[發明專利]一種高比特性全密封鋰離子電池

在審

• 申請號: 201811514862.0
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109860484A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 高蕾;程廣玉;顧洪匯;王可
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M4/525;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

本發明屬于空間全密封鋰離子電池領域，具體是一種高比特性全密封鋰離子電池。其正極活性物質采用粒徑在5?10μm的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)三元材料，負極活性物質采用粒徑在6?8μm的中間相碳微球石墨負極，隔膜材料采用基膜為干法聚烯烴隔膜的陶瓷隔膜，基膜厚度為8?12μm，陶瓷涂層厚度為3?5μm。正極面密度為60?80mg/m²(單面)，電池比能量為110Wh/kg，最大持續放電倍率為50C。本發明技術通過對于正負極材料的篩選設計，隔膜的改性增效技術以及極片工藝優化，大大提高了空間攻防電源用全密封鋰離子電池的高比特性。

技術領域

本發明屬于空間全密封鋰離子電池領域，具體是一種高比特性全密封鋰離子電池技術。

背景技術

空間攻防等領域要求全密封鋰離子電池具有高倍率性能，同時，由于空間應用的特殊性，要求電池在具有高功率的同時，保持一定的比能量。而電池的高比能量和高功率設計，是兩條截然相反的技術路線，怎樣將這兩個技術相融合，開發高比特性的全密封鋰離子電池技術，是目前空間攻防用電源發展的重中之重。

發明內容

針對上述背景技術中提出的問題，本發明的目的在于提供一種高比特性全密封鋰離子電池技術，在保證電池高功率性能發揮的同時，兼具一定的比能量設計。

為實現上述目的，本發明提供如一種高比特性全密封鋰離子電池，其特征在于，正極活性物質采用LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)三元材料，負極活性物質采用中間相碳微球石墨負極，隔膜采用陶瓷隔膜。

所述正極活性物質粒徑在5-10μm。

所述負極活性物質粒徑在6-8μm。

所述陶瓷隔膜的基膜采用干法聚烯烴薄膜，厚度在8-12μm，陶瓷涂層厚度為3-5μm。

所述正極面密度為60-80mg/m²。

所述負極面密度為30-50mg/m²(單面)。

本發明得到高比特性全密封鋰離子電池的電池比能量為110Wh/kg，最大持續放電倍率為50C。

本發明所述高比特性全密封鋰離子電池的制備方法為：將粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中得到粘結劑溶液；在一份上述混合溶液中依次加入導電劑和正極活性物質，得到正極漿料；在另一份上述粘結劑溶液中依次加入導電劑和負極活性物質，得到負極漿料；將正極漿料涂布在鋁箔上，將負極漿料涂布在銅箔集流體上，烘烤除去溶劑，輥壓后沖片，分別得到正極極片和負極極片；將正極極片和負極極片通過疊片方式交替疊加組裝，再裝入鋁殼并注入電解液、密封，通過首次充放電進行電化學活化，制得全密封鋰離子電池。

本發明的有益效果是：本發明提供的高比特性全密封鋰離子電池，其正極材料決定了電池的容量發揮，因此選擇高設計容量的正極材料，同時通過降低材料的粒度，增加材料顆粒的比表面積，用以提高其倍率性能。此外，負極材料是影響電池倍率性能的關鍵因素，本發明選擇了小顆粒粒徑的中間相碳微球材料，形成的極片孔隙率高，可以提供快速高效的鋰離子傳輸通道。隔膜具有隔斷正負極接觸，同時導通鋰離子的作用，針對干法基膜的高透氣性，陶瓷涂層的倍率增效和安全可靠性，引入了陶瓷隔膜，提高電池的倍率性能和安全可靠性。采用較低的正極面密度，以保證極片的高孔隙率，可以提高電池的倍率性能。將高比能量和高功率兩個相反的技術路線有機融合，達到雙高的高比特性指標，有效解決空間全密封鋰離子電池的高比特性。

附圖說明

圖1為本發明實施例1在常溫下的1C充放電曲線圖。