[發明專利]高能量密度長壽命的快充鋰離子電池及其制備方法

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• 申請號: 202010400282.X
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111600064A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 黃碧英;黃耀澤;唐天文;薩多威.R.唐納德
• 申請（專利權）人: 隆能科技（南通）有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/131;H01M4/134;H01M4/1391;H01M4/1395;H01M10/0583;H01M10/0587
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 孫騰

本發明公開了一種高能量密度長壽命的快充鋰離子電池及其制備方法，所述低溫為?20℃；所述快速充電的倍率分別為1C和2C，所述快速放電的倍率分別為1C和3C；所述鋰離子電池主要由正極片、負極片、陶瓷隔膜、電解液、電池殼這五部份組成，經“正極片?陶瓷隔膜?負極片?陶瓷隔膜”組合并層疊后放入電池殼、注入電解液、開口化成、封口、分容制成；本發明通過對鎳鈷鋁酸鋰、硅碳復合材料、大分子增塑劑、納米微孔覆碳鋁網、納米微孔銅網、高溫絕緣膠帶、高分子膠、陶瓷隔膜、電解液、電池殼等優選材料以及優選的工藝技術，充分說明了本發明的有益效果。非常適合3C、動力和儲能等領域的應用。

技術領域

本發明涉及3C、動力和儲能鋰離子二次電池技術領域，特別是涉及一種高能量密度長壽命的快充鋰離子電池的制備方法。

背景技術

當今社會，伴隨著經濟的高速發展，能源危機和環境問題日益加劇。鋰離子電池因其具有能量密度高、功率密度高、循環壽命長、無記憶效應、自放電率低、工作溫度范圍寬、安全可靠以及環境友好等優點，已經在3C、動力和儲能等領域獲得了廣泛應用。同時，在純電動汽車、混合動力汽車以及軍工等特殊領域也顯示了良好的應用前景。

但是，近年來各個領域對電池能量密度的需求飛速提高，迫切需要開發出能在低溫環境中具備快速充放電性能且安全的更高能量密度的鋰離子電池。目前，商業化的鋰離子電池所使用的正極材料主要為磷酸亞鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰和鎳鈷錳酸鋰，所使用的負極材料主要為中間相碳微球、人造石墨。以這些正/負極材料搭配制成的鋰離子電池很難在低溫且快速充放電條件下發揮更高的能量密度，常規的“鐵鋰/石墨”電池能量密度為130-140wh/kg，“鈷酸鋰/石墨”電池能量密度為135-150wh/kg，“錳酸鋰/石墨”電池能量密度為100-120wh/kg，“鎳鈷錳酸鋰/石墨”電池能量密度為200-220wh/kg，因此鋰離子電池能量密度的提升空間已相當有限。

在這種背景下，確有必要開發一種電池，使其不僅具備在低溫環境中達到快速充放電性能，還具備較高的安全穩定性能和較長的循環壽命，而且具備更高的能量密度以滿足各應用領域更高的需求。

發明內容

本發明的目的是為了彌補現有技術的不足，提供一種高能量密度長壽命的快充鋰離子電池及其制備方法。

技術方案：

一種高能量密度長壽命的快充鋰離子電池，所述低溫為-20℃；所述快速充電的倍率分別為1C和 2C，所述快速放電的倍率分別為1C和3C；所述鋰離子電池由正極片、負極片、陶瓷隔膜、電解液、電池殼組成，經“正極片-陶瓷隔膜-負極片-陶瓷隔膜”組合并卷繞或層疊后放入電池殼、注入電解液、開口化成、封口、分容制成；構成所述正極片的正極材料為“粒徑在500～700nm的一次納米粒子”構成“粒徑在10～12um的二次微米顆粒”的鎳鈷鋁酸鋰，其通過固相熔融法制成，鎳：鈷：鋁比例為85：10：5，克比容量240mAh/g，能量密度大于230wh/kg；構成所述負極片的負極材料為“粒徑在500～700nm的一次納米粒子”構成“粒徑在10～12um的二次微米顆?！钡墓杼紡秃喜牧希渫ㄟ^有機溶劑液相分散包覆法和固相熔融碳化法制成，硅：碳比例為22：78，克比容量600mAh/g，，能量密度密度大于450wh/kg；所述電池殼為方型鋁殼或鋁塑殼。

上述高能量密度長壽命的快充鋰離子電池的制備方法，它包括如下步驟：