[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

本發明公開了一種高能量密度超低溫鋰離子電池及負極片，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；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。本發明的鋰離子電池，截止電壓4.2V時能量密度可以達到600?640wh/L，截止電壓4.35V時能量密度可以達到660?680wh/L，截止電壓4.4V時能量密度可以達到680?720wh/L；?40℃容量保有量大于80％，?50℃的容量保有量大于70％，適用于超低溫領域應用。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種高能量密度超低溫鋰離子電池及負極片。

背景技術

目前現有的鋰離子電池一般強調常溫下的高能量密度，但低溫性能只做到-20℃。而做低溫鋰離子電池現有的技術一般強調低溫性倍率特性，對電池的能量密度避而不談或對能量密度要求不高，隨著智能手機，平板、筆記本電腦等野外使用對溫度和待機時間要求越來越高，對低溫下-40℃到-50℃的待機時間提出更高的要求，簡而言之就是提升低溫下的能量密度。

中國專利CN201711129598.4公開一種兼具高比能量和超低溫倍率放電的鋰離子電池體系，其包括正極活性物質、負極活性物質、電解液及隔膜，正極活性物質為小顆粒的高壓鈷酸鋰材料，充電截止電壓為4.3-4.5V，負極活性物質為石墨，石墨壓實密度只能做到1.50-1.55g/cm³，不足以做高能量密度。

中國專利CN201310350316.9公開一種低溫型碳酸酯鋰電池電解液，適用于磷酸鐵鋰的動力鋰離子電池，并不合適于高能量密度鈷酸鋰鋰離子電池。用磷酸鐵鋰的做為正極活性物質的鋰離子電池的能量密度不高，在容量密度要求高的領域并不適用。

因此，有必要對鋰離子電池材料進行改進，提高能量密度并適用于超低溫領域。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種適用于超低溫領域應用的高能量密度超低溫鋰離子電池及負極片。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供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。

優選地，所述碳包覆鈷酸鋰的壓實密度為4.2-4.5g/cm³。

優選地，所述碳包覆鈷酸鋰的表面包覆或摻雜0.1-5％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。

優選地，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。