[發(fā)明專利]一種改善循環(huán)性能的低溫鋰離子電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110704760.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN113540437A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧孟萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州高態(tài)信息科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/505
• 分類號(hào): H01M4/505;H01M4/48;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/0567;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 田靜

本發(fā)明公開一種改善循環(huán)性能的低溫鋰離子電池，包括正極、負(fù)極、電解液和隔離膜；正極包括錳酸鋰、導(dǎo)電劑、分散劑和粘結(jié)劑；負(fù)極包括二氧化鈦、石墨、導(dǎo)電劑、分散劑和粘結(jié)劑；優(yōu)選正極還包括包覆有聚苯乙烯的NCM；其中，包覆有聚苯乙烯的NCM與錳酸鋰的總量為100份計(jì)，錳酸鋰占50份至80份；本發(fā)明通過正極與負(fù)極材料的配合，有效改善電池低溫下的循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種改善循環(huán)性能的低溫鋰離子電池。

背景技術(shù)

中國幅員遼闊，南北氣候存在顯著的差異，因此電動(dòng)汽車在使用過程中面臨著不同氣候環(huán)境的嚴(yán)峻考驗(yàn)。特別是在溫度方面，北方寒冷的冬季氣溫往往會(huì)下降到-30℃，而溫度會(huì)對(duì)鋰離子電池的性能、壽命和安全性等產(chǎn)生顯著的影響。

低溫環(huán)境會(huì)嚴(yán)重影響鋰離子電池的動(dòng)力學(xué)性能，宏觀表現(xiàn)為循環(huán)性能差，甚至低溫?zé)o法充放電。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種改善循環(huán)性能的低溫鋰離子電池，本發(fā)明通過正極與負(fù)極材料的配合，有效改善電池低溫下的循環(huán)性能。

為解決此技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種改善循環(huán)性能的低溫鋰離子電池，包括正極、負(fù)極、電解液和隔離膜；正極包括錳酸鋰、導(dǎo)電劑、分散劑和粘結(jié)劑；

負(fù)極包括二氧化鈦、石墨、導(dǎo)電劑、分散劑和粘結(jié)劑。

優(yōu)選正極還包括包覆有聚苯乙烯的NCM；

其中，包覆有聚苯乙烯的NCM與錳酸鋰的總量為100份計(jì)，錳酸鋰占50份至80份。

本發(fā)明中錳酸鋰與包覆有聚苯乙烯的NCM搭配，提升正極整體容量，同時(shí)，低溫下，鋰離子脫嵌位阻較小，與同樣低溫下鋰離子脫嵌位阻較小的負(fù)極搭配，鋰離子在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌時(shí)，其阻力較小，SEI膜消耗鋰離子較少，宏觀表現(xiàn)為循環(huán)性能增強(qiáng)。本發(fā)明中進(jìn)一步限定錳酸鋰與包覆有聚苯乙烯的NCM的用量比例，主要原因是錳酸鋰的用量影響正極的容量，錳酸鋰低溫性能較包覆三元好，錳酸鋰占比大，低溫性能好。

優(yōu)選負(fù)極按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：

二氧化鈦 10%至30%；

石墨 61%至87%；

導(dǎo)電劑 1%至3%；

分散劑 1%至2%；

粘結(jié)劑 1%至5%。

本發(fā)明中負(fù)極摻雜二氧化鈦比例越高，低溫循環(huán)性能越好。

優(yōu)選所述石墨的D50在5μm至15μm之間。本發(fā)明中石墨粒徑小，所得低溫電池動(dòng)力學(xué)好，利于電池低溫下運(yùn)行。

優(yōu)選所述導(dǎo)電劑為石墨烯、SP、碳納米管和碳纖維中的一種或幾種。本發(fā)明加入導(dǎo)電劑提升體系低溫動(dòng)力學(xué)性能。

優(yōu)選所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一種或幾種。進(jìn)一步優(yōu)選，優(yōu)選PVDF，PVDF玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-42℃，此列產(chǎn)品適用于-40℃以上的低溫體系。

本發(fā)明中其中，分散劑選用羧甲基纖維素鈉（CMC）；隔膜選用聚乙烯涂覆陶瓷層隔膜，其中雙面涂覆陶瓷層，陶瓷層總厚度為1μm至3μm，陶瓷層可提升保液量，有助于隔離膜低溫下的導(dǎo)離子能力，陶瓷層太厚，降低體系能量密度。

優(yōu)選所述電解液包括溶劑和鋰鹽；其中溶劑包括乙烯碳酸脂和甲酸甲酯，乙烯碳酸脂和甲酸甲酯的質(zhì)量比為1至3：1。本發(fā)明中甲酸甲酯（MF）熔點(diǎn)達(dá)到-99℃，是一種理想的低溫溶劑，搭配乙烯碳酸脂（EC）可更好的溶解鹽類和添加劑，MF可提升電解液低溫離子電導(dǎo)率，但加量太多，影響鋰鹽和添加劑的溶解。