专利名称：一种大容量高功率软包装锂离子动力电池及其制备方法
技术领域：
本发明涉及锂离子动力电池领域，特别是涉及一种大容量高功率软包装锂离子动力电池及其制备方法。
背景技术：
钛酸锂负极材料是一种新型的锂离子二次电池负极材料。在锂离子嵌入或脱出过程中，晶型不发生变化，体积变化小于1%，因此被称为“零应变材料”，从而能够避免充放电循环中由于电极材料的来回伸缩而导致结构的破坏，提高电极的循环性能和使用寿命。 在25°C下，Li4Ti5O12的化学扩散系数为2X10_8cm2/S，远高于碳负极材料，高的扩散系数使得该负极材料可以快速充放电。钛酸锂材料电势比纯金属锂的高，不易产生锂晶枝，为保障锂电池的安全提供了基础，被认为可彻底解决锂电池的安全性。锰酸锂相对电位较高，循环性能好，克容量高，是理想的正极材料之一。锰酸锂材料尖晶石结构，锂离子穿梭过程中形变较小，安全性能较好。锂离子电池壳体有钢壳、铝壳、塑壳、液态软包装。钢壳、铝壳、塑壳都是使用模具制作成型的壳体，尺寸大小固定，改变型号十分困难。钢壳、铝壳爆破压力较大，因此电池的安全性能受到质疑。铝塑膜是一种三层复合膜，最里层为PP，中间为铝层，最外层为尼龙。 尺寸、大小可根据电池要求改变而改变。另外由于铝塑膜外壳较为柔软，爆破压力小，电池不会发生爆炸等安全事故。传统使用铝塑膜的锂离子电池为碳负极材料电池，碳负极材料由于SEI的存在和形成会在化成及以后的过程中产生大量的气体，处理不好电池会发生鼓胀，影响电池的循环寿命和其它电池性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型的容量大、功率高和安全性好的锂离子动力电池。本发明所采取的技术方案是
本发明涉及的锂离子动力电池，其正极材料由85 95质量份的锰酸锂，1 10质量份的粘合剂和3 10质量份的导电剂组成，其负极材料由85 95质量份的钛酸锂，1 10 质量份的粘合剂和2 10质量份的导电剂组成。在本发明的方法中，导电剂为SP、超导碳黑、导电石墨、碳纳米管的一种或几种组合物。在本发明的方法中，粘合剂为分子量范围在3(Γ150万之间的PVDF。本发明的锂离子动力电池的制备方法，包括以下步骤
1)按配方量配制正极材料，PVDF作为溶剂，搅拌均勻，消除气泡、铁屑后得正极浆料， 按配方量配制负极材料，加入NMP溶解，搅拌均勻，消除气泡、铁屑后得负极浆料；
2)分别将正、负极浆料均勻地涂布于铝箔上，涂布好的极卷在真空环境下，6(T12(TC烘烤3 12小时后，辊压、分切成正、负极片，正、负极片经过控制测试，烘干水分；
3)分别将正、负极片在真空环境下，6(T12(TC烘烤12 36小时后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入铝塑膜壳体中，成为半成品电池；
4)将半成品电池在真空环境下，6(T90°C烘烤36 96小时后，注液、化成、分容，得到一种锂离子动力电池。优选的，在本发明的方法中，真空环境的真空度为一 0. 08 -0. 10 MPa0本发明的锂离子动力电池包括正极、负极、隔膜、电解液、封装壳体，使用铝塑膜作为封装壳体，电解液采用能够抑制锰酸锂John-Tell效应的高温型电解液，极卷、极片、电芯均经过科学、严格的烘烤，根据本发明的锂离子动力电池单只充电最高电压2. 6^3. 0V，放电最低电压为1. 0 2· 3V，容量> 20AH。本发明的有益效果是选择电位较高的锰酸锂材料作为正极，提高了电池的工作电压，从而提高了电池比能量。本发明的锂离子动力电池安全性能优良，这种电池安全性能高，容量大，倍率性能好，循环寿命长，制造成本低。
图1是本发明的锂离子动力电池的倍率充放曲线； 图2是本发明的锂离子动力电池的2c放电曲线；
图3是本发明的锂离子动力电池的Ic充电曲线； 图4是本发明的锂离子动力电池的Ic放电曲线； 图5是本发明的锂离子动力电池的Ic充电曲线； 图6是本发明的锂离子动力电池的Ic放电曲线。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。实施例1
一种锂离子动力电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和外壳。正极材料组成85质量份的锰酸锂、5质量份的PVDF、10质量份的SP ； 负极材料组成85质量份的钛酸锂、5质量份的PVDFUO质量份的SP和KS6 ； 隔膜为PP材质的单层隔膜；
电解液为:1. 2mol/L LiPF6溶液，溶剂成分为EC =DMC =EMC=I :1:1; 外壳为铝塑膜壳体。具体制备方法如下
1)按配方量配制正极材料，PVDF作为溶剂，经过双行星动力混合机高速搅拌均勻，消除气泡、铁屑后得正极浆料，按配方量配制负极材料，加入NMP溶解，经过双行星动力混合机高速搅拌均勻，消除气泡、铁屑后得负极浆料；
2)分别将正、负极浆料经过自动上料系统和涂布机均勻地涂布于铝箔上，涂布好的极卷在真空环境下，110°C烘烤6小时后，辊压、分切成正、负极片，正、负极片经过控制测试， 烘干水分；
3)分别将正、负极片在一0. 09Mpa下100°C烘烤36小时后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入铝塑膜壳体中，成为半成品电池；
4)将半成品电池在一 0. 08Mpa下80°C烘烤72小时后，注液、化成、分容成为50Ah电池。电池倍率充放电曲线、2c放电曲线如图1、图2所示。实施例2
一种锂离子动力电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和外壳。正极材料组成85质量份的锰酸锂、5质量份的PVDF、10质量份的SP ； 负极材料组成85质量份的钛酸锂、5质量份的PVDFUO质量份的KS6 ； 隔膜为PP材质的单层隔膜；
电解液为:1. 2mol/L LiPF6溶液，溶剂成分为EC =DMC =EMC=I :1:1; 外壳为铝塑膜壳体。具体制备方法如下
1)按配方量配制正极材料，PVDF作为溶剂，经过双行星动力混合机高速搅拌均勻，消除气泡、铁屑后得正极浆料，按配方量配制负极材料，PVDF作为粘合剂，加入NMP溶解，经过双行星动力混合机高速搅拌均勻，消除气泡、铁屑后得负极浆料；
2)分别将正、负极浆料经过自动上料系统和涂布机均勻地涂布于铝箔上，涂布好的极卷在真空环境下，110°C烘烤6小时后，辊压、分切成正、负极片，正、负极片经过控制测试， 烘干水分；
3)分别将正、负极片在一0. IOMpa下，80°C烘烤M小时后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入铝塑膜壳体中，成为半成品电池；
4)将半成品电池在一0. 09Mpa下60°C烘烤48小时后，注液、化成、分容成为140Ah电池。电池充、放电曲线如图3、图4所示。实施例3
一种锂离子动力电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和外壳。正极材料组成85质量份的锰酸锂、5质量份的PVDF、10质量份的SP ； 负极材料组成85质量份的钛酸锂、5质量份的PVDFUO质量份的超导碳黑； 隔膜为PP材质的单层隔膜；
电解液为:1. 2mol/L LiPF6溶液，溶剂成分为EC =DMC =EMC=I :1:1; 外壳为铝塑膜壳体。具体制备方法如下
1)按配方量配制正极材料，PVDF作为溶剂，经过双行星动力混合机高速搅拌均勻，消除气泡、铁屑后得正极浆料，按配方量配制负极材料，加入NMP溶解，经过双行星动力混合机高速搅拌均勻，消除气泡、铁屑后得负极浆料；
2)分别将正、负极浆料经过自动上料系统和涂布机均勻地涂布于铝箔上，涂布好的极卷在真空环境下，110°C烘烤6小时后，辊压、分切成正、负极片，正、负极片经过控制测试， 烘干水分；
3)分别将正、负极片在一0. OSMpa下，80°C烘烤36小时后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入铝塑膜壳体中，成为半成品电池；4)将半成品电池在一 0. 09Mpa下80°C烘烤64小时后，注液、化成、分容成为140Ah电池。 电池充、放电曲线如图5、图6所示。
权利要求
1.一种锂离子动力电池，其正极材料由85 95质量份的锰酸锂，1 10质量份的粘合剂和3 10质量份的导电剂组成，其负极材料由85 95质量份的钛酸锂，1 10质量份的粘合剂和2 10质量份的导电剂组成。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池，其特征在于所述导电剂为SP、超导碳黑、导电石墨、碳纳米管的一种或几种组合物。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池，其特征在于所述粘合剂为分子量范围在30 150万之间的PVDF。
4.一种锂离子动力电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)按配方量配制正极材料，PVDF作为溶剂，搅拌均勻，消除气泡、铁屑后得正极浆料， 按配方量配制负极材料，加入NMP溶解，搅拌均勻，消除气泡、铁屑后得负极浆料；2)分别将正、负极浆料均勻地涂布于铝箔上，涂布好的极卷在真空环境下，6(T12(TC 烘烤3 12小时后，辊压、分切成正、负极片，正、负极片经过控制测试，烘干水分；3)分别将正、负极片在真空环境下，6(T12(TC烘烤12 36小时后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入铝塑膜壳体中，成为半成品电池；4)将半成品电池在真空环境下，6(T90°C烘烤36 96小时后，注液、化成、分容，得到一种锂离子动力电池。
5.根据权利要求4所述一种锂离子动力电池的制备方法，其特征在于所述真空环境的真空度为一 0. 08 -0. 10 MPa0
全文摘要
本发明公开了一种大容量高功率软包装锂离子动力电池及其制备方法，所述的锂离子动力电池，其正极材料由85～95质量份的锰酸锂，1～10质量份的粘合剂和3～10质量份的导电剂组成，其负极材料由85～95质量份的钛酸锂，1～10质量份的粘合剂和2～10质量份的导电剂组成。本发明中的锂离子动力电池安全性能高，容量大，倍率性能好，循环寿命长，制造成本低，较适合于混合电动汽车、快速充电增程式纯电动公交系统、大型储能系统、家庭储能电站、高性能要求的军品等领域。
文档编号H01M2/02GK102332542SQ20111021599
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月30日 优先权日2011年7月30日
发明者刘兴福, 徐婷, 李宝玉, 王保, 聂海东 申请人:珠海锂源动力科技有限公司