高倍率锂离子电池及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高倍率锂离子电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着科技的进步和人类对新能源需求的不断提升，锂离子电池性能也在不断进步，尤其是现在新能源汽车对锂离子电池提出更高的要求。要实现其要求最根本的就要解决其安全问题，另外还需要提高其低温和快速充电能力。商业化的石墨负极锂离子电池还存在一些弊端，如过充时容易形成锂枝晶，造成电池短路，影响电池的安全性能；易形成SEI膜而造成首次充放电效率低，不可逆容量大;碳材料平台较低，易引起电解液分解，造成安全隐患等。钛酸锂为零应变材料，电势较高(1.55V)，不易产生锂枝晶，安全性能更好，快速充电和低温充电能力更强;镍钴铝酸锂是一种新的高能量密度的正极材料且成本相对较低，与其它正极材料相比较，镍钴铝酸锂材料具有较高的比容量(> 190mAh/g)，近年来成为动力电池领域的研究热点之一。若能够使用零应变材料钛酸锂匹配镍钴铝酸锂正极，使其拥有较高能量密度的同时具有良好的循环性能、安全性能、快速充电和低温充电能力，势必会推动锂离子电池在汽车领域的发展。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种高倍率锂离子电池及其制备方法，使电池兼具较高能量密度的同时具有良好的倍率性能、循环性能、安全性能和低温充电能力。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
高倍率锂离子电池，该锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜及电解液，所述正极片是由正极活性物质、导电剂、分散剂及粘结剂组成;所述负极片是由负极活性物质、导电剂、分散剂及粘结剂组成，其特征在于，正极片的正极活性物质为镍钴铝酸锂，导电剂为双组份导电剂导电碳黑和石墨导电剂KS-15;负极片的负极活性物质为钛酸锂，导电剂为双组份导电剂导电碳黑和石墨导电剂KS-15。
[0005]作为优选，正负极片中各组分的质量百分比为:正负极活性物质79?96.9%，导电剂
2-10%，分散剂0.1-1%,粘结剂I?10%。
[0006]作为优选，负极浆料涂层双面面密度为150?220g/m2，压实密度1.6-2.05g/cm3。
[0007]作为优选，所述正极浆料涂层与负极浆料涂层容量比为0.8?1.2。
[0008]作为优选，所述电解液为添加防胀气添加剂的锂盐有机电解质溶液，电解液注液量为6.0 ±0.1g，所述隔膜为聚丙烯微孔隔膜。
[0009]作为优选，所述正极片的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇，粘结剂为聚偏氟乙烯;负极片的分散剂为草酸或丙二酸。
[0010]制备高倍率锂离子电池的方法，将正极片与负极片通过隔隔膜分开并卷绕形成卷芯，正极片和负极片分别与正极耳、负极耳连接，正极耳、负极耳引出到锂离子电池钢壳的正负极端上，正极片和负极片均为双极耳。
[0011 ]本发明的优点与效果是:使用零应变材料钛酸锂匹配镍钴铝酸锂正极，使其拥有较高能量密度的同时具有良好的循环性能、安全性能、快速充电和低温充电能力，势必会推动锂离子电池在汽车领域的发展。
【附图说明】
[0012]图1为实施例1电池不同倍率放电性能曲线；
图2为实施例1电池1C/20C充放电循环性能曲线。
【具体实施方式】
[0013]实施例1:
18650-100011^11-2.3￥型圆柱钢壳锂离子电池，该电池的正极片由91.9%正极活性物质镍钴铝酸锂，3%导电剂导电碳黑，2%导电剂导电石墨KS-15，0.1%分散剂聚乙烯吡咯烷酮和3%粘结剂聚偏氟乙烯组成，正极双面面密度为145g/m2，压实密度为3.4;负极片由90.9%负极活性物质钛酸锂，3%导电剂碳导电碳黑，2%导电剂导电石墨KS-15，0.1%分散剂草酸和4%粘结剂聚偏氟乙烯组成，负极双面面密度为190g/m2，压实密度为1.9。
[0014]正负极片通过聚丙烯微孔隔隔膜分开并卷绕形成卷芯，正负极片分别与正极耳、负极耳连接，并由正、负极耳引出到锂离子电池钢壳的正负极端上，正负极片均为双极耳；电解液为添加有添加防胀气添加剂的锂盐有机电解质溶液，注液量为6.0±0.1g，其他为18650锂离子电池常规工艺技术，锂离子电池检测时的电压范围1.4V~2.7V。
[0015]该锂离子电池20C放电时可以放至电池容量的92%。
[0016]实施例2:
18650-100011^11-2.3￥型圆柱钢壳锂离子电池，该电池的正极片由91.7%正极活性物质镍钴铝酸锂，3%的导电剂碳导电碳黑，2%的导电剂石墨KS-15，0.3%分散剂聚乙烯吡咯烷酮和3%粘结剂聚偏氟乙烯组成，正极双面面密度为150g/m2，压实密度为3.5;负极片由90.7%负极活性物质钛酸锂，3%导电碳导电碳黑，2%导电石墨KS-15，0.3%分散剂丙二酸和4%粘结剂聚偏氟乙烯组成，负极双面面密度为200g/m2，压实密度为2.0。
[0017]正负极片通过聚丙烯微孔隔隔膜分开并卷绕形成卷心，正负极片分别于正极耳、负极耳连接，并由正、负极耳引出到锂离子电池钢壳的正负极端上，正负极片均为双极耳；电解液为添加有添加防胀气添加剂的锂盐有机电解质溶液，注液量为6.0±0.1g，其他为18650锂离子电池常规工艺技术，锂离子电池检测时的电压范围1.4V~2.7V。
[0018]该锂离子电池20C放电时可以放至电池容量的91%。
[0019]实施例3:
18650-1000mAh-2.3V型圆柱钢壳锂离子电池，该电池的正极片由91%正极活性物质镍钴铝酸锂，3%导电剂碳导电碳黑，2%导电剂导电石墨KS-15，1%分散剂聚乙烯吡咯烷酮和3%粘结剂聚偏氟乙烯组成，正极双面面密度为180g/m2，压实密度为3.45;负极片由90%负极活性物质钛酸锂，3%导电碳导电碳黑，2%导电石墨KS-15，1%分散剂草酸和4%粘结剂聚偏氟乙烯组成，负极双面面密度为190g/m2，压实密度为1.95。正负极片通过聚丙烯微孔隔隔膜分开并卷绕形成卷心，正负极片分别于正极耳、负极耳连接，并由正、负极耳引出到锂离子电池钢壳的正负极端上，正负极片均为双极耳；电解液为添加有添加防胀气添加剂的锂盐有机电解质溶液，注液量为6.0±0.1g，其他为18650锂离子电池常规工艺技术锂离子电池检测时的电压范围1.4V~2.7V。
[0020 ] 该锂离子电池20C放电时可以放至电池容量的89%。
[0021]上述三种具体实施例中，聚偏氟乙烯为美国Solef聚偏氟乙烯5130，导电碳黑和导电石墨KS-15为汇普工业化学品有限公司生产，镍钴铝酸锂(LiN1.8Co().15Al().()502)使用深圳天骄科技开发有限公司产品，钛酸锂为天津贝特瑞新能源材料有限公司生产，电解液选用添加防胀气添加剂的锂盐有机电解质溶液，为广州天赐高新材料股份有限公司生产。
[0022]图1为具体实施例1中镍钴铝酸锂-钛酸锂体系不同倍率放电性能曲线，可以看出20C放电时可以放至电池容量的92%;图2为实施例1中镍钴铝酸锂-钛酸锂体系1C/20C充放电循环性能曲线，可以看出，电池在IC充电20C放电反复进行1000周之后，容量保持率仍可以达到90%以上，说明锂离子电池具有优异的倍率性能和大电流循环性能。
【主权项】
1.一种高倍率锂离子电池，该锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜及电解液，所述正极片是由正极活性物质、导电剂、分散剂及粘结剂组成;所述负极片是由负极活性物质、导电剂、分散剂及粘结剂组成，其特征在于，正极片的正极活性物质为镍钴铝酸锂，导电剂为双组份导电剂导电碳黑和石墨导电剂KS-15;负极片的负极活性物质为钛酸锂，导电剂为双组份导电剂导电碳黑和石墨导电剂KS-15。2.根据权利要求1所述的一种高倍率锂离子电池，其特征在于，所述正负极片中各组分的质量百分比为:正负极活性物质79?96.9%，导电剂2?10%，分散剂0.1?1%，粘结剂I?10%。3.根据权利要求2所述的一种高倍率锂离子电池，其特征是，负极浆料涂层双面面密度为 150?220g/m2，压实密度I.6-2.05g/cm3。4.根据权利要求3所述的一种高倍率锂离子电池，其特征是，所述正极浆料涂层与负极浆料涂层容量比为0.8?1.2。5.根据权利要求4所述的一种高倍率锂离子电池，其特征是，所述电解液为添加防胀气添加剂的锂盐有机电解质溶液，电解液注液量为6.0±0.1g，所述隔膜为聚丙烯微孔隔膜。6.根据权利要求1-5任一所述的高倍率锂离子电池，其特征是，所述正极片的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇，粘结剂为聚偏氟乙烯;负极片的分散剂为草酸或丙二酸。7.—种制备权利要求1-5任一所述的高倍率锂离子电池的方法，其特征是，将正极片与负极片通过隔膜分开并卷绕形成卷芯，正极片和负极片分别与正极耳、负极耳连接，正极耳、负极耳引出到锂离子电池钢壳的正负极端上，正极片和负极片均为双极耳。
【专利摘要】本发明属于高倍率锂离子电池及其制备方法。本发明采用的技术方案为：该锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜及电解液，所述正极片是由正极活性物质、导电剂、分散剂及粘结剂组成；所述负极片是由负极活性物质、导电剂、分散剂及粘结剂组成，其特征在于，正极片的正极活性物质为镍钴铝酸锂，导电剂为双组份导电剂导电碳黑和石墨导电剂KS-15；负极片的负极活性物质为钛酸锂，导电剂为双组份导电剂导电碳黑和石墨导电剂KS-15。本发明的优点与效果是：使用零应变材料钛酸锂匹配镍钴铝酸锂正极，使其拥有较高能量密度的同时具有良好的循环性能、安全性能、快速充电和低温充电能力，势必会推动锂离子电池在汽车领域的发展。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M10/0587, H01M4/525, H01M4/62, H01M4/485
【公开号】CN105552355
【申请号】CN201510940292
【发明人】关成善, 宗继月, 葛衫, 王勇, 张敬捧
【申请人】山东精工电子科技有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月16日