CN102299369B - 一种锂离子动力电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子动力电池及其制备方法，其负极极片是由以下质量百分比的原料组成：85-95%的钛酸锂、2-10%的粘合剂、3-10%的导电剂，正极材料由以下质量百分比的原料组成：83-94%的锰酸锂、2-10%的粘合剂、3-11%的导电剂。本发明得到的锂离子动力电池成本较低，容量较大，循环寿命长，安全性能好，可应用于很多领域，如混合电动汽车，高性能要求的军用物品等；本发明的制造方法成本低、工艺简单易行。

Description

一种锂离子动力电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子动力电池及其制备方法。
背景技术
世界能源与环保形势日趋紧张，电池作为新能源越来越受到人们的青睐。锂离子电池由于其能量密度高，体积轻，重量小，环保无污染，成为新能源发展的主要方向。随着电动汽车、空间技术、国防工业以及电力储能系统等的迅猛发展，对二次电池的比容量、循环寿命、安全性等方面提出了更高的要求，改进和提高电池的电化学性能可从电极材料等方面入手。
传统的锂离子电池无不以石墨作为负极材料主要活性物质。以石墨作为负极活性物质的配方已经比较成熟。石墨为负极的锂离子电池体系，也有自身固有的缺陷。如电压过高容易“析锂”，造成安全性隐患，目前商品化的锂离子电池负极材料大多都是嵌锂碳材料。负极材料表面形成的保护膜，在循环使用过程中由于持续不断的化学反应及晶型变化，也在不断的影响电池的循环性及电性能。并最终造成性能下降及电池衰减。同时，石墨电极还存在电解液的共嵌入问题，这也将影响电极的循环稳定性。
钛酸锂负极材料为尖晶石结构钛酸锂超细粉末，是一种高性能、高倍率型的锂二次电池负极材料。LTO相对于锂电极的电位为1.55V，理论比容量为175mAh/g,实际比容量150-160 mAh/g,并集中在平台区域，具有良好的循环性能和优良的充放电平台。 在Li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”，这具有重要意义，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，从而提高电极的循环性能和使用寿命，减少了随循环次数增加而带来比容量大幅度的衰减，是（Li4Ti5O12）具有比碳负极更优良的循环性能。钛酸锂不存在电解液共嵌入问题，不会由于SEI的不稳定而影响循环寿命。钛酸锂负极材料具有稳定的物理和化学性质，不与电解液反应，具有突出的使用稳定性和安全性。在25℃下，Li4Ti5O12的化学扩散系数为2×10-8cm2/s,比碳负极材料中的扩散系数打一个数量级，高的扩散系数使得该负极材料可以快速、多循环充放电。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。
正极材料也是锂离子动力电池的一个重要组成部分，最先由索尼公司产业化的正极材料主要采用了钴酸锂（LiCoO2），而现在由于钴资源越来越匮乏，其价格也越来越高，同时其热稳定性较差，对环境也有较大的破坏作用，因此，越来越多的研究人员和工程人员将目光投向了其他的正极材料，锂离子动力电池备受关注的正极材料还有LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4等，LiNiO2容量较大，但是制备起来比较困难，得到比较纯的物质很难，而且其安全性能不好；LiMn2O4价格相对便宜，安全性能也较好，然而，其循环性能较差，容量不高，同时高温性能不佳，LiFePO4不含贵重元素，原料廉价，资源极大丰富；工作电压适中，电压较平稳，理论容量大，结构稳定，安全性能也不错，但其电压较低，体积比能量较小，串联使用需要更多的电池，直接增大了电池组的制造成本。
锰酸锂作为一种综合性能较好的正极材料，其正极电位较高，成本较低，收到越来越多的关注。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子动力电池及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种锂离子动力电池，负极材料是由以下质量百分比的原料组成：85-95%的钛酸锂、2-10%的粘合剂、3-10%的导电剂，正极材料由以下质量百分比的原料组成：83-94%的锰酸锂、2-10%的粘合剂、3-11%的导电剂。
所述的粘合剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的至少一种。
所述的导电剂为SP、超导碳黑、导电石墨、碳纳米管中的至少一种。
一种锂离子动力电池的制备方法，其特征在于：包括以下的步骤：
1）正极片的制作：按配方量加入正极材料，加溶剂溶解，搅拌均匀，得正极浆料，将正极浆料涂布在铝箔上，在真空环境下，80-120℃烘烤5-12小时后，辊压、分切成正极片； 
2）负极片的制作：按配方量加入负极材料，加溶剂溶解，搅拌均匀，得负极浆料，将负极浆料涂布在铝箔上，在真空环境下，80-120℃烘烤5-12小时后，辊压、分切成负极片；
3）分别将正极片、负极片在真空环境下，60~120℃烘烤12~24小时后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入电池壳体中，成为半成品电池；
4）将半成品电池在真空环境下，60~90℃烘烤48~96小时后，注液、化成、分容，得到一种锂离子动力电池。
所述的溶剂为NMP、DMF、DEF、DMSO、THF中的一种。
所述真空环境的真空压力为-0.08~-0.10 MPa。
本发明的有益效果是：①本发明得到的锂离子动力电池成本较低，容量较大，循环寿命长，安全性能好，可应用于很多领域，如混合电动汽车，高性能要求的军用物品等；②本发明的制造方法成本低、工艺简单易行。  
附图说明
图1为本发明的锂离子动力电池的充电曲线图。
图2为本发明的锂离子动力电池的循环曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步说明本发明：
实施例1：
一种锂离子动力电池负极极片材料的配方组成如下表1：
Figure 199993DEST_PATH_IMAGE002
一种锂离子动力电池正极极片材料的配方组成如下表2：
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=1：1：1
外壳为塑料壳体
具体制备方法如下：
1）正极片的制作：按配方量加入正极材料，加溶剂溶解，用双星动力混合机高速搅拌均匀，消除气泡、铁屑，得正极浆料，将正极浆料经过自动上料系统、涂布机均匀涂布在铝箔上，在真空环境下，80℃烘烤12小时后、辊压、分切成正极片；
2）负极片的制作：按配方量加入负极材料，加溶剂溶解，用双星动力混合机高速搅拌均匀，消除气泡、铁屑，得负极浆料，将负极浆料经过自动上料系统、涂布机均匀涂布在铝箔上，在真空环境下，80℃烘烤12小时后、辊压、分切成负极片；
3）分别将正极片、负极片在－0.08MPa下60℃烘烤24小时后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入塑料壳体中，成为半成品电池；
4）将半成品电池在－0.08MPa下60℃烘烤96小时后，注液、化成、分容成为120Ah电池。经测试，所得电池的充电曲线如图1所示。
实施例2：
一种锂离子动力电池负极极片材料的配方组成如下表3：
Figure 959188DEST_PATH_IMAGE006
一种锂离子动力电池正极极片材料的配方组成如下表4：
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=1：1：1
外壳为塑料壳体
具体制备方法如下：
1）正极片的制作：按配方量加入正极材料，加溶剂溶解，用双星动力混合机高速搅拌均匀，消除气泡、铁屑，得正极浆料，将正极浆料经过自动上料系统、涂布机均匀涂布在铝箔上，在真空环境下，100℃烘烤10小时后、辊压、分切成正极片；
2）负极片的制作：按配方量加入负极材料，加溶剂溶解，用双星动力混合机高速搅拌均匀，消除气泡、铁屑，得负极浆料，将负极浆料经过自动上料系统、涂布机均匀涂布在铝箔上，在真空环境下，100℃烘烤10小时后、辊压、分切成负极片；
3）分别将正极片、负极片在－0.09MPa下100℃烘烤16小时后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入塑料壳体中，成为半成品电池；
4）将半成品电池在－0.09MPa下80℃烘烤72小时后，注液、化成、分容成为120Ah电池。经测试，所得电池1C循环曲线如图2所示。
实施例3：
一种锂离子动力电池负极极片材料的配方组成如下表5：
Figure 231086DEST_PATH_IMAGE010
一种锂离子动力电池正极极片材料的配方组成如下表6：
Figure 53549DEST_PATH_IMAGE012
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=1：1：1
外壳为塑料壳体
具体制备方法如下：
1）正极片的制作：按配方量加入正极材料，加溶剂溶解，用双星动力混合机高速搅拌均匀，消除气泡、铁屑，得正极浆料，将正极浆料经过自动上料系统、涂布机均匀涂布在铝箔上，在真空环境下，120℃烘烤5小时后、辊压、分切成正极片；
2）负极片的制作：按配方量加入负极材料，加溶剂溶解，用双星动力混合机高速搅拌均匀，消除气泡、铁屑，得负极浆料，将负极浆料经过自动上料系统、涂布机均匀涂布在铝箔上，在真空环境下，120℃烘烤5小时后、辊压、分切成负极片；
3）分别将正极片、负极片在－0.10MPa下120℃烘烤12小时后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入塑料壳体中，成为半成品电池；
4）将半成品电池在－0.10MPa下90℃烘烤48小时后，注液、化成、分容成为120Ah电池。
实施例4：
一种锂离子动力电池负极极片材料的配方组成如下表7：
Figure 884364DEST_PATH_IMAGE014
一种锂离子动力电池正极极片材料的配方组成如下表8：
Figure 83264DEST_PATH_IMAGE016
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=1：1：1
外壳为塑料壳体
具体制备方法如下：
1）正极片的制作：按配方量加入正极材料，加溶剂溶解，用双星动力混合机高速搅拌均匀，消除气泡、铁屑，得正极浆料，将正极浆料经过自动上料系统、涂布机均匀涂布在铝箔上，在真空环境下，120℃烘烤5小时后、辊压、分切成正极片；
2）负极片的制作：按配方量加入负极材料，加溶剂溶解，用双星动力混合机高速搅拌均匀，消除气泡、铁屑，得负极浆料，将负极浆料经过自动上料系统、涂布机均匀涂布在铝箔上，在真空环境下，120℃烘烤5小时后、辊压、分切成负极片；
3）分别将正极片、负极片在－0.10MPa下120℃烘烤12小时后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入塑料壳体中，成为半成品电池；
4）将半成品电池在－0.10MPa下90℃烘烤48小时后，注液、化成、分容成为120Ah电池。

Claims (1)

1. 一种锂离子动力电池，其特征在于：负极材料是由以下质量百分比的原料组成：90%的钛酸锂、5%的粘合剂PVDF、5%的导电石墨，正极材料由以下质量百分比的原料组成：90%的锰酸锂、5%的粘合剂PVDF、2%的导电剂SP、3%的导电石墨；另外，所述电池的电解液为1.2mol/L LiPF6溶液，溶剂成分为EC:DMC:EMC=1:1:1；所述的锂离子动力电池的制备方法，包括以下的步骤：
1）正极片的制作：按配方量加入正极材料，加溶剂溶解，用双星动力混合机高速搅拌均匀，消除气泡、铁屑，得正极浆料，将正极浆料经过自动上料系统、涂布机均匀涂布在铝箔上，在真空环境下，80℃烘烤12 小时后、辊压、分切成正极片；
2）负极片的制作：按配方量加入负极材料，加溶剂溶解，用双星动力混合机高速搅拌均匀，消除气泡、铁屑，得负极浆料，将负极浆料经过自动上料系统、涂布机均匀涂布在铝箔上，在真空环境下，80℃烘烤12 小时后、辊压、分切成负极片；
3）分别将正极片、负极片在－0.08MPa 下60℃烘烤24 小时后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入塑料壳体中，成为半成品电池；
4）将半成品电池在－0.08MPa 下60℃烘烤96 小时后，注液、化成、分容成为120Ah 电池。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101262078A (zh) * 2008-04-14 2008-09-10 天津巴莫科技股份有限公司 可快速充电的锂离子电池及其制备方法
CN101958428A (zh) * 2010-09-15 2011-01-26 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子二次电池
CN101964428A (zh) * 2010-08-05 2011-02-02 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 层状锰酸锂电池的制作方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101685877A (zh) * 2008-09-24 2010-03-31 深圳市比克电池有限公司 一种锂离子电池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101262078A (zh) * 2008-04-14 2008-09-10 天津巴莫科技股份有限公司 可快速充电的锂离子电池及其制备方法
CN101964428A (zh) * 2010-08-05 2011-02-02 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 层状锰酸锂电池的制作方法
CN101958428A (zh) * 2010-09-15 2011-01-26 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子二次电池

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