CN103427084A - 超低温锂电池的正极浆料及超低温锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超低温锂电池的正极浆料，由固体物料和溶剂混合而成，所述固体物料，按重量百分比计，由90～94%钴酸锂、2-6%导电剂和2～4%粘合剂组成。本发明还公开了一种超低温锂电池，包括由正极极片、负极极片和隔膜纸卷绕成的电芯和电解液，其中，所述正极极片为涂覆有如上所述正极浆料的铝箔；所述负极极片为涂覆有负极浆料的铜箔，所述负极浆料由固体干料和溶剂混合而成，所述固体物料，按重量百分比计，由90-94%负极材料、2～5%导电剂和2～6%粘合剂组成。本发明的锂电池通过控制正负极导电剂的含量及种类，降低锂离子在固相液相的传输过程，以及电极/电解液界面的电荷传递过程中受到的阻力，表现出优异的低温性能。

Description

超低温锂电池的正极浆料及超低温锂电池
技术领域
本发明涉及超低温锂电池的正极浆料及超低温锂电池，属于锂电池技术领域。
背景技术
锂电池具有标称电压高、比能量高、循环寿命长、无记忆效应等特点，而且绿色环保，无污染，因此被广泛应用于手机、笔记本电脑及MP3等数码产品中，同时在电动汽车、电动自行车、国防装备等行业也开始了应用。
近几年，锂电池在各个领域的应用越来越广泛，电池使用的环境复杂，对电池的性能要求也更高，例如倍率型电池，应用于启动设备上时，要求在-40℃甚至更低温度下，也能快速将设备启动。但目前锂离子蓄电池的低温性能相对较差，特别是在-30℃以下的低温环境中的工作性能较差，抑制了其在特殊领域的进一步应用。此外，传统工艺制作的低温电池，在低温状态下，可以小倍率放电，但当高倍率放电时，电池电压迅速降低至终止电压，无法在低温下放电，限制了锂离子电池在外部环境较为苛刻的领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能在超低温度下使用的正极浆料以及超低温锂电池。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种超低温锂电池的正极浆料，其由固体物料和溶剂混合而成，其中，所述固体物料，按重量百分比计，由以下组分组成：
钴酸锂：     90-94%
导电剂A：    2-6%
粘合剂A：    2-4%；
其中：所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述导电剂A为导电炭黑、鳞片石墨和气相生长炭纤维中的一种或几种；所述粘合剂A为-聚偏氟乙烯或偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物。
优选的是：所述的聚偏氟乙烯或偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物的分子量为30-100万。
优选的是：所述正极浆料的固含量为50-60%。
一种超低温锂电池，包括由正极极片、负极极片和隔膜纸卷绕成的电芯以及电解液，所述正极极片为涂覆有如上所述正极浆料的铝箔。
优选的是：所述负极极片为涂覆有负极浆料的铜箔。
优选的是：所述负极浆料由固体干料和溶剂混合而成，其中，所述固体物料按重量百分比计，由以下组分组成：
负极材料：   90-94%；
导电剂B：    2-5%
粘合剂B：    2-6%；
其中，所述导电剂B为导电炭黑、鳞片石墨、气相生长炭纤维和碳纳米管中的一种或几种；所述粘合剂B为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物、羧甲基纤维素和丁苯橡胶中的一种或几种。
优选的是：所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或水；所述负极材料为人造石墨、中间相炭微球、天然石墨、硬碳和软碳中的一种或几种。
优选的是：所述负极浆料的固含量为40-50%。
本发明的有益效果在于，本发明的锂电池通过控制正负极导电剂的含量及种类，降低锂离子在固相液相的传输过程，以及电极/电解液界面的电荷传递过程中受到的阻力；制作工艺简单，材料易得，溶剂去除容易，设备能耗少，工艺过程环保。
附图说明
图1为本发明中所制得的超低温锂电池的放电曲线；
图2为了现有技术中的超低温锂电池的放电曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。
本发明所述的超低温锂电池，包括由正极极片、负极极片和隔膜纸卷绕成的电芯和电解液，其中，所述正极极片为涂覆有如上所述正极浆料的铝箔，所述负极极片为涂覆有负极浆料的铜箔。
本发明所述的超低温锂电池，其正极浆料由固体物料和溶剂混合而成，其固含量为50-60%，按重量百分比计，所述固体物料由以下组分组成：
钴酸锂：     90-94%
导电剂A：    2-6%
粘合剂A：    2-4%。
其中，所述粘合剂A为分子量聚偏氟乙烯或偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物，且所述的聚偏氟乙烯或偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物的分子量为30-100万。
本发明所述的超低温锂电池，其负极浆料由固体物料和溶剂混合而成，其固含量为40-50%，按重量百分比计，所述固体物料的由以下组分组成：
负极材料：   90-94%；
导电剂B：    2-5%
粘合剂B：    2-6%。
其中，所述粘合剂B为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物、羧甲基纤维素和丁苯橡胶中的一种或几种，且所述的聚偏氟乙烯或偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物的分子量为30-100万。
实施例1
一种超低温锂电池的正极浆料，由固体物料和溶剂混合而成，其中，所述固体物料，按重量百分比计，由以下组分组成：
将上述固体物料混合于一定量的N-甲基吡咯烷酮中，常温下搅拌均匀，制得固含量为52.5%的正极浆料。将制得的正极浆料过150目筛后，将浆料均匀涂布在铝箔上，然后按3.5-4.0g/cm2压制成一定厚度的正极片，并按所需尺寸裁切成适合装配的正极极片。
一种超低温锂电池，包括由上述正极极片、负极极片和隔膜纸卷绕成的电芯和电解液。其中，所述负极极片为涂覆有负极浆料的铜箔；所述负极浆料由固体物料和溶剂混合而成，所述固体物料，按重量百分比计，由以下组分组成：
Figure BDA0000377533360000042
将上述固体物料混合于N-甲基吡咯烷酮中，常温下搅拌均匀，制得固含量为44%的负极浆料。将制得的负极浆料过150目筛后，将浆料均匀涂布在铜箔上，然后按1.45-1.6g/cm2压制成一定厚度的负极片，并按所需尺寸裁切成适合装配的负极极片。
将上述制得的正极极片、负极极片与聚烯烃隔膜经叠片卷绕成一个整体电芯，再用铝塑膜进行封装，经真空干燥后注入电解液，静置12-24小时，至电解液充分浸润正、负极片和隔膜后，再通过重放电化成，激活电池，即制得本发明所述的超低温锂电池。本实施例中制得的超低温锂电池在-40℃下，分别以0.2C、0.5C、0.8C和1C的放电速率放电至2.9V，其放电曲线如图1所示。
实施例2
一种超低温锂电池的正极浆料，由固体物料和溶剂混合而成，其中，所述固体物料，按重量百分比计，由以下组分组成：
Figure BDA0000377533360000051
正极片的制作步骤同实施例1。
一种超低温锂电池，包括由上述正极极片、负极极片和隔膜纸卷绕成的电芯和电解液。其中，所述负极极片为涂覆有负极浆料的铜箔；所述负极浆料由固体物料和溶剂混合而成，所述固体物料，按重量百分比计，由以下组分组成：
负极片的制作步骤同实施例1。锂电池的制作步骤同实施例1。
实施例3
一种超低温锂电池的正极浆料，由固体物料和溶剂混合而成，其中，所述固体物料，按重量百分比计，由以下组分组成：
Figure BDA0000377533360000061
正极片的制作步骤同实施例1。
一种超低温锂电池，包括由上述正极极片、负极极片和隔膜纸卷绕成的电芯和电解液。其中，所述负极极片为涂覆有负极浆料的铜箔；所述负极浆料由固体物料和溶剂混合而成，所述固体物料，按重量百分比计，由以下组分组成：
Figure BDA0000377533360000062
负极片的制作步骤同实施例1。锂电池的制作步骤同实施例1。
表1示出了本发明实施例1中的超低温锂电池和现有技术中的超低温锂电池在-40℃下，分别以0.2C、0.5C、0.8C和1C的放电速率放电至2.9V时的放电容量测试结果，其对应的放电曲线如图1和图2所示。
表1-40℃下放电容量测试结果
Figure BDA0000377533360000071
结合表1、图1和图2可知，相比于现有技术，本发明的超低温锂电池具有更加优异的放电倍率性能，放电平台稳定，自放电小，且相对于现有技术，本发明的超低温锂电池在大电流放电的条件下具有更好的安全性能。
综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。

Claims (8)

1.一种超低温锂电池的正极浆料，其特征在于：其由固体物料和溶剂混合而成，其中，所述固体物料，按重量百分比计，由以下组分组成：
钴酸锂：      90-94%
导电剂A：     2-6%
粘合剂A：     2-4%；
其中：所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述导电剂A为导电炭黑、鳞片石墨和气相生长炭纤维中的一种或几种；所述粘合剂A为-聚偏氟乙烯或偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物。
2.根据权利要求1所述的正极浆料，其特征在于：所述的聚偏氟乙烯或偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物的分子量为30-100万。
3.根据权利要求1所述的正极浆料，其特征在于：所述正极浆料的固含量为50-60%。
4.一种超低温锂电池，包括由正极极片、负极极片和隔膜纸卷绕成的电芯和电解液，其特征在于，所述正极极片为涂覆有如权利要求1-3中任一项所述正极浆料的铝箔。
5.根据权利要求4所述的超低温锂电池，其特征在于：所述负极极片为涂覆有负极浆料的铜箔。
6.根据权利要求5所述的超低温锂电池，其特征在于：所述负极浆料由固体干料和溶剂混合而成，其中，所述固体物料按重量百分比计，由以下组分组成：
负极材料：    90-94%；
导电剂B：     2-5%
粘合剂B：     2-6%；
其中，所述导电剂B为导电炭黑、鳞片石墨、气相生长炭纤维和碳纳米管中的一种或几种；所述粘合剂B为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物、羧甲基纤维素和丁苯橡胶中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的超低温锂电池，其特征在于：所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或水；所述负极材料为人造石墨、中间相炭微球、天然石墨、硬碳和软碳中的一种或几种。
8.根据权利要求5所述的超低温锂电池，其特征在于：所述负极浆料的固含量为40-50%。
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