[發明專利]低溫鈦酸鋰型電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202110998107.X
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113764742A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 李博洋;雷磊;高利忠;張文;杜繼波;野德柱;白宗亮;劉琦
• 申請（專利權）人: 河北銀隆新能源有限公司;銀隆新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 北京華夏泰和知識產權代理有限公司 11662
• 代理人: 韓來兵

本申請涉及電池技術領域，本申請涉及一種低溫鈦酸鋰型電池及其制備方法，其低溫鈦酸鋰型電池包括正極、負極、隔離膜以及電解液，所述正極的材料包括活性物質、第一粘接劑、第二導電劑以及第一集流體，所述活性物質、第一粘接劑、第一導電劑的重量百分比的比值為(90％?96％)：(1.5％?5％)：(2％?5％)；所述負極的材料包括鈦酸鋰、第二粘接劑、第二導電劑以及第二集流體，所述鈦酸鋰、第二粘接劑、第二導電劑的重量百分比的比值為(90％?95％)：(2％?5％)：(2％?5％)，所述鈦酸鋰結構為尖晶石結構。本申請提高了使用者在低溫下使用該電池的時間，同時也增強了該電池的在低溫下的放電穩定性以及安全性。

技術領域

本申請涉及電池技術領域，尤其涉及一種低溫鈦酸鋰型電池及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池能夠提供穩定的電壓和電流，具有寬廣的溫度使用范圍，已成為當前各類消費類電池產品及電動產品的主要動力源。但是隨著科學技術的發展以及環境的不斷惡化，人們對低溫型的電池的需求越來越大。

目前市面上涌現了大量的采用三元體系制備的容量型低溫電池，當三元電池應用到低溫溫度為零下20℃-40℃時，傳統的容量型電池在低溫下放保持率＜70％，不能滿足使用者長時間使用要求。

發明內容

本申請提供了一種低溫鈦酸鋰型電池，提高了使用者在低溫下使用該電池的時間，同時也增強了該電池的在低溫下的放電穩定性以及安全性。

第一方面，本申請提供了一種低溫鈦酸鋰型電池，包括正極、負極、隔離膜以及電解液，所述正極的材料包括活性物質、第一粘接劑、第二導電劑以及第一集流體，所述活性物質、第一粘接劑、第一導電劑的重量百分比的比值為(90％-96％)：(1.5％-5％)：(2％-5％)；所述負極的材料包括鈦酸鋰、第二粘接劑、第二導電劑以及第二集流體，所述鈦酸鋰、第二粘接劑、第二導電劑的重量百分比的比值為(90％-95％)：(2％-5％)：(2％-5％)，所述鈦酸鋰結構為尖晶石結構。

通過上述技術方案，負極材料主要采用了尖晶石結構的鈦酸鋰，該結構的鈦酸鋰在離子的嵌入、脫出能保持穩定的結構，在低溫下充放可避免析鋰的安全隱患，通過上述材料的組合以及組合比例，本申請所制備的電池相對于傳統的容量型電池來說，本申請電池的在-40℃下放電容量達到80％以上，低溫在-20℃下循環次數大于500周，常溫循環大于5000周，從而使得本申請的電池的安全性、循環比傳統的容量型電池更佳，且本申請電池在低溫環境下使用時長較長，使用性能更加穩定。

可選的，所述活性物質為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料中的一種或多種，所述活性物質還可以為錳酸鋰，所述活性物質只有錳酸鋰時，錳酸鋰的前驅體為四價錳。

通過上述技術方案，活性物質均可選擇鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料中的一種或者兩種，均能制備在低溫下安全性能較佳、使用時長較長的電池；活性物質還可以只選擇錳酸鋰，但是當選擇錳酸鋰時，只能選擇前驅體為四價錳的錳酸鋰，才能與負極材料進行配合制備出在低溫條件下具有安全性、且使用效果較佳的低溫電池。

可選的，所述活性物質為鈷酸鋰、錳酸鋰，所述鈷酸鋰與錳酸鋰的質量比為(7：3)-(8：2)。

通過上述技術方案，當正極的活性物質選擇質量比為(7:3)-(8:2)的鈷酸鋰與錳酸鋰混合物時，制備出的低溫電池相較于其他活性物質來說，電池的電壓更高、保持率更高以及電池的循環次數更多，使得電池的低溫性能更佳。

可選的，所述第一粘接劑為PVDF、PTFE、PVB、EVA及PVA中的一種或多種，所述第二粘接劑為PVDF、PTFE、PVB、EVA及PVA中的一種或多種。

可選的，所述第一導電劑為炭黑、碳納米管、石墨烯及碳納米纖維中一種或多種，所述第二導電劑為炭黑、碳納米管、石墨烯及碳納米纖維中一種或多種。

可選的，所述隔離膜的孔隙率大于或等于50％。