[發明專利]一種錳酸鋰?鈷酸鋰動力鋰離子電池

在審

• 申請號: 201610911005.9
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN107749463A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 杜小紅;李凡群;蘇文俊;趙星星
• 申請（專利權）人: 萬向一二三股份公司;萬向集團公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種錳酸鋰-鈷酸鋰動力鋰離子電池。

背景技術

隨著能源環保意識的逐漸加強，近年來新能源汽車得到了長足的發展。其中，電動汽車是主要方向之一。而在電動汽車的動力電池中，鋰離子電池占據了非常重要的地位。

在鋰離子動力電池中，錳酸鋰和鈷酸鋰是正極活性物質的選擇之一。

如申請號為CN200980114320.7的中國發明專利公開了一種鋰離子電池，包括活性陰極材料的陰極。該活性陰極材料包括鈷酸鋰和尖晶石型錳酸鋰的陰極混合物，其中鈷酸鋰和錳酸鋰的重量比系在鈷酸鋰∶錳酸鋰介于約0.95∶0.05至約0.55∶0.45之間，及其中鈷酸鋰的平均粒徑對錳酸鋰的平均粒徑的比率系在介于約1∶0.35和約1∶1.4之間的范圍。

但是，現有技術的錳酸鋰-鈷酸鋰鋰離子動力電池存在一定的缺陷，例如，負極材料普遍選為石墨，錳酸鋰-鈷酸鋰正極材料與負極材料的配合不夠理想；此外負極材料顆粒大、負極材料在銅箔上的附著力和均勻性較差的問題，進而會導致電池內阻較高，低溫性能、高溫放電性能、循環性能較差的問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種錳酸鋰-鈷酸鋰動力鋰離子電池。本發明選用錳酸鋰-鈷酸鋰作為正極活性物質，選用特制的核殼型碳材料作為負極材料，正極材料與負極材料配合好；且負極材料顆粒小，負極材料在銅箔上的附著力和均勻性好，接觸內阻低。制作成鋰離子電池后，不但降低電池內阻，而且還能提高電池的低溫性能、高溫性能和循環性能。

本發明的具體技術方案為：一種錳酸鋰-鈷酸鋰動力鋰離子電池，包括正極和負極，所述正極包括正極集流體和正極材料，所述負極包括負極集流體和負極材料；按重量份計，所述正極材料包括正極活性物質91-93份，正極導電劑2-4份，正極粘合劑2-3份，溶解劑20-30份；所述正極活性物質為錳酸鋰-鈷酸鋰復合材料。

所述負極材料包括：負極顆粒材料94-96份，負極導電劑0.9-1.2份，增稠劑2-2.4份，負極粘合劑2-2.4份；所述負極顆粒材料具有核-殼結構，其中核材料為人造石墨，殼材料為無定型炭。

本發明選用錳酸鋰-鈷酸鋰作為正極活性物質，選用特制的核殼型碳材料作為負極材料，正極材料與負極材料配合好；且負極材料顆粒小，負極材料在銅箔上的附著力和均勻性好，接觸內阻低。制作成鋰離子電池后，不但降低電池內阻，而且還能提高電池的低溫性能、高溫性能和循環性能。

作為優選，所述錳酸鋰-鈷酸鋰復合材料中錳酸鋰和鈷酸鋰的質量比為2:8或3:7或4:6或5:5。

作為優選，所述負極顆粒材料的粒徑為d₅₀≤6μm。

作為優選，所述負極粘合劑由質量比為1:1-2的羧甲基纖維素和丁苯橡膠組成，其中所述丁苯橡膠為粒徑小于0.2μm 的苯乙烯共聚物，丁苯橡膠的pH 值為6.5-7.5。

上述負極粘合劑與本發明中特定的其他組份復合后，與集流體的粘合效果好，不易脫落。

作為優選，所述負極顆粒材料的制備方法包括以下步驟：

1）將煤焦油與瀝青按質量比5-50:1在75-85℃下混合，混合均勻后加熱至400-430℃進行熱聚合反應2-4h；

2）將步驟1）的產物進行低溫處理以去除輕組分，其中溫度為350-420℃、真空度為-0.10至-0.08MPa，時間為0.5-1.5h；

3）將步驟2）的產物在2800-3000℃下石墨化處理4-8h，得到人造石墨；

4）向所述人造石墨中添加軟碳或硬碳，在惰性氣體氛圍下加入到聚合物前驅體溶液中進行有機液相包覆處理，得到碳聚合物包覆有機復合物，然后在600-1700℃下進行高溫煅燒處理，恒溫保持0.5-48h，得到炭包覆負極材料；

5）對所述炭包覆負極材料在惰性氣體氛圍下進行炭化處理，炭化溫度為800-1200℃，炭化時間為4-6h；然后對炭化產物進行粉碎，粉碎后按粒徑進行分級，得到負極顆粒材料。

本發明選用選擇具有倍率性能好及循環性能優異的原料，進行熱聚合后，再低溫改性處理，然后高溫熱處理得到的特定粒徑的單顆粒結構人造石墨，其大電流充放電性能好，制備成致密的小粒徑人造石墨基材，具有良好的大電流充放電性能和循環壽命。

負極顆粒材料的作用為：

1、小顆粒的負極顆粒材料能夠縮短鋰離子擴散距離、增加電解液浸潤面積、減小極片OI值，從而有效提升材料的倍率和功率性能。