[發明專利]一種高能量密度鋰離子動力電池

有效

• 申請號: 201610945257.3
• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號: CN107749464B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 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;萬向集團公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/587;H01M4/62;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

本發明公開了一種高能量密度鋰離子動力電池，屬于鋰離子電池制造技術領域。其由正極片、負極片、隔膜、電解液和外包裝組裝而成，正極片由正極集流體和涂覆在正極集流體上的正極漿料組成，正極漿料由正極活性物質、正極導電劑和正極粘結劑組成，正極活性物質為鎳鈷錳酸鋰；負極片由負極集流體和涂覆在負極集流體上的負極漿料組成，負極漿料由負極活性物質、負極導電劑和負極粘結劑組成，負極活性物質為氧化硅碳材料和硅碳材料的混合物，負極粘結劑為聚丙烯酸；電解液由六氟磷酸鋰、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯和雙氟磺酰亞胺鋰組成。保證了電池的能量密度，改善電池的循環性能，滿足動力電池對循環壽命的要求。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池制造技術領域，尤其是涉及一種高能量密度鋰離子動力電池。

背景技術

鋰離子電池是一種依靠鋰離子在正極和負極之間遷移進行工作的二次電池，鋰離子電池具有較高的能量密度，是一種容量大高效的二次電池。隨著電子科技的迅速發展，電子和動力產品越來越趨于小型化、輕量化，且要求更快的充電速度，能夠承受能大的功率，這些都對鋰離子電池性能提出更加苛刻的要求，要求鋰離子電池具有更高的能量密度和功率密度，但是高能量密度鋰離子電池發展的一個瓶頸就是采用能夠協調使用的高能量密度正負極材料和高能量密度電解液。

目前，隨著電動汽車的推廣及應用，對續航里程提出了更高的要求，能量密度是制約鋰離子動力電池發展的最大瓶頸。目前，應用于電動汽車的動力電池質量能量密度均＜200Wh/kg，體積能量密度在＜400Wh/L。提升能量密度最有效的方法是提升正負極活性材料的比容量，目前產業化的正極材料中，鈷酸鋰可以達到137mAh/g，錳酸鋰和磷酸鐵鋰的實際值都在120mAh/g左右，鎳鈷錳三元則可以達到150～180mAh/g；而負極活性材料大多數采用石墨類碳材料，理論容量在370mAh/g，進一步提高負極活性物質的比容量則需要采用錫基和硅基負極材料，可以將負極的比容量提升到一個很高的量級，也是當前研究的熱點方向。純硅基負極理論克容量可高達4200mAh/g，但用作鋰離子負極，由于其體積效應，電池膨脹、粉化現象十分嚴重。硅碳復合材料有硅碳負極及氧化硅碳負極兩種，其中，硅碳負極材料是將純硅與石墨材料按不同比例進行物理混合，達到所需的比容量，氧化硅碳負極是硅以氧化硅的形式存在，進行碳包覆并與石墨混合，可以有效地抑制硅的膨脹。硅碳負極的體積膨脹相對氧化硅碳較大，因而循環性能相對較差，氧化硅碳負極雖然循環性能相對較好，但由于正極中脫出的鋰與氧化硅發生較多的副反應，嚴重消耗了鋰離子，導致首次效率較低，電池的容量低，導致能量密度不能滿足要求。

發明內容

為解決上述問題本發明提供了一種能夠滿足能量密度高，能改善電池循環性能滿足電動汽車續航里程和使用壽命要求的高能量密度鋰離子動力電池。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種高能量密度鋰離子動力電池，由正極片、負極片、隔膜、電解液和外包裝組裝而成，正極片由正極集流體和涂覆在正極集流體上的正極漿料組成，正極漿料由正極活性物質、正極導電劑和正極粘結劑組成，正極活性物質為鎳鈷錳酸鋰，正極導電劑為導電炭黑和氣相生長碳纖維的混合物，正極粘結劑為聚偏氟乙烯；負極片由負極集流體和涂覆在負極集流體上的負極漿料組成，負極漿料由負極活性物質、負極導電劑和負極粘結劑組成，負極活性物質為氧化硅碳材料和硅碳材料的混合物，負極導電劑為導電炭黑和氣相生長炭纖維的混合物，負極粘結劑為聚丙烯酸；電解液由六氟磷酸鋰、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯和雙氟磺酰亞胺鋰組成。