[發明專利]一種快充快放型高功率鋰離子電池的正極涂膏及制作方法

有效

• 申請號: 201711424542.1
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108258207B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 石琛;嵇雷;國海鵬;劉雙合;楊淑娟;顧志華;韓小勇
• 申請（專利權）人: 風帆有限責任公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 保定市燕趙恒通知識產權代理事務所 13121
• 代理人: 楊玉清

本發明公開了一種快充快放型高功率鋰離子電池的正極涂膏及制作方法，包括10?35的活性物質A、62?81的活性物質B、1?3的導電劑A、1?3的導電劑B和1?3的粘結劑A；其中活性物質A為鈷酸鋰LiCoO₂、鎳酸鋰LiNiO₂、錳酸鋰LiMn₂O₄、磷酸鐵鋰LiFePO₄、磷酸錳鋰LiMnPo₄、磷酸鐵錳鋰LiFexMn_1?xPo₄或磷酸釩鋰Li₃V₂(PO4)₃；活性物質B為鎳鈷錳酸鋰LiNi_xCo_1?x?yMn_yO₂,其中x+y＜1；導電劑A為科琴黑或碳納米管；導電劑B為石墨烯或Super?P；粘結劑A為改性聚偏二氟乙烯PVDF。采用本發明的鋰離子電池可以滿足高功率快充快放，且使用壽命長。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池制備技術領域，涉及一種快充快放型高功率鋰離子電池的正極涂膏及制作方法。

背景技術

鋰離子二次電池如今已成為主流的化學電源，廣泛應用于絕大部分移動終端設備以及新能源汽車等領域，相較于鎳氫鎳鎘鉛酸電池它具有工作電壓高、比能量高和循環壽命長等優點。近幾年，隨著電動工具，無人機、航模、新能源汽車的快速發展，尤其隨著鋰離子電池在HEV混合動力車、12V/48V車載啟停系統的批量應用，對鋰離子二次電池的充電和放電功率提出的要求越來越高，一般都需要滿足30-40C倍率充放電要求，但是目前商品化鋰離子電池很難滿足這種大功率充放電要求。

車載動力型鋰離子電池更是需要面臨三個方面的基本需求：一是長壽命，質保期一般要求為5-8年或者8-10萬公里，但是鋰離子電池在循環的充放電過程中，電池極化會不斷增加，導致電池壽命達不到使用要求。第二個是高功率，但是鋰離子電池在大電流充放電情況下會導致電池極化增加，電池產熱嚴重，從而造成副反應增加，繼而造成電池容量衰減，導致電池的功率不能達到使用要求。第三個是寬溫程，需要滿足-20℃-60℃工作范圍的要求，但是鋰離子電池在低溫條件下極化會顯著增加，導致析鋰和容量的衰減，使其在低溫條件下不能使用。所以車載動力鋰電池首要解決的問題是如何在高倍率和低溫等條件下，最大限度的降低電池的極化。

電池極化從類別來說包含三類，第一類是歐姆極化，第二類是電化學反應極化，第三類是濃差極化。這三類極化中最難平衡解決的是后兩者，電化學反應極化主要涉及到材料體系的交換電流密度、電荷轉移阻抗、電化學反應面積以及電化學反應活化能。濃差極化主要包括固相濃差極化和液相濃差極化。固相濃差極化主要涉及材料遷移擴散系數和鋰離子遷移擴散路徑。液相濃差極化主要涉及材料比表面積、材料極片孔隙率、隔膜的孔徑大小和孔隙分布、孔隙率和透氣度、電解液的電導率、粘度等等。設計一款性能優良的快充快放高功率鋰離子電池，需要保證鋰離子和電子在整個電化學體系中遷移擴散的速度以及兩者之間電荷平衡。傳統功率型鋰離子電池比較容易滿足大倍率持續或者脈沖放電，但是在大倍率持續充電或者脈沖充電，鋰離子電池很容易析鋰，導致電池不可逆容量損失，甚至局部鋰枝晶產生內短路并由此導致電池發生熱失控問題，這種問題在低溫條件下表現的尤為顯著。因此，研究開發一款既能滿足大倍率持續或者脈沖放電，又很好地完成在大倍率持續充電或者脈沖充電的具備高功率快充快放的動力鋰離子電池具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的就是解決現有技術中存在的上述問題，提供一種快充快放型高功率鋰離子電池的正極涂膏及制作方法，采用該正極涂膏的鋰離子電池可以滿足高功率快充快放，且使用壽命長。