲液流量為0.3～1.7mL/h，接收距離為10～30cm，采用單針或多針頭紡絲；

C、在保護氣體氣氛下于600～1250℃進行碳化，最后降溫冷卻至室溫，其中，升溫速度為1～10℃/min，降溫速度2～20℃/min，碳化時間為1～6小時，得到一種鋰離子電池負(fù)極用錫、碳纖維復(fù)合薄膜材料。

所述的錫前驅(qū)體為四氯化錫、二氯化亞錫、2-乙基己酸錫鹽、2-乙基己基酯二甲基錫、順丁烯二酸二丁基錫、二丁基二月硅酸錫、二丁基單丁酯雙馬來酸錫、二順丁烯二酸單丁酯二辛基錫、或二順丁烯二酸單異辛酯二辛基錫的一種或多種，相應(yīng)的溶劑包括乙二醇、無水乙酸、乙醇、丙酮的一種或多種組合；所述的制備碳基納米纖維的聚合物為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇縮丁醛的一種或多種組合，相應(yīng)的溶劑為二甲基甲酰胺、乙酸乙烯酯、丁烯碳酸酯、二甲基碳酸酯、二甲基亞砜、N-甲基-2-吡咯烷二酮、丙烯碳酸酯或二甲基乙酰胺中的一種或多種混合。