[發(fā)明專利]一種耐低溫的超長(zhǎng)壽命鈦酸鋰電池及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810019897.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN108281709A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文迪;石磊;丁瑩;石巖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京英耐時(shí)新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/058
• 分類號(hào): H01M10/058;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M10/0567;H01M4/62;H01M2/16
• 代理公司: 北京中政聯(lián)科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

本發(fā)明公開了一種耐低溫的超長(zhǎng)壽命鈦酸鋰電池及其制備方法。所述的鈦酸鋰電池使用的正極活物質(zhì)是一種具有低粒徑且粒徑分散范圍窄的粉體，粉體攪拌后制得的漿料粒度低，涂布后制得的極片面密度一致性要求極高，使用的電解液中添加低溫添加劑，隔膜為無紡布隔膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公布的鈦酸鋰電池具有優(yōu)異的低溫充放電性能及超長(zhǎng)的循環(huán)壽命，所述的鈦酸鋰電池可用于低溫及嚴(yán)寒地區(qū)的電動(dòng)汽車上，在軍工、航空航天等要求比較高的領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用空間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有良好低溫性能的超長(zhǎng)壽命鈦酸鋰電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池相對(duì)于鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池具有高的工作電壓、高的比能量等優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。但目前鋰離子電池低溫特性的研究相對(duì)滯后，無法滿足人們對(duì)鋰離子電池在北方嚴(yán)寒地區(qū)或野外的充放電性能要求，當(dāng)使用環(huán)境溫度低于0℃時(shí),電池性能大幅衰降或無法正常工作,在低溫環(huán)境下,需給電池配備加熱片升溫保證其正常充放電工作。

鈦酸鋰是一種零應(yīng)變材料，在滿充與滿放時(shí)體積幾乎不發(fā)生任何變化，可避免在循環(huán)過程中體積變化造成的容量衰減，因此以鈦酸鋰作為陽(yáng)極活性物質(zhì)的鋰離子電池比以石墨、錫硅合金作為陽(yáng)極活性物質(zhì)的鋰離子電池具有更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。同時(shí)，以鈦酸鋰作為陽(yáng)極活性物質(zhì)的鋰離子電池相對(duì)于以石墨作為陽(yáng)極活性物質(zhì)的鋰離子電池具有更好的安全性能和低溫性能。此外，鈦酸鋰相對(duì)于鋰的電位約為1.55V，遠(yuǎn)大于析鋰電位，因此不會(huì)出現(xiàn)像石墨那樣因析鋰而造成的安全問題。可見，鈦酸鋰電池具有長(zhǎng)循環(huán)壽命、低溫、大倍率、高安全等優(yōu)點(diǎn)，在嚴(yán)寒等特殊要求下仍具有潛在的應(yīng)用。因此，開發(fā)出耐低溫的超長(zhǎng)壽命鈦酸鋰電池具有重要意義。

CN104409767A公布了一種低溫型鋰離子二次電池，該電池正極電活性物質(zhì)為尖晶石型錳酸鋰，負(fù)極電活性物質(zhì)為尖晶石鈦酸鋰，電解液的熔點(diǎn)＜-40℃，粘度＜3cP，在低溫條件下可以安全充電且低溫下充、放電循環(huán)性能優(yōu)異。研究指出，低溫下，有機(jī)電解液粘度變大，鋰離子的遷移困難，極化增大，若在低溫下對(duì)鋰離子的石墨負(fù)極體系的鋰離子電池充電，極易導(dǎo)致鋰離子在石墨負(fù)極上沉積，形成鋰枝晶，穿透隔膜使電池短路引起燃燒或爆炸，最終導(dǎo)致鋰離子電池失效的安全問題，且循環(huán)壽命短。CN107195968A公布了一種鈦酸鋰電池，通過電解液中添加聚硅醚及二氟磷酸鋰，抑制了LiPF6的分解，降低了HF含量，提高了電解液與鈦酸鋰界面穩(wěn)定性，有效地改善了鈦酸鋰脹氣問題，提升了鈦酸鋰動(dòng)力電池的高溫循環(huán)性能與儲(chǔ)存性能、低溫輸出性能?？梢?，提升鋰離子電池的低溫放電性能的方法很多，但循環(huán)壽命長(zhǎng)的鮮見，難于在低溫及嚴(yán)寒地區(qū)的軍工等要求比較高的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種耐低溫的超長(zhǎng)壽命鈦酸鋰電池及其制備方法,克服現(xiàn)有的鋰離子電池低溫下充放電性能差、循環(huán)壽命短的問題。

低粒徑的正極能保證Li⁺在活性物質(zhì)中具有較大的擴(kuò)散系數(shù)，與電解液接觸面積大。同時(shí)，正極粒徑越小，Li⁺由晶體結(jié)構(gòu)遷移到電解液中的路徑越短，離子電導(dǎo)率越高。此外，低粒徑且粒徑分散范圍窄的正極制得的漿料顆粒度小且微觀均勻性好，可以提高涂布時(shí)面密度的一致性和孔隙的均勻性，攪拌涂布微觀的一致性能延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命。含有耐低溫的電解液，使得在低溫下具有更高的離子電導(dǎo)率，有效降低電池電荷轉(zhuǎn)移內(nèi)阻，無紡布隔膜能提高電解液的浸潤(rùn)性，以上幾方面既能提高離子電池的低溫性能，也能延長(zhǎng)鈦酸鋰電池循環(huán)壽命。因此，采用低粒徑且粒徑分散范圍窄的正極材料，經(jīng)過特有的攪拌涂布工藝制得正負(fù)極極片，并且使用無紡布隔膜及添加低溫添加劑的電解液。

具體而言本發(fā)明提供一種耐低溫的超長(zhǎng)壽命鈦酸鋰電池及其制備方法，其特征在于：所述的鈦酸鋰電池的使用的正極活物質(zhì)是一種具有低粒徑且粒徑分散范圍窄的粉體，粉體攪拌后制得的漿料粒度低，漿料涂布后制得的極片面密度一致性要求極高，使用的電解液中添加低溫添加劑。