CN103730685B - 一种用于电子烟的高倍率聚合物锂离子电池 - Google Patents

一种用于电子烟的高倍率聚合物锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于电子烟的高压高倍率聚合物锂离子电池。本发明电池含高压高倍率电解液，其包括18～22%碳酸亚乙酯、47～53%碳酸二甲酯、8～12%碳酸甲乙酯、8～12%？LiPF6、9～11%添加剂，其中添加剂含有40～50%？1,2-二氰基乙烷和50～60%？丙烯基-1,3-磺酸内酯；本发明电池正极材料含4.35V高压高倍率钴酸锂、聚偏氟乙烯、导电石墨管和碳纳米管，负极材料含人造石墨、羧甲基纤维素钠、导电石墨管和丁苯橡胶。本发明与现有电池体积能量比提高约10%，放出容量高，放电时间长，电子烟可被吸烟的次数也增加，提升了产品的市场竞争力。

Description

一种用于电子烟的高倍率聚合物锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体的涉及一种用于电子烟的4.35V高倍率聚合物锂离子电池。
背景技术
烟草给人类带来危害由来已久，当它从潘多拉之盒中被释放出来时，就成为人类久远的梦魇。世界卫生组织指出：烟草每年约造成500多万人死亡，平均每6秒钟就造成一人死亡，香烟燃烧后造成4000多种有毒有害物质，250多种致癌物质！医学界更是一致认为，吸烟就是吸毒！医学专家：据“2008全民控烟协会”调查，每天吸一包烟，20年后肺癌的机率高达50%，喉癌的发病率比常人高10倍，冠心病高3倍，气管类疾病高8倍等等；1999年，Tom博士和自己的科研团队终于研制出了一种新型电子产品—电子烟，它由三部分构成：烟弹、雾化器、锂离子电池（电子烟电源）。
适用于电子烟的锂离子电池为圆柱型的聚合物锂离子电池，此种圆柱形的聚合物锂离子电池，因体积小，有效活性物质填充量少，其实际的电量有限，在电子烟使用中吸烟次数较少，无法满足消费者的使用；且充电至4.20V电压稳定性较差，长期储存，电压会降低至4.0V左右。通过以上描述，提供一种体积比能量高，长期储存电压下降慢，增加吸烟次数的圆柱型聚合物锂离子电池己成为一种必然趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电子烟的高倍率聚合物锂离子电池。
本发明所采取的技术方案是：
一种用于电子烟的高倍率聚合物锂离子电池，其含有高压高倍率电解液及正极材料、负极材料。
进一步的，上述高压高倍率电解液由以下重量百分比的成分制成：18～22%碳酸亚乙酯、47～53%碳酸二甲酯、8～12%碳酸甲乙酯、8～12%LiPF6、9～11%添加剂。
进一步的，上述的添加剂由以下重量百分比的成分制成：40～50%1,2-二氰基乙烷和50～60%丙烯基-1,3-磺酸内酯。
进一步的，上述正极材料按重量百分比包括92～96%4.35V高压高倍率钴酸锂高压高倍率钴酸锂、2～3%聚偏氟乙烯、0.5～3%导电石墨管和0.5～2%碳纳米管。
进一步的，上述负极材料按重量百分比包括93～95%人造石墨、1.0～2.0%羧甲基纤维素钠、2～3%导电石墨管和1.5～3.0%丁苯橡胶。
本发明的有益效果是：
本发明通过采用高压高倍率钴酸锂高压高倍率钴酸锂、高压高倍率电解液，调整正负极配方，使得电池电压提高，初始电位高，增强了在4.2V长期储存电压的稳定性，提升了体积比能量，比现有电池体积能量比高约10%，放出容量高，放电时间长，电子烟可被吸烟的次数也增加，与传统的电子烟电池相比，提升了产品的市场竞争力。
附图说明
图1为大圆柱高压体系与大圆柱普通体系的锂离子电池性能对比，1#表示本发明制备的大圆柱高压体系的锂离子电池，2#表示传统的大圆柱普通体系的锂离子电池；
图2为小圆柱高压体系与小圆柱普通体系的锂离子电池性能对比，1#表示本发明制备的小圆柱高压体系的锂离子电池，2#表示传统的小圆柱普通体系的锂离子电池。
具体实施方式
以下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：
1）电解液的制备：按重量百分比，将20%碳酸亚乙酯、50%碳酸二甲酯、10%碳酸甲乙酯、10%LiPF6和10%添加剂混合制得高压高倍率电解液，其中添加剂按质量百分比包括45%1,2-二氰基乙烷和55%丙烯基-1,3-磺酸内酯；
2）正极片的制备：首先按重量百分比，将94%4.35V高压高倍率钴酸锂高压高倍率钴酸锂（产品编号为KC-3，厂家是苏州科捷锂电公司）、2%聚偏氟乙烯、3%导电石墨管和1%碳纳米管混合制得正极材料，将正极材料中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)混匀，其中固含量为40wt%，再将其均匀涂布在正极集流体铝箔上，获得表面附着有正极膜片的正极片；
3）负极片的制备：首先按重量百分比，将95%人造石墨、1.5%羧甲基纤维素钠、2%导电石墨管和1.5%丁苯橡胶混合制得负极材料，将负极材料中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)混匀，其中固含量为40wt%，再将其均匀涂布在负极集流体镍箔上，获得表面附着有负极膜片的负极片；
4）锂离子电池的制备：最后，将正极片、隔离膜和负极片依次叠加，通过叠片或卷绕工艺制得锂离子电池芯，然后，将锂离子电池芯用双圆弧的铝塑膜外壳进行包裹并注入电解液，经化成等工序制得聚合物电子烟锂离子电池，其中，按照相应的规格，制备出型号为大圆柱高压体系的电池，其长约44.55mm，直径约13.23mm，重约11.97g。
实施例2：
1）电解液的制备：按重量百分比，将20%碳酸亚乙酯、50%碳酸二甲酯、10%碳酸甲乙酯、10%LiPF6和10%添加剂混合制得高压高倍率电解液，其中添加剂按质量百分比包括45%1,2-二氰基乙烷、55%丙烯基-1,3-磺酸内酯；
2）正极片的制备：首先按重量百分比，将92%4.35V高压高倍率钴酸锂高压高倍率钴酸锂（产品编号为KC-3，厂家是苏州科捷锂电公司）、3%聚偏氟乙烯、3%导电石墨管和2%碳纳米管混合制得正极材料，将正极材料中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)混匀，其中固含量为40wt%，再将其均匀涂布在正极集流体铝箔上，获得表面附着有正极膜片的正极片；
3）负极片的制备：首先按重量百分比，将94%人造石墨、1.5%羧甲基纤维素钠、2.5%导电石墨管和2%丁苯橡胶混合制得负极材料，将负极材料中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)混匀，其中固含量为40wt%，再将其均匀涂布在负极集流体镍箔上，获得表面附着有负极膜片的负极片；
4）锂离子电池的制备：最后，将正极片、隔离膜和负极片依次叠加，通过叠片或卷绕工艺制得锂离子电池芯，然后，将锂离子电池芯用双圆弧的铝塑膜外壳进行包裹并注入电解液，经化成等工序制得聚合物电子烟锂离子电池，其中，按照相应的规格，制备出型号为小圆柱高压体系的电池，其长约40.91mm，直径约7.38mm，重约2.17g。
实施例3：
1）电解液的制备：按重量百分比，将18%碳酸亚乙酯、53%碳酸二甲酯、8%碳酸甲乙酯、12%LiPF6和9%添加剂混合制得高压高倍率电解液，其中添加剂按质量百分比包括40%1,2-二氰基乙烷和60%丙烯基-1,3-磺酸内酯；
2）正极片的制备：首先按重量百分比，将96%4.35V高压高倍率钴酸锂高压高倍率钴酸锂（产品编号为KC-3，厂家是苏州科捷锂电公司）、2%聚偏氟乙烯、0.5%导电石墨管和1.5%碳纳米管混合制得正极材料，将正极材料中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)混匀，其中固含量为40wt%，再将其均匀涂布在正极集流体铝箔上，获得表面附着有正极膜片的正极片；
3）负极片的制备：首先按重量百分比，将95%人造石墨、1%羧甲基纤维素钠、2%导电石墨管和2%丁苯橡胶混合制得负极材料，将负极材料中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)混匀，其中固含量为40wt%，再将其均匀涂布在负极集流体镍箔上，获得表面附着有负极膜片的负极片；
4）锂离子电池的制备：最后，将正极片、隔离膜和负极片依次叠加，通过叠片或卷绕工艺制得锂离子电池芯，然后，将锂离子电池芯用双圆弧的铝塑膜外壳进行包裹并注入电解液，经化成等工序制得聚合物电子烟锂离子电池，其中，按照相应的规格，制备出型号为大圆柱高压体系的电池，其长约45.45mm，直径约13.43mm，重约12.37g。
实施例4：
1）电解液的制备：按重量百分比，将22%碳酸亚乙酯、47%碳酸二甲酯、12%碳酸甲乙酯、8%LiPF6和11%添加剂混合制得高压高倍率电解液，其中添加剂按质量百分比包括50%1,2-二氰基乙烷和50%丙烯基-1,3-磺酸内酯；
2）正极片的制备：首先按重量百分比，将96%4.35V高压高倍率钴酸锂高压高倍率钴酸锂（产品编号为KC-3，厂家是苏州科捷锂电公司）、3%聚偏氟乙烯、0.5%导电石墨管和0.5%碳纳米管混合制得正极材料，将正极材料中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)混匀，其中固含量为40wt%，再将其均匀涂布在正极集流体铝箔上，获得表面附着有正极膜片的正极片；
3）负极片的制备：首先按重量百分比，将93%人造石墨、1%羧甲基纤维素钠、3%导电石墨管和3%丁苯橡胶混合制得负极材料，将负极材料中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)混匀，其中固含量为40wt%，再将其均匀涂布在负极集流体镍箔上，获得表面附着有负极膜片的负极片；
4）锂离子电池的制备：最后，将正极片、隔离膜和负极片依次叠加，通过叠片或卷绕工艺制得锂离子电池芯，然后，将锂离子电池芯用双圆弧的铝塑膜外壳进行包裹并注入电解液，经化成等工序制得聚合物电子烟锂离子电池，其中，按照相应的规格，制备出型号为大圆柱高压体系的电池，其长约41.51mm，直径约7.41mm，重约2.37g。
以下对实施例中制备的高倍率锂离子电池作进一步的性能检测。
取实施例1中制备的大圆柱高压体系的锂离子电池与大普圆柱普通体系的锂离子电池进行性能对比分析。分析结果如表1和图1所示。
表1本发明大圆柱高压体系与普通体系的锂离子电池性能比较
从表1和图1中可获知，与传统的普通体系相比，实施例1制备的大圆柱高压体系的电池具有以下优势：
1）1.0C、1.2A放电容量高，高压体系比普通体系在相同体积下容量增加≥10.0%；
2）放电时电压高，高压体系放电起始电压为4.3V，普通体系放电起始为4.2V，放电起始电压高，放出容量高，放电时间长。
取实施例2中制备的小圆柱高压体系的锂离子电池与小圆柱普通体系的锂离子电池进行性能对比分析，分析结果如表2和图2所示。
表2本发明小圆柱高压体系与普通体系的锂离子电池性能比较
从表2和图2中可获知，与传统的普通体系相比，实施例2制备的小圆柱高压体系的电池也具有以下优势：
1）1.0C、1.2A放电容量高，高压体系比普通体系在相同体积下容量增加≥10.0%；
2）放电时电压高，高压体系放电起始电压为4.3V，普通体系放电起始为4.2V，放电起始电压高，放出容量高，放电时间长。
根据以上对比分析结果，不管本发明所制备的电子烟锂电池的型号是大圆柱还是小圆柱的，与传统的锂离子电池相比，其电压得到提高，增强了在4.2V长期储存电压的稳定性，提升了体积比能量，放电时间长，从而电子烟可被吸烟的次数也增加。

Claims (2)

1.一种用于电子烟的高倍率聚合物锂离子电池，其特征在于：该锂离子电池含有高压高倍率电解液及正极材料、负极材料；
所述的高压高倍率电解液按重量百分比由18～22%碳酸亚乙酯、47～53%碳酸二甲酯、8～12%碳酸甲乙酯、8～12%LiPF6、9～11%添加剂组成；
所述的添加剂按重量百分比由40～50%1,2-二氰基乙烷和50～60%丙烯基-1,3-磺酸内酯组成；
所述正极材料按重量百分比包括92～96%4.35V高压高倍率钴酸锂、2～3%聚偏氟乙烯、0.5～3%导电石墨管和0.5～2%碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的一种用于电子烟的高倍率聚合物锂离子电池，其特征在于：所述负极材料按重量百分比包括93～95%人造石墨、1.0～2.0%羧甲基纤维素钠、2～3%导电石墨管和1.5～3.0%丁苯橡胶。
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Denomination of invention: A High Rate Polymer Lithium Ion Battery for Electronic Cigarettes

Effective date of registration: 20230529

Granted publication date: 20160224

Pledgee: Hengqin Financial Investment International Finance Leasing Co.,Ltd.

Pledgor: Zhuhai Hange Energy Tech Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980042115

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right