[發明專利]高能量密度超低溫鋰離子電池及負極片

有效

• 申請號: 201811236140.3
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109256581B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 謝麟;金留杰;汪小林;龍翔
• 申請（專利權）人: 深圳市倍特力電池有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/133;H01M10/058;H01M10/0569
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 林儉良;王少虹

1.一種高能量密度超低溫鋰離子電池，包括外殼、設置在所述外殼內的電池內芯以及電解液；所述電池內芯包括正極片、負極片及設置在所述正極片和負極片之間的隔膜；其特征在于，所述正極片采用粒徑為11-20μm的碳包覆鈷酸鋰制成；所述負極片采用低結晶碳表面改性人造石墨制成；所述電解液的溶劑包括質量比例為3:3:2:1:2:(2-3)的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二已酯、聚碳酸酯、丙酸丙酯和丙酸乙酯；

所述低結晶碳表面改性人造石墨采用多顆粒復合球形化人造石墨，并通過煤油、瀝青以及酚醛樹脂中一種或多種進行包覆，在1000-1500℃氮氣保護的環境下低結晶改性制成；其中包覆的厚度為0.5-1μm；所述多顆粒復合球形化人造石墨為采用粒徑3-6μm的人造石墨，與粘度10000-20000mpa.s的瀝青按90-60:10-40比例混合形成10-19μm的顆粒，在3000-4000℃下石墨化形成；

所述低結晶碳表面改性人造石墨的粒徑為11-20μm，壓實密度為1.60-1.75g/cm³。

2.根據權利要求1所述的高能量密度超低溫鋰離子電池，其特征在于，所述碳包覆鈷酸鋰的壓實密度為4.2-4.5g/cm³。

3.根據權利要求1所述的高能量密度超低溫鋰離子電池，其特征在于，所述碳包覆鈷酸鋰的表面包覆或摻雜0.1-5%的以下氧化物中的一種或多種：氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氧化銠、氧化釕、氧化鍶、氧化鋇、氧化鑭、氧化鈰、氧化銥、氧化鐠、氧化釔以及氧化鈮；

所述氧化物和碳包覆鈷酸鋰混合后，通過在600-800℃的隧道爐或箱式爐中處理2-5h，使所述氧化物包覆或摻雜在所述碳包覆鈷酸鋰的表面。

4.根據權利要求1所述的高能量密度超低溫鋰離子電池，其特征在于，所述碳包覆鈷酸鋰通過將鈷酸鋰、導電劑與溶劑混合，與瑪瑙球按1:2-3的料球比在球磨機中制成固含量為10-40%的粉漿，在噴霧造粒機中干燥制成；

所述粉漿溫度控制為70-80℃；所述鈷酸鋰與導電劑的質量配比為100:1-2。

5.根據權利要求4所述的高能量密度超低溫鋰離子電池，其特征在于，所述導電劑包括炭黑、碳納米管、氣相生長碳纖維中的一種或多種；所述溶劑為純水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮或二甲基乙酰胺。

6.根據權利要求1所述的高能量密度超低溫鋰離子電池，其特征在于，所述電解液的原料包括鋰鹽、所述溶劑以及添加劑；所述鋰鹽包括LiPF6，還包括0.01-0.1mol/L的LiBF4和/或LiBOB；

所述鋰鹽濃度1.2-1.5mol/L；

所述添加劑包括碳酸亞乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一種或多種；所述碳酸亞乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯在所述電解液中的質量百分比分別為2-4%。

7.根據權利要求1-6任一項所述的高能量密度超低溫鋰離子電池，其特征在于，所述隔膜厚度為5-13μm；所述隔膜包括基體膜、設置在所述基體膜上的陶瓷層和/或PVDF膠層；

所述陶瓷層的厚度為1-2μm；所述PVDF膠層的厚度為1μm。

8.一種負極片，其特征在于，采用低結晶碳表面改性人造石墨制成；

所述低結晶碳表面改性人造石墨采用多顆粒復合球形化人造石墨，并通過煤油、瀝青以及酚醛樹脂中一種或多種進行包覆，在1000-1500℃氮氣保護的環境下低結晶改性制成；其中包覆的厚度為0.5-1μm；

所述多顆粒復合球形化人造石墨為采用粒徑3-6μm的人造石墨，與粘度10000-20000mpa.s的瀝青按90-60:10-40比例混合形成10-19μm的顆粒，在3000-4000℃下石墨化形成；

所述低結晶碳表面改性人造石墨的粒徑為11-20μm，壓實密度為1.60-1.75g/cm³。