[發(fā)明專利]一種高安全性能的鋰離子電池及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811629122.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109786737A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 仇成豐;劉笑燕;應(yīng)莉莉;潘乾乾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 雙一力(寧波)電池有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/505
• 分類號(hào): H01M4/505;H01M4/525;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/0569;H01M10/058;H01M2/16;H01M10/42
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 程皓

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高安全性能的鋰離子電池及其制備方法。所述高性能鋰離子電池由高安全性能的電解液、耐高溫隔膜、安全系數(shù)較高的正極、負(fù)極材料組成，此外，負(fù)極材料在漿料制備過(guò)程加入一定比例的阻燃劑。本發(fā)明所提供的高安全性能鋰離子電池具有良好安全性能，可以通過(guò)針刺、擠壓、過(guò)充、短路等安全測(cè)試，達(dá)到不起火不爆炸的效果，同時(shí)所述鋰離子電池具有良好的電化學(xué)性能，如循環(huán)、倍率、高低溫放電。可用于儲(chǔ)能系統(tǒng)或動(dòng)力電池方向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種高安全性能的鋰離子電池及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因具有高工作電壓、高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、高功率、綠色環(huán)保。等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于動(dòng)力、儲(chǔ)能及日常生活消費(fèi)電子領(lǐng)域。其中由于正極材料種類不同，鋰離子電池具有不同的電壓使用范圍、電化學(xué)性能及安全性能差異。三元材料制備的鋰離子電池具有電壓平臺(tái)高、倍率性能好、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，但是其安全系數(shù)較低，針刺、過(guò)充等安全測(cè)試時(shí)易發(fā)生著火或爆炸，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用推廣。在在鋰離子電池中，正極材料、負(fù)極材料、電解液及隔膜為四大主材，原材料的選擇及制備對(duì)三元電池的電性能及安全性能影響很大。中國(guó)專利CN108987793A公開(kāi)了一種正極材料碳包覆磷酸三苯酯阻燃劑(TPP)的方法，通過(guò)在正極片中添加碳包覆磷酸三苯酯阻燃劑，提高鋰離子電池的安全性能，同時(shí)能夠降低電池的內(nèi)阻，提升電池的倍率等性能。但是該方法降低了正極活性物質(zhì)的含量，不利于提升電池的能量密度，并且工藝復(fù)雜，增加電池成本。在此背景下，設(shè)計(jì)出一種能提高鋰離子電池整體電性能與安全性能的電池是目前所需的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種高安全性能的鋰離子電池及其制備方法，在保證電池能量密度的同時(shí)，又能提高鋰離子電池整體電性能與安全性能。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高安全性能鋰離子電池，包括正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液，所述正極材料按重量比包括正極活性物質(zhì)75～99％，導(dǎo)電劑0.5～24.5％，粘結(jié)劑0.5～24.5％，所述正極活性物質(zhì)為L(zhǎng)i_zNi_xCo_yMn_l-x-yO₂中的一種或若干種的組合，其中0≤X≤1，0≤Y≤1，Z≥0.95；所述負(fù)極材料按重量比包括負(fù)極活性物質(zhì)80～99％，導(dǎo)電劑0.5～19.5％，粘結(jié)劑0.5～19.5％，所述負(fù)極活性物質(zhì)包括人造石墨、天然石墨、軟碳、硬碳中的一種或幾種的組合；所述粘結(jié)劑為L(zhǎng)A系列、PVDF、PTFE以及SBR與CMC組合中的一種或若干種組合；所述導(dǎo)電劑為超導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨、鱗片狀石墨、碳纖維、碳納米管、石墨烯中的一種或幾種的組合。

所述電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、功能性添加劑；鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF₆)、四氟硼酸鋰(LiBF₄)、二草酸硼酸鋰(LiBOB)、草酸二氟硼酸鋰(LiDFOB)、雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)、二氟磷酸鋰(LiPF₂O₂)中的一種或幾種的組合，鋰鹽占主料總量為12～16wt％；有機(jī)溶劑由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)組成的混合溶劑；有機(jī)溶劑占主料總量的84～88wt％；功能性添加劑由A成膜添加劑、B阻燃添加劑、C防過(guò)充添加劑組成，添加劑占主料總重量的5～15wt％；A成膜添加劑為VC、FEC、VEC、ES、PS中的一種或多種組合；B阻燃添加劑為磷酸酯類、亞磷酸酯類、磷腈類；C防過(guò)充添加劑為BP、CHB、DDB、TDB、DBBD2、DBDB。

所述所述隔膜包括聚烯烴隔膜基膜、基膜涂覆陶瓷、基膜涂膠的隔膜中的一種，其基膜的材質(zhì)包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)，隔膜結(jié)構(gòu)包括單層或復(fù)合層結(jié)構(gòu)。