[發(fā)明專利]一種高性能鈦酸鋰動力電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410335621.5
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104810548B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂豪杰;石先興;王慧敏;金榮在;高新寶;陳軍
• 申請（專利權(quán)）人: 萬向一二三股份公司;萬向電動汽車有限公司;萬向集團公司
• 主分類號: H01M10/0563
• 分類號: H01M10/0563;H01M2/16
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子動力電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種降低電池電荷轉(zhuǎn)移內(nèi)阻、提高電池高溫循環(huán)性能與倍率性能的高性能鈦酸鋰動力電池。

背景技術(shù)

鋰離子動力電池具有電壓高，能量密度大，循環(huán)性能好，自放電小，無記憶效應(yīng)，工作溫度范圍寬等優(yōu)點。鈦酸鋰電池由于常溫循環(huán)性能性能好，安全性能高而受到市場關(guān)注。

鈦酸鋰材料嵌理電位為1.5V左右，高于石墨材料的0.1V，因此安全性能好。鈦酸鋰材料為零應(yīng)變材料，在充放電過程中體積幾乎不發(fā)生變化，而石墨材料體積變化≥6%，因此鈦酸鋰在循環(huán)過程中可避免體積變化引起的容量衰減，常溫循環(huán)性能好。

鈦酸鋰電池存在高溫性能較差、易脹氣的缺點。為了解決電池高溫循環(huán)差、易脹氣的問題，常規(guī)方法是在電解液中添加成膜添加劑和改善化成工藝來實現(xiàn)。

申請?zhí)枮?01210385786.2的專利，采用在電解液中添加0.5-2.0wt%的氟類、腈類和砜類有機化合物，同時高溫高壓化成，提高電池常溫循環(huán)性能和倍率性能，但是高溫性能未提及。申請?zhí)枮?01210007946.1的專利，電解液采用四氟硼酸鋰為電解質(zhì)，采用γ-丁內(nèi)酯為主的溶劑，提高電池高溫擱置性能。但是經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，此種類電解液粘度很大，電解液浸潤困難，電池內(nèi)阻高，倍率性能差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于為了解決現(xiàn)有鋰離子電池電解液浸潤困難，電池內(nèi)阻高，倍率性能差的缺陷而提供一種降低電池電荷轉(zhuǎn)移內(nèi)阻、提高電池高溫循環(huán)性能與倍率性能的高性能鈦酸鋰動力電池。

為了實現(xiàn)上述目地，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高性能鈦酸鋰動力電池，包括正極極片、隔膜、負(fù)極極片、電解液、外接端子、外殼，所述負(fù)極極片包括負(fù)極集流體和負(fù)極活性物質(zhì)，所述隔膜為無紡布涂層隔膜，所述電解液的溶劑為丙酸乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和γ-丁內(nèi)酯中的至少兩種混合物。在本技術(shù)方案中，無紡布涂層隔膜的使用是為了提高電解液的浸潤性能，由于無紡布拔水、透氣，不吸水，所以其在制備的鈦酸鋰動力電池中電解液的浸潤性能有較大的提高，而無紡布作為環(huán)保材料，在國家提倡環(huán)保的前提下，減少鋰離子電池的污染；無紡布具有抗菌性，可以防止細(xì)菌等在電解液中的侵蝕；溶劑是電解液的主要成分，其性質(zhì)與電解液的性能密切相關(guān)，溶劑的粘度、介電常數(shù)、熔點、沸點、電導(dǎo)率、閃燃點以及氧化還原電位等因素對電池的使用溫度、電解質(zhì)鹽的溶解度、電機的電化學(xué)性能和電池的安全性能都有重要影響。丙酸乙酯的分子式為C₅H₁₂O₂，是重要的香料，可作為纖維素酯和醚類，以及各種天然或合成樹脂的溶劑，可以用作食品香料，也可以用作高級日用化妝品香精；有利于鋰離子的遷移，同時替代傳統(tǒng)溶劑中碳酸二乙酯（DEC）與碳酸二甲酯（DMC），在保證電解液的作用的同時，提高鈦酸鋰電池的高溫循環(huán)性能，抑制鈦酸鋰電池高溫脹氣。

作為優(yōu)選，所述負(fù)極活性物質(zhì)為鈦酸鋰材料。

作為優(yōu)選，電解液中的溶質(zhì)為四氟硼酸鋰和二氟草酸硼酸鋰的混合物。在本技術(shù)方案中，二氟草酸硼酸鋰具有較好的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性，可以改善電解液金屬溶解電位，改善電壓降。

作為優(yōu)選，溶質(zhì)在電解液中的濃度為0.8-1.3mol/L，在混合物中，四氟硼酸鋰所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80-95%，余量為二氟草酸硼酸鋰。

作為優(yōu)選，當(dāng)溶劑為包含γ-丁內(nèi)酯的混合溶劑時，γ-丁內(nèi)酯（GBL）的體積含量大于等于70%。

作為優(yōu)選，當(dāng)溶劑為包含丙酸乙酯的混合溶劑時，丙酸乙酯（EP）的體積含量為10-80%。

作為優(yōu)選，無紡布涂層隔膜所用的無紡布厚度為16-30μm，孔隙率為40-70%，透氣率為5-50cm³/sec。

作為優(yōu)選，所述涂層為單面涂層或雙面涂層，涂層物質(zhì)為納米氧化鋁、納米氧化鋯、納米二氧化硅中的一種或兩種以上的混合物。

作為優(yōu)選，涂層厚度為2-4微米。

本發(fā)明的有益效果是：

1）電解液采用四氟硼酸鋰為主要電解質(zhì)，γ-丁內(nèi)酯為主要溶劑；此電解液能夠有效降低電池電荷轉(zhuǎn)移內(nèi)阻，提高電池高溫循環(huán)性能。

2）采用透氣度高的無紡布涂層隔膜，可以有效提高高粘度電解液浸潤性能，降低電池直流內(nèi)阻，提高電池的倍率性能。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例，更具體地說明本發(fā)明的內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實施并不局限于下面的實施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明保護范圍。