CN103296304A

CN103296304A - 改善锂离子电池过充性能的电池

Info

Publication number: CN103296304A
Application number: CN2013101608221A
Authority: CN
Inventors: 周明明; 杨佳星; 孙延先; 宋泽斌; 杨晓旭; 时培虎
Original assignee: Zhejiang Chaowei Chuangyuan Industrial Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Chaowei Chuangyuan Industrial Co Ltd
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明涉及一种蓄电池，尤其涉及一种改善锂离子电池过充性能的电池。正极包括以下组分：按重量百分比为18～56%的三元材料，37～72%的锰酸锂，3～4%的聚偏氟乙烯，4～6%的导电剂；所述负极包括以下组分：按重量百分比为94～96%的石墨，2.5～3%的水性粘结剂，0.5～1%的羧甲基纤维素钠，1～2%的丁苯橡胶粘结剂，使电池在具备常规锂离子电池循环寿命、安全性能、低温性能的前提下，电池1C恒流恒压充电至10V，截止电流0.01C时，温度最高到101℃，充电持续时间大于等于3小时，电池不冒烟、不泄漏、不起火、不爆炸，有效的改善了电池过充性能，显著提高了三元材料锂电池的安全性能。

Description

改善锂离子电池过充性能的电池

技术领域

本发明涉及一种蓄电池，尤其涉及一种改善锂离子电池过充性能的电池。

背景技术

在国内，涉及磷酸铁锂动力电池的生产企业多达100多家，但磷酸铁锂电池的比能量较低，低温性能、一致性相对较差，因此存在技术瓶颈，难以获得突破性进展，相比三元材料锂电池则在比能量、低温特性以及一致性方面更胜一筹，但现有技术中电池的过充性能不佳，蓄电池在大批量使用时，由于电池过充性能不好，很容易出现冒烟，泄露，甚至起火，电池内部多数物质都为化学物质，冒烟或泄露会给用户带来极大的安全隐患，甚至引起安全事故，而电池起火除了存在安全事故外，由于电池走火为电起火或化学物质起火，给灭火带来了极大不便，因此现有技术中的电池在大批量使用存在一定的安全隐患，从而大大限制了其使用范围。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种充电性能好的改善锂离子电池过充性能的电池。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：改善锂离子电池过充性能的电池，包括正极、负极，

所述正极包括以下组分：按重量百分比为18～56%的三元材料，37～72%的锰酸锂，3～4%的聚偏氟乙烯，4～6%的导电剂；

所述负极包括以下组分：按重量百分比为94～96%的石墨，2.5～3%的水性粘结剂，0.5～1%的羧甲基纤维素钠，1～2%的丁苯橡胶粘结剂。

作为优选，所述正极包括以下组分：按重量百分比为18%的三元材料，72%的锰酸锂，4%的聚偏氟乙烯，6%的导电剂；

所述负极包括以下组分：按重量百分比为94%的石墨，3%的水性粘结剂，1%的羧甲基纤维素钠，2%的丁苯橡胶粘结剂，此配比在具体实施过程中具有更好的效果，大大提高了电池的过充性能，使用更加安全。

作为优选，所述正极包括以下组分：按重量百分比为56%的三元材料，37%的锰酸锂，3%的聚偏氟乙烯，4%的导电剂；

所述负极包括以下组分：按重量百分比为96%的石墨，2.5%的水性粘结剂，0.5%的羧甲基纤维素钠，1的丁苯橡胶粘结剂，此配比在具体实施过程中具有更好的效果的同时还减小了电池的制造成本。

作为优选，负极中的水性粘结剂的粘度为7500±200MPa·s，固含量15±0.2%，具有本特性的水性粘接剂进一步改善了锂离子电池的过充性能。

作为优选，所述负极的石墨的粒度为D50：17～21μm，比表面为4～5m²/g，比容量大于等于340mAh/g，首次放电效率大于等于93%，具有本特性的石墨进一步改善了锂离子电池的过充性能。

从上述技术方案可以看出，正极包括以下组分：按重量百分比为18～56%的三元材料，37～72%的锰酸锂，3～4%的聚偏氟乙烯，4～6%的导电剂；所述负极包括以下组分：按重量百分比为94～96%的石墨，2.5～3%的水性粘结剂，0.5～1%的羧甲基纤维素钠，1～2%的丁苯橡胶粘结剂，使电池在具备常规锂离子电池循环寿命、安全性能、低温性能的前提下，电池1C恒流恒压充电至10V，截止电流0.01C时，电池壳表面温度先升后降，温度最高到101℃，充电持续时间大于等于3小时，电池不冒烟、不泄漏、不起火、不爆炸，有效的改善了电池过充性能，显著提高了三元材料锂电池的安全性能。

具体实施方式

实施例一

正极包括以下组分：按重量百分比为30%的三元材料，60%的锰酸锂，4%的聚偏氟乙烯，6%的导电剂；

负极包括以下组分：按重量百分比为95%的石墨，2.5%的水性粘结剂，1%的羧甲基纤维素钠，1.5%的丁苯橡胶粘结剂。

实施例二

正极包括以下组分：按重量百分比为18%的三元材料，72%的锰酸锂，4%的聚偏氟乙烯，6%的导电剂；。

负极包括以下组分：按重量百分比为94%的石墨，3%的水性粘结剂，1%的羧甲基纤维素钠，2%的丁苯橡胶粘结剂。

实施例三

正极包括以下组分：按重量百分比为56%的三元材料，37%的锰酸锂，3%的聚偏氟乙烯，4%的导电剂；

负极包括以下组分：按重量百分比为96%的石墨，2.5%的水性粘结剂，0.5%的羧甲基纤维素钠，1的丁苯橡胶粘结剂。

上述实施例一、实施例二和实施例三电解液中的电解质为六氟磷酸锂，电解液中电解质的电导率为8.5～9.5g/cm³，酸度为10～20ppm；负极体系中的水性粘结剂的粘度为7500±200MPa·s，固含量15±0.2%，所述负极材料的石墨的粒度为D50：17～21μm，比表面为4～5m²/g，比容量大于等于340mAh/g，首次放电效率大于等于93%。

对比例一

正极包括以下组分：按重量百分比为3%的聚偏氟乙烯、4%的导电剂、93%的三元材料的；

负极包括以下组分：按重量百分比为94%的石墨、2.5%的水性粘结剂、1%的羧甲基纤维素钠、2.5%的丁苯橡胶粘结剂。

对比例二

正极包括以下组分：按重量百分比为3%的聚偏氟乙烯、6%的导电剂、91%的三元材料；

负极包括以下组分：按重量百分比为95%的石墨、1%的导电剂、1.5%的羧甲基纤维素钠、2.5%的丁苯橡胶粘结剂。

按上述材料体系分别制作成电芯，进行以下测试：

（1）0.2C恒流恒压充电至4.2V；

（2）搁置5min；

（3）0.2C放电到3.0V，记录放电容量C0；

（4）搁置5min；

（5）0.2C恒流充电至4.2V，记录充电容量C1；

（6）搁置30min；

（7）1C充恒流恒压充电至10V，截止电流0.01C或充电时间≥3h，记录充电容量C2，充电时间t。

实验结束后，观察电芯实验现象，测试结果见表1。

表1实施例与对比例的容量测试数据

经测试，实施例一、实施例二、实施例三、对比例一、对比例二的充电容量分别为159%、161%、160%、146%、151%，实施例一和实施例二的充电容量高于对比例，其充电持续时间长，安全性能明显提高。

以上仅为本发明的优选实施方式，旨在体现本发明的突出技术效果和优势，并非是对本发明的技术方案的限制。本领域技人员应当了解的是，一切基于本发明技术内容所做出的修改、变化或者替代技术特征，皆应涵盖于本发明所附权利要求主张的技术范畴内。

Claims

1.改善锂离子电池过充性能的电池，包括正极、负极，其特征在于：

所述正极包括以下组分：按重量百分比为18～56%的三元材料、37～72%的锰酸锂、3～4%的聚偏氟乙烯、4～6%的导电剂；

所述负极包括以下组分：按重量百分比为94～96%的石墨、2.5～3%的水性粘结剂、0.5～1%的羧甲基纤维素钠、1～2%的丁苯橡胶粘结剂。

2.根据权利要求1所述的改善锂离子电池过充性能的电池，其特征在于：

所述正极包括以下组分：按重量百分比为18%的三元材料，72%的锰酸锂，4%的聚偏氟乙烯，6%的导电剂；

所述负极包括以下组分：按重量百分比为94%的石墨，3%的水性粘结剂，1%的羧甲基纤维素钠，2%的丁苯橡胶粘结剂。

3.根据权利要求1所述的改善锂离子电池过充性能的电池，其特征在于：

所述正极包括以下组分：按重量百分比为56%的三元材料，37%的锰酸锂，3%的聚偏氟乙烯，4%的导电剂；

所述负极包括以下组分：按重量百分比为96%的石墨，2.5%的水性粘结剂，0.5%的羧甲基纤维素钠，1%的丁苯橡胶粘结剂。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的改善锂离子电池过充性能的电池，其特征在于：所述负极中的水性粘结剂的粘度为7500±200MPa·s，固含量15±0.2%。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的改善锂离子电池过充性能的电池，其特征在于：所述负极的石墨的粒度为D50：17～21μm，比表面为4～5m²/g，比容量大于等于340mAh/g，首次放电效率大于等于93%。