[發明專利]一種用于直流電源的錳系鋰離子電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202010575015.6
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111710917B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 孫召琴;胡晨;黎可;穆居易;于冉;王綏軍;金翼;劉家亮;劉超群;易永利
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國網浙江省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H01M10/0585
• 分類號: H01M10/0585;H01M4/131;H01M4/1391;H01M10/0525
• 代理公司: 北京中巡通大知識產權代理有限公司 11703
• 代理人: 齊書田

本發明公開一種用于直流電源的錳系鋰離子電池及其制備方法，包括：分別制取正極片和負極片，將所述正極片和負極片按照設定的正負極容量N/P比進行電芯疊片，得到電芯；將電解液注入所述電芯中，獲得用于直流電源的錳系鋰離子電池；所述正極片由錳系材料制備而成。本發明提供的技術方案制備工藝簡單，對電池生產環境要求較低，實用性強，生產成本低；本發明提供的錳系鋰離子電池，跟傳統的各鋰離子電池體系相比，成本明顯下降。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，特別涉及一種用于直流電源的錳系鋰離子電池及其制備方法。

背景技術

隨著未來智能電網發展，對于包括智能變電站等新的電力裝備和站點的要求都是緊湊化、小型化、智能化、多功能化，而現有的鉛酸電池由于其自身溫度特性差、不耐過充、不耐過放以及維護工作量大等缺陷，對變電站直流系統存在隱患的可能性逐步增加，阻礙著變電站現代化的進程。

鋰離子電池作為新型的二次電源，以其能量密度高、自放電率小、無記憶效應、循環壽命長、材料體系多樣、技術進步快等優點，因此，鋰離子電池取代鉛酸電池成為變電站直流系統的蓄電池具有顯著優勢，也將是未來發展的新趨勢。

目前直流電源系統仍以鉛酸電池為主，鉛酸具有電池成本低的優勢，鋰離子電池要取代鉛酸電池，應該具備能與鉛酸電池可比較的低成本和滿足長期耐高溫、耐過充的安全特性和良好的儲存性能。

在3C電子產品、電動車和儲能領域對電池性能要求是循環充放電次數多、高能量密度和高功率，因此對電池材料特性和生產工藝的要求嚴苛，電池成本居高不下。而變電站直流電源系統要求蓄電池具有良好的儲存性能，對循環充放電次數、能量密度和功率性能要求不高。如果變電站直接應用動力電池作為直流電源蓄電池，無法滿足變電站對蓄電池浮充壽命長和良好的儲存性能要求，還會造成電池在循環性能、能量密度和功率性能方面的過度冗余和浪費，不利于成本的降低。因此，實有必要針對性開發滿足變電站性能需求的低成本鋰離子電池。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于直流電源的錳系鋰離子電池及其制備方法，滿足直流電源性能要求的同時，提高直流電源系統整體的經濟性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于直流電源的錳系鋰離子電池的制備方法，包括：

分別制取正極片和負極片，將所述正極片和負極片按照設定的正負極容量N/P比進行電芯疊片，得到電芯；

將電解液注入所述電芯中，獲得用于直流電源的錳系鋰離子電池；

所述正極片由錳系材料制備而成。

進一步的，制取正極片，包括：獲取第一活性物質材料、第一導電劑、PVDF粉末及NMP，將PVDF溶于NMP中，形成膠液；所述膠液與第一活性物質材料及第一導電劑一起攪拌均勻獲得正極漿料，抽真空靜置后，進行涂布，最后收卷，真空烘干后真空保存，獲得正極片。

進一步的，制取負極片，包括：獲取第二活性物質材料、第二導電劑及粘結劑；將第二活性物質材料及第二導電劑攪拌均勻后加入粘結劑攪拌均勻獲得負極漿料，抽真空靜置后進行涂布，最后收卷，真空烘干后真空保存，獲得負極片。

進一步的，獲取第一活性物質材料，包括：按照計量比(2-4):(2-4):1稱取Li₂CO₃、電解MnO₂和含摻雜元素的化合物，并將Li₂CO₃、電解MnO₂、含摻雜元素的化合物和乙炔黑球磨混合，將球磨后的前驅體粉末壓片，將壓片的材料放入馬弗爐內進行燒結，然后在馬弗爐中自然冷卻至室溫，獲得第一活性物質材料。