[發明專利]一種高能量密度的鋰離子電池

有效

• 申請號: 201410467740.6
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104810506B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 嚴紅;石先興;王慧敏
• 申請（專利權）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: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/133;H01M4/131;H01M4/62
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

1.一種高能量密度的鋰離子電池，包括正極片、負極片、隔膜、電解液和外包裝，所述的正極片、負極片分別由正、負集流體和涂覆在正、負極集流體上的正、負極材料組成，正極材料包括正極活性物質、正極導電劑與正極粘結劑，負極材料包括負極活性物質、負極導電劑、增稠劑與負極粘結劑，其特征在于，所述正極活性物質采用鎳鈷鋁三元正極材料或鎳鈷錳三元正極材料，負極活性物質采用碳源包覆硅源的硅碳材料；所述正極導電劑和負極導電劑的各組分的質量份數為：25-30份石墨烯、10-15份聚乙二醇、100-160份溶劑與0.5-1份碳化鈦。

2.根據權利要求1所述的一種高能量密度的鋰離子電池，其特征在于，鎳鈷錳三元正極材料為Ni₇CoMn₂、Ni₃CoMn、Ni₅Co₂Mn₃的鋰氧化物。

3.根據權利要求1所述的一種高能量密度的鋰離子電池，其特征在于，所述正極導電劑和負極導電劑是由以下步驟制備而成的：

1）將石墨烯與一半的溶劑混合，超聲分散10-25min，得到預混液A；

2）將聚乙二醇與剩下的溶劑混合，在30-45℃下攪拌30-60min，得到預混液B；

3）將步驟1）得到的預混液A與步驟2）得到的預混液B攪拌混合并加入碳化鈦，得到鋰離子電池正極導電劑和鋰離子電池負極導電劑。

4.根據權利要求3所述的一種高能量密度的鋰離子電池，其特征在于，步驟3）中加入碳化鈦的同時施加強度為3000-4500GS的磁場；待碳化鈦完全加入后，將磁場強度提高至5000-5500GS，并攪拌15-20min，然后在超聲波條件下超聲分散30-45min。

5.根據權利要求1所述的一種高能量密度的鋰離子電池，其特征在于，負極活性物質采用納米碳管包覆SiO的硅碳材料，負極粘結劑為聚酰亞胺。

6.根據權利要求5所述的一種高能量密度的鋰離子電池，其特征在于，納米碳管與SiO的質量比為9-12:1。

7.根據權利要求1所述的一種高能量密度的鋰離子電池，其特征在于，所述負極活性物質有以下步驟制備而成：

a）將納米碳管、SiO與錳或鉬球磨15-30h，得到混料；

b）將步驟a）得到的混料在惰性氣體氛圍下反應25-30h，反應溫度為1150-1200℃，得到硅碳-金屬混合粉末；

c）將步驟b）得到的硅碳-金屬混合粉末進行酸洗，得到納米碳管包覆SiO的硅碳材料。

8.根據權利要求7所述的一種高能量密度的鋰離子電池，其特征在于，錳或鉬的加入量為納米碳管與SiO總質量的1.5-3倍。

9.根據權利要求1或2所述的一種高能量密度的鋰離子電池，其特征在于，將所述正極材料制備成漿料，正極漿料的粘度為1000-3000 mPa·s，攪拌均勻后過篩，100-120目；將正極漿料涂覆在正極片上，將正極片按厚度為120～280μm，壓實密度為2.5～3.3g/cm³進行輥壓；將所述負極材料制備成漿料，負極漿料的粘度為2800-4000 mPa·s，攪拌均勻后過篩，100-120目；將負極漿料涂覆在負極片上，將負極片按的厚度為60～200μm，壓實密度為1.3～2.0g/cm³進行輥壓。