[發(fā)明專利]一種安全的高電壓高能量密度鋰離子電池及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910007148.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN109755557A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍成;李文武;周游;胡陽鵬;王耐清;李小兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桑頓新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/48
• 分類號(hào): H01M4/48;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 長沙楚為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43217
• 代理人: 李大為

本發(fā)明公開了一種安全的高電壓高能量密度鋰離子電池及其制備方法，包括正極片、負(fù)極片、電解液、隔膜，所述正極片包括鋁箔集流體和正極活性物質(zhì)涂層，所述正極活性物質(zhì)為按照一定比例經(jīng)氧化鈦包覆后的單晶鎳鈷錳酸鋰混合物，所述負(fù)極片包括銅箔集流體、負(fù)極活性物質(zhì)涂層和陶瓷涂層，所述負(fù)極活性物質(zhì)涂層上涂覆有陶瓷涂層，其中正極活性物質(zhì)為氧化鈦包覆處理后的單晶NCM523和單晶NCM622中的一種或兩種，負(fù)極活性物質(zhì)為高容量的石墨材料，電解液為高壓電解液，電壓范圍為4.0?6.0V。利用上述材料制備的鋰離子電池，提高了電池能量密度在保證電池具有優(yōu)異的循環(huán)性能的同時(shí)又具有較好的安全性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種安全的高電壓高能量密度鋰離子電池及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池由于其擁有高能量密度、自放電率低、循環(huán)壽命長、清潔無污染等優(yōu)勢受到各國青睞。但實(shí)際應(yīng)用中能量密度、循環(huán)壽命、安全性能仍無法滿足需求。在此背景下，高能量密度體系，高容量正極材料、高循環(huán)性能，高安全性能成為鋰離子電池研究熱點(diǎn)。

當(dāng)前提升能量密度主要有高鎳體系和高電壓體系兩方面著手，而高鎳體系搭配硅碳負(fù)極，由于硅碳膨脹較大，首次效率較低，導(dǎo)致容量和循環(huán)性能存在劣勢，且高鎳安全穩(wěn)定性較差，因此高鎳路線還有待進(jìn)一步研究。如何在兼顧電池能量密度前提下，保證電池優(yōu)異循環(huán)壽命和安全性能成為迫切而艱巨的問題。

發(fā)明專利CN 108110216 A公布了一種鋰離子電池正極極片，所述正極極片包括集流體、活性層、導(dǎo)電層、正溫度系數(shù)熱敏電阻層(PPTC)層和保護(hù)層，在集流體表面涂覆鎳鈷錳酸鋰作為活性層，在鎳鈷錳酸鋰活性涂層上噴涂多孔性導(dǎo)電聚合物膠作為導(dǎo)電層，在導(dǎo)電層上涂覆正溫度系數(shù)熱敏電阻層，正溫度系數(shù)熱敏電阻層上一面噴涂多孔納米氧化鋯或氧化鈦層作為保護(hù)層，另一面噴涂多孔納米硅層作為保護(hù)層，主要作用是提高了鋰離子電池的安全性能同時(shí)不會(huì)降低電池的倍率性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種安全的高電壓高能量密度鋰離子電池及其制備方法，通過提高正極材料的穩(wěn)定性和對(duì)負(fù)極材料進(jìn)行一定的處理，提高了鋰離子電池的能量密度以及安全性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種安全的高電壓高能量密度鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、電解液、隔膜，所述正極片包括鋁箔集流體和正極活性物質(zhì)涂層，所述正極活性物質(zhì)為按照一定比例經(jīng)氧化鈦包覆后的單晶鎳鈷錳酸鋰混合物，所述負(fù)極片包括銅箔集流體、負(fù)極活性物質(zhì)涂層和陶瓷涂層，所述負(fù)極活性物質(zhì)涂層上涂覆有陶瓷涂層。

優(yōu)選的，所述正極活性物質(zhì)為氧化鈦包覆處理后的單晶NCM三元正極材料，壓實(shí)密度為3.5-3.8g/cm³。

優(yōu)選的，所述三元正極材料為單晶NCM523和單晶NCM622中的一種或兩種，所述單晶NCM523粒徑為5-7μm，單晶NCM622粒徑為3-4μm。

優(yōu)選的，所述負(fù)極活性物質(zhì)為高容量的石墨材料，其克容量為345-360mAh/g，所述石墨材料為人造石墨、天然石墨中的一種或兩種。

優(yōu)選的，所述電解液為高壓電解液，電壓范圍為4.0-6.0V。

制備一種安全的高電壓高能量密度鋰離子電池的方法，包括以下步驟：

步驟一：正極片制備，將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘接劑、溶劑按照一定比例混合，經(jīng)涂布、烘烤、輥壓、模切工序制成正極片，其中正極活性物質(zhì)為單晶NCM523和單晶NCM622的混合物，導(dǎo)電劑為碳納米管、導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、石墨烯、碳纖維中的一種或幾種，粘接劑為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素鈉中一種或幾種，溶劑為N-甲基吡咯烷酮；