[發明專利]一種高充電倍率鋰離子電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201710835792.8
• 申請日: 2017-09-16
• 公開（公告）號: CN107579245A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 孫璀光;王云峰;姚曉青;徐勇;高潔
• 申請（專利權）人: 江蘇超電新能源科技發展有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 南京先科專利代理事務所(普通合伙)32285
• 代理人: 謝雋雯

技術領域

本發明涉及鋰離子電池及其制備方法，具體涉及一種高充電倍率鋰離子電池及其制備方法。

背景技術

石墨烯由于其具有與眾不同的結構，優異的導電與導熱性能、極高的比表面積以及可靠的化學穩定性，在鋰離子電池研究領域受到了廣泛的關注。

目前在鋰離子電池市場上，由于正負極材料在導電、導熱性能上的固有缺陷，以及電解液的使用溫度范圍等問題，鋰離子電池的充電倍率性能一直停留在一個較低的水平，即便是所謂的快充電池，充電倍率也不超過1C，因此較長的充電時間依然影響著鋰離子電池的發展。

發明內容

發明目的：本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種高充電倍率鋰離子電池及其制備方法，能夠大幅度縮短鋰離子電池的充電時間，并且保證使用壽命。

技術方案：本發明所述的高充電倍率鋰離子電池，包括正極漿料、負極漿料；所述正極漿料包括正極三元材料、導電劑、粘結劑、溶劑，所述負極漿料包括負極硬碳材料、導電劑、粘結劑、溶劑；所述正極三元材料中添加有石墨烯材料、添加比例為正極三元材料重量的1%~5%，所述負極硬碳材料中添加有石墨烯材料、添加比例為負極硬碳材料重量的0.5%~3%。

進一步完善上述技術方案，所述正極漿料中粘結劑為聚偏氟乙烯，添加比例為正極粉末總重量的2%~4%；所述負極漿料中粘結劑為聚偏氟乙烯，添加比例為負極粉末總重量的2%~4%。

進一步地，所述正極漿料中導電劑為導電炭黑或碳納米管漿料，添加比例分別為正極粉末總重量的1%~3%；所述負極漿料中導電劑為導電炭黑或碳納米管漿料，添加比例為負極粉末總重量的1%~3%。

進一步地，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮，其中N-甲基吡咯烷酮溶劑與粘結劑粉末的重量比例為13~20：1。

上述高充電倍率鋰離子電池的制備方法，包括如下步驟：

（1）制備正極漿料：將石墨烯材料以重量比1%~5%添加到正極三元材料中，混合均勻；將混合后的正極三元材料、導電劑、粘結劑、溶劑進行充分混合，直至呈現黑色均勻漿料；

（2）制備負極漿料：將石墨烯材料以重量比0.5%~3%添加到負極硬碳材料中，混合均勻；將混合后的負極硬碳材料、導電劑、粘結劑、溶劑進行充分混合，直至呈現黑色均勻漿料。

進一步地，所述正極漿料中粘結劑為聚偏氟乙烯，添加比例為正極粉末總重量的2%~4%；所述負極漿料中粘結劑為聚偏氟乙烯，添加比例為負極粉末總重量的2%~4%；所述正極漿料中導電劑為導電炭黑或碳納米管漿料，添加比例分別為正極粉末總重量的1%~3%；所述負極漿料中導電劑為導電炭黑或碳納米管漿料，添加比例為負極粉末總重量的1%~3%；所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮N-甲基吡咯烷酮溶劑與粘結劑粉末的重量比例為13~20：1。

有益效果：（1）本發明提供的高充電倍率鋰離子電池及其制備方法，采用三元（鎳鈷錳酸鋰）材料作為正極材料，硬碳材料作為負極材料的鋰離子電池體系，利用石墨烯的特點，在正負極材料中添加一定比例的石墨烯材料，有效提高材料的導電性能、導熱性能以及化學穩定性，顯著提升了鋰離子電池的充電倍率性能，方法操作簡單，可投入實際應用當中。

（2）本發明提高了正負極材料導電性能、導熱性能以及化學穩定性的方法，從而提高了鋰離子電池的充電倍率性能，其充電倍率性能能夠達到4C~10C。

（3）將本發明提供的電池應用在移動電源方面，可大幅度縮短充電時間。

（4）以5Ah的電池為例，采用20A~50A（即4C~10C）的電流進行充電，電池在充電過程中的最高溫度范圍僅為38℃~53℃，復合安全標準（不超過55℃），并且循環壽命可達300至1000次，如應用于移動電源，可在15min內充滿電，遠遠快于市面上其他同類產品（充電時間通常超過2小時）。

具體實施方式

下面通過對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。

實施例1：本發明提供的高充電倍率鋰離子電池制備方法，包括如下步驟：

（1）按下列重量比配備正極漿液材料：95%正極三元材料、3%聚偏氟乙烯、2%導電炭黑，其中正極三元材料中含有其重量1%的石墨烯材料，粘結劑粉末與N-甲基吡咯烷酮溶劑的重量比為1：13；按下列重量比配比負極漿液材料：95%負極硬碳材料、2%聚偏氟乙烯、3%導電炭黑，其中負極硬碳材料中含有其重量0.5%的石墨烯材料，粘結劑粉末與N-甲基吡咯烷酮溶劑的重量比為1：13；