[發(fā)明專利]一種高循環(huán)性能摻雜三元鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110348988.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113363416B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 漢海霞;陳瑤;許夢清
• 申請（專利權(quán)）人: 萬向一二三股份公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/136;H01M4/36;H01M4/62;H01M4/48;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明涉及鋰離子電池材料領(lǐng)域，針對鋰離子中電極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的問題，公開了一種高循環(huán)性能摻雜三元鋰離子電池，包括摻雜改性正極和包覆改性負極。包覆改性負極包括：雙層碳包覆的氧化亞硅負極材料93.5?94.5%，導(dǎo)電劑科琴黑1?2%，粘結(jié)劑丁苯橡膠膠乳2.25?2.6%，其余為增稠劑羧甲基纖維素鈉。摻雜改性正極包括：摻雜改性正極材料94?96%，超導(dǎo)碳黑2?2.5%，粘合劑PVDF 761 2?3%，其余為N?甲基吡咯烷酮。制備出具有良好導(dǎo)熱性、高穩(wěn)定性孔道的正極材料及建立Li離子遷移通道、利于Li+的脫嵌及提高了保液性能的負極材料，使得制備出來的鋰離子電池具有較強的循環(huán)性能與較長的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種高循環(huán)性能摻雜三元鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池是一種二次電池(充電電池)，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li離子在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li離子從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。目前鋰離子電池中提高循環(huán)性能的方法較多，選用穩(wěn)定的材料，包括正極負極和電解液材料，然后以一種最合理的配比方式組合起來，形成一種高性能的鋰離子電池。多數(shù)情況下，提高電芯的循環(huán)性能從正極材料著手，比如對鋰離子三元材料(NCM)正極材料進行摻雜和包覆改進以減緩正極材料在循環(huán)過程中晶體結(jié)構(gòu)的惡化。在電池使用的過程中，由于電池中Li離子電池的不斷嵌入和脫嵌，這就要求正極材料與負極材料具有較強的物理穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性。物理穩(wěn)定性：要求正極材料與負極材料在導(dǎo)電過程與充放電過程中具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，既要具有保證Li離子的順利遷移的離子通道，又要具備Li離子脫嵌防止空穴塌陷的能力，尤其是當(dāng)電池持續(xù)充放電后產(chǎn)熱高溫的情況下?；瘜W(xué)穩(wěn)定性：當(dāng)隨著電池內(nèi)溫度與濕度的變化，電極材料的各組分依然保持有較好的形狀，而不會影響到Li離子嵌入、脫嵌和運輸。因此，制備具有物理穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性高的電極材料且循環(huán)性能高的鋰離子電池具有重要的意義。

專利號為CN201711365774.4，專利名稱：循環(huán)型三元鋰電池及正負極制備方法，本發(fā)明公開了一種循環(huán)型三元鋰電池,它包括正極、負極、導(dǎo)電劑、隔膜和電解液。所述正極表面涂覆正極漿料，該漿料組分中各物料占干粉總重量百分比分配如下：三元材料90～95％、導(dǎo)電劑2～6％、PVDF3～6％，正極漿料用NMP調(diào)和。所述負極表面涂覆負極漿料，該漿料組分中各物料占干粉總重量百分比分配如下：軟碳及人造石墨混合材料89～95％、導(dǎo)電劑2.5～6％、CMC1.5～4.5％、SBR1.5～3％，負極漿料用水調(diào)和。

上述專利不足之處在于，對正極材料與負極材料僅進行了簡單的混合調(diào)和，其對正負極材料的為微觀結(jié)構(gòu)，尤其是鋰離子孔道穩(wěn)定性難以保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子中電極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的問題，提供一種高循環(huán)性能摻雜三元鋰離子電池，本發(fā)明能夠制備出具有良好導(dǎo)熱性、高穩(wěn)定性孔道的正極材料及建立Li離子遷移通道、利于Li+的脫嵌及提高了保液性能的負極材料，使得制備出來的鋰離子電池具有較強的循環(huán)性能與較長的使用壽命，可以實現(xiàn)鋰離子電池的材料優(yōu)選和工藝優(yōu)化。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高循環(huán)性能摻雜三元鋰離子電池，所述鋰離子電池包括摻雜改性正極和包覆改性負極。

作為優(yōu)選，按照百分含量計所述包覆改性負極包括：雙層碳包覆的氧化亞硅負極材料93.5-94.5％，導(dǎo)電劑科琴黑1-2％，粘結(jié)劑丁苯橡膠膠乳2.25-2.6％，其余為增稠劑羧甲基纖維素鈉。

作為優(yōu)選，所述雙層碳包覆的氧化亞硅負極材料的制備過程：

A、通過氣相包覆在氧化亞硅材料表面進行碳包覆，獲得第一碳包覆層包覆的氧化亞硅材料；B、將步驟A獲得的第一碳包覆層包覆的氧化亞硅材料放入氣相沉積容器中，通入載氣，升溫后通入氣相碳源，進行氣相沉積，獲得雙層碳包覆的氧化亞硅負極材料。