CN103779600A - 一种钛酸锂电池及制造方法 - Google Patents

一种钛酸锂电池及制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103779600A
CN103779600A CN201310706326.1A CN201310706326A CN103779600A CN 103779600 A CN103779600 A CN 103779600A CN 201310706326 A CN201310706326 A CN 201310706326A CN 103779600 A CN103779600 A CN 103779600A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positive
negative
negative electrode
lithium titanate
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310706326.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103779600B (zh
Inventor
赵亚
刘旭
马伟华
颜雪冬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Veken Battery Co., Ltd.
Original Assignee
NINGBO VEKEN BATTERY CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NINGBO VEKEN BATTERY CO Ltd filed Critical NINGBO VEKEN BATTERY CO Ltd
Priority to CN201310706326.1A priority Critical patent/CN103779600B/zh
Publication of CN103779600A publication Critical patent/CN103779600A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103779600B publication Critical patent/CN103779600B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种钛酸锂电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外包装，所述的正极片、负极片分别由正、负集流体和涂覆在正、负极集流体上的正、负极材料组成，负极材料包括负极活性物质、负极导电剂与负极粘结剂，所述负极活性物质为不规则型三元正极材料。由于负极中采用了不规则型三元材料，由于含镍比例高型负极的最大充电电位在4.4V，从而使得该材料制备的电池具有很高的比容量，大于180mAh/g，同时具有较高的稳定性；本发明中采用高比容量负极与钛酸锂正极搭配组装电芯的能量密度可实现90Wh/kg，显著高于现有钛酸锂电池能量密度。

Description

一种钛酸锂电池及制造方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种具有高能量密度的不规则型三元-钛酸锂型锂离子蓄电池及制造方法。
 
背景技术
    目前商品化的锂离子电池的负极材料基本上都是采用石墨类碳材料。碳材料具有热稳定性高、导电性好、锂离子嵌入脱出速率快、可逆性高等优点，但碳材料也存在一些缺点：首次充放电效率低、过充时容易析锂等，与碳材料相比，钛酸锂（Li4Ti5O12）具有明显的优势：1）是一种接近零体积的脱嵌锂插入材料，在充放电过程中不发生结构改变，循环性能好；2）有很好的充放电平台；3）理论比容量为175 mAh/g，实际比容量可达160 mAh/g，并集中在平台区域；4）不与电解液发生反应；5）原材料价格便宜，制备较易；6）具备快速充放电特征（比碳的扩散系统高一个数量级）；其具备了长寿命和高安全的可能性，因此无论是在插电混合动力汽车还是规模化储能领域，其应用前景均一致被看好，近年来逐渐成为全世界范围内的研究热点。然而，目前阶段钛酸锂电池并没有走向市场，其中一个主要原因是钛酸锂与常见的正极材料磷酸铁锂（LiFePO4）、锰酸锂（LiMn2O4）、三元材料（LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）搭配组装成锂离子电池能量密度偏低，普遍只有50Wh/kg – 75Wh/kg，主要原因是钛酸锂负极的锂离子嵌入、脱出电位平台较高(vs. Li+/Li = 1.55V),远高于石墨负极的锂离子嵌入、脱出电位平台(vs. Li+/Li = 0 V)，导致全电池的输出电压普遍只有1.7V - 2.5V左右，远远低于采用石墨负极锂离子电池的3.2-4.2V。此外，上述正极材料磷酸铁锂（LiFePO4）、锰酸锂（LiMn2O4）、三元材料（LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）的克容量普遍低于160mAh/g，因此该电池容量低，电压平台低，能量密度低的难题一致都悬而未决。
中国专利公开号CN 1529382 A，公开日2004年9月15日，名称为大功率塑料锂离子电池的发明专利，该申请案公开了一种大功率塑料锂离子电池，包括正极片、负极片、电介质膜材料、电解液材料、软复合包装材料和塑料外壳，正极片包括正极材料、黏结剂、DBP、碳黑、铝网，负极片包括负极材料、黏结剂、DBP、碳黑、铜网，电解质膜材料包括黏结剂、二氧化硅、DBP，正极片、负极片和电解质膜通过加热复合制成单元电芯，将单元电芯叠合，采用复合膜材料包装后，形成组合电池，引出极耳，使组合电池的正、负极通过极耳材料与正、负极端子连接，将组合电池置于塑料和体内，使盖与盒体通过超声波融合，形成完整的大功率塑料锂离子电池。其不足之处在于，负极材料采用石墨类碳材料，首次充放电效率低、过充时容易析锂。
 
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有锂离子电池的负极材料采用石墨类碳材料，首次充放电效率低、过充时容易析锂的缺陷而提供一种具有高能量密度的不规则型三元-钛酸锂型锂离子电池。
本发明的另一个目的是提供一种钛酸锂电池的制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种钛酸锂电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外包装，所述的正极片、负极片分别由正、负集流体和涂覆在正、负极集流体上的正、负极材料组成，负极材料包括负极活性物质、负极导电剂与负极粘结剂，负极材料中各组分的质量百分含量为：负极活性物质50-70%，负极导电剂15-25%，负极粘结剂15-25%；所述负极活性物质为LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、LiNi0.3Co0.35Mn0.35O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.4Co0.3Mn0.3O2、LiNi0.2Co0.35Mn0.45O2中的至少一种。
在本技术方案中，不规则型三元正极材料LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、LiNi0.3Co0.35Mn0.35O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.4Co0.3Mn0.3O2、LiNi0.2Co0.35Mn0.45O2以高容量、低材料成本、较稳定，是层状复合结构材料，在较高的充电电压下，会具有较高的比容量，不规则三元材料为层状Li[Li1/3Mn2/3]O2、层状LiMO2和尖晶石型LiMe2O4的复合结构；
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在不同温度及倍率下结构变化较小，所以材料具有很好的稳定性，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2由于采用镍锰取代价格昂贵的钴，使材料具有相对低廉的价格；LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2可以使材料的克容量发 挥的更高，提高电池的体积能量密度，容量高，性价比好；LiNi0.4Co0.3Mn0.3O2提高镍的含量能，大大提升材料的比容量，降低钴的含量又能降低材料成本，具有比容量高、循环性能优异、高温储存性能好等特点。
作为优选，正极材料包括正极活性物质、正极导电剂、增稠剂与正极粘结剂，所述正极活性物质为钛酸锂Li4Ti5O12，正极导电剂为超导炭黑、鳞片石墨、碳纳米管、碳纤维中的至少一种，正极粘结剂为丁苯橡胶、有机烯酸或羧酸酯类，增稠剂为聚甲基丙烯酸酯，正极材料中各组分的质量百分含量为：正极活性物质，67-92%，正极导电剂3-15%，正极粘结剂3-15%，增稠剂2-3%。在本技术方案中，钛酸锂是一种接近零体积的脱嵌锂插入材料，在充放电过程中不发生结构改变，循环性能好；有很好的充放电平台；理论比容量为175 mAh/g，实际比容量可达160 mAh/g，并集中在平台区域；不与电解液发生反应；原材料价格便宜，制备较易。
作为优选，负极活性物质间的质量比为1:1。
作为优选，电解液的溶剂为有机氟化酯、有机碳酸酯、有机腈酯的混合液，电解质为LiPF6、LiBOB、LiBF4、LiODFB、LiN(CF3SO2)2、LiCF3SO3中的至少一种；其中，有机氟化酯、有机碳酸酯、有机腈酯的体积比为1:2-3:1.5-2。
作为优选，以N-甲基吡咯烷酮为制作浆料的溶剂，所述的负极粘结剂为聚偏氟乙烯或丁苯橡胶，导电剂选自超导炭黑、鳞片石墨、碳纳米管、碳纤维中的至少一种。
作为优选，正、负极集流体均采用铝箔，铝箔的厚度为15～20μm。
一种钛酸锂电池的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
a）制作正、负极片：将正极材料分散在有机溶剂中，搅拌均匀后得到正极浆料，涂覆于正极集流体上，在100～140℃烘干后辊压得到正极片；将负极材料溶于水中，搅拌均匀后涂覆于负极集流体上，在90～120℃烘干后经辊压负极片；
b）极片烘烤：将上述极片放入真空烘箱中130-150℃烘烤24-36h，持续抽真空，控制正、负极极片水分含量≤200ppm；
c）制作电芯：将步骤b）得到的正、负极片裁剪后，按照正极片、隔膜、负极片的顺序采用叠片式结构或卷绕式结构制成电芯；
d）焊接包装：将电芯中的正、负极片分别将极耳焊接在一起，形成正、负极引出端，将电芯放入铝塑包装袋中，分别引出正、负极耳，在极耳胶处加热，使铝塑袋的塑胶与极耳胶熔合，软包电池的一侧为开口状态，留待电解液注入；
e）封装注液：将高压电解液注入电芯后，封好注液口；
f）化成分容：将包装好的电池预充、化成、分容后即得到具有高能量密度的钛酸锂软包锂电池。
作为优选，步骤a）中负极片辊压后的厚度为100～300μm，压实密度为2.5～3.3g/cm3；正极片辊压后的厚度为60～200μm，压实密度为1.3～2.0g/cm3。
作为优选，步骤a）中在负极浆料的粘度为1000-3000 mPa·s，搅拌均匀后过筛，100-120目。
本发明的有益效果是：
1）由于负极中采用了不规则型三元材料，由于含镍比例高型负极的最大充电电位在4.4V(vs. Li/Li+)，从而使得该材料制备的电池具有很高的比容量，大于180mAh/g，同时具有较高的稳定性；本发明中采用高比容量负极与钛酸锂正极搭配组装电芯的能量密度可实现90Wh/kg，显著高于现有钛酸锂电池能量密度；
2）正极采用钛酸锂材料，制备的正极在锂离子嵌、脱过程中不发生结构改变，循环性能好；锂离子嵌入、脱出电位平台较高(vs. Li+/Li = 1.55V)，不存在析锂问题，安全性高；
3）由于电解液中添加了耐高压的有机氟化酯，使得电解液和电极界面在高电压下保持良好的电化学稳定性，较高充电电压下负极将嵌入更多的锂，可实现电池的高能量密度。
 
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步的解释：
实施例1
    一种钛酸锂电池的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
a）制作正、负极片：首先将偏聚四氟乙烯(PVDF)用N-甲基吡咯烷酮(NMP)配成质量分数8%的溶液，然后加入导电剂，高速剪切分散2小时，将负极材料LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2 + LiNi0.3Co0.35Mn0.35O2分散在有机溶剂中，搅拌均匀后得到负极浆料，高速剪切分散2小时，加入NMP调节粘度为1000 mPa·s，高速剪切分散1小时后，负极浆料用120目金属网过筛，将过筛后的负极浆料均匀涂布在厚度为20微米的铝箔上，110℃烘干，将烘干后的负极极片进行辊压，负极片辊压后的厚度为100μm，压实密度为3.0g/cm3；控制负极浆料中各组分的质量百分含量为：负极活性物质50%，负极导电剂25%，负极粘结剂25%；将正极材料溶于水中，正极浆料过筛后涂布于厚度为20微米的铝箔上，采用110℃烘干极片，将烘干后的极片进行辊压，正极片辊压后的厚度为100μm，压实密度为1.9g/cm3；控制各组分的质量百分含量为：正极活性物质82%，正极导电剂6%，正极粘结剂10%，增稠剂2%；其中，正极导电剂为超导炭黑与碳纳米管，质量比为1:1，正极粘结剂为聚偏氟乙烯；负极导电剂超导炭黑与碳纤维，质量比为1:1，负极粘结剂为丁苯橡胶，增稠剂为聚甲基丙烯酸酯与聚丙烯腈，体积比为1:1；
b）极片烘烤：将上述极片放入真空烘箱中130℃烘烤36h，持续抽真空，控制正、负极极片水分含量≤200ppm；
c）制作电芯：将步骤b）得到的正、负极片裁剪后，按照正极片、隔膜、负极片的顺序采用叠片式结构或卷绕式结构制成电芯；
d）焊接包装：将电芯中的正、负极片分别将极耳焊接在一起，形成正、负极引出端，将电芯放入铝塑包装袋中，分别引出正、负极耳，在极耳胶处加热，使铝塑袋的塑胶与极耳胶熔合，软包电池的一侧为开口状态，留待电解液注入；
e）封装注液：将高压电解液注入电芯后，封好注液口；其中，电解液为有机氟化酯、有机碳酸酯、有机腈酯的混合液，有机氟化酯、有机碳酸酯、有机腈酯的体积比为1:2:1.5；电解液中电解质为LiPF6、LiBOB与LiBF4，电解质中各组分的质量百分比为：85%LiPF6、10%LiBOB，5%LiBF4；
f）化成分容：预充、化成以0.2C的制度一次性完成，恒流充电至3.2V，排出充电过程中产生的气体，然后以0.2C的制度放电至1.0V，充放电循环2次后将电池充放电过程中产生的气体排出，即完成本发明钛酸锂离子蓄电池的制造。
 
实施例2
    一种钛酸锂电池的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
a）制作正、负极片：首先将偏聚四氟乙烯(PVDF)用N-甲基吡咯烷酮(NMP)配成质量分数8%的溶液，然后加入导电剂，高速剪切分散2小时，将负极材料LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2 + LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2分散在有机溶剂中，搅拌均匀后得到负极浆料，高速剪切分散2小时，加入NMP调节粘度为2000 mPa·s，高速剪切分散1小时后，负极浆料用100目金属网过筛，将过筛后的负极浆料均匀涂布在厚度为15微米的铝箔上，100℃烘干，将烘干后的负极极片进行辊压，负极片辊压后的厚度为200μm，压实密度为2.5g/cm3；控制负极浆料中各组分的质量百分含量为：负极活性物质70%，负极导电剂15%，负极粘结剂15%；将正极材料溶于水中，正极浆料过筛后涂布于厚度为15微米的铝箔上，用100℃烘干极片，将烘干后的极片进行辊压，正极片辊压后的厚度为60μm，压实密度为1.3g/cm3；控制各组分的质量百分含量为：正极活性物质92%，正极导电剂3%，正极粘结剂3%，增稠剂2%；其中，正极导电剂为鳞片石墨与碳纳米管，质量比为1:1，正极粘结剂为丁苯橡胶；负极导电剂超导炭黑与碳纳米管，质量比为1:1，负极粘结剂为丙烯酸，增稠剂为聚丙烯腈与羟甲基纤维素，体积比为1:1；
b）极片烘烤：将上述极片放入真空烘箱中140℃烘烤24h，持续抽真空，控制正、负极极片水分含量≤200ppm；
c）制作电芯：将步骤b）得到的正、负极片裁剪后，按照正极片、隔膜、负极片的顺序采用叠片式结构或卷绕式结构制成电芯；
d）焊接包装：将电芯中的正、负极片分别将极耳焊接在一起，形成正、负极引出端，将电芯放入铝塑包装袋中，分别引出正、负极耳，在极耳胶处加热，使铝塑袋的塑胶与极耳胶熔合，软包电池的一侧为开口状态，留待电解液注入；
e）封装注液：将高压电解液注入电芯后，封好注液口；其中，电解液为有机氟化酯、有机碳酸酯、有机腈酯的混合液，有机氟化酯、有机碳酸酯、有机腈酯的体积比为1:3:2；电解液中电解质为LiPF6、LiODFB与LiN(CF3SO2)2，电解质中各组分的质量百分比为：90%LiPF6、5%LiODFB，5% LiN(CF3SO2)2；
f）化成分容：预充、化成以0.2C的制度一次性完成，恒流充电至3.2V，排出充电过程中产生的气体，然后以0.2C的制度放电至1.0V，充放电循环2次后将电池充放电过程中产生的气体排出，即完成本发明钛酸锂离子蓄电池的制造。
 
实施例3
    一种钛酸锂电池的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
a）制作正、负极片：首先将偏聚四氟乙烯(PVDF)用N-甲基吡咯烷酮(NMP)配成质量分数8%的溶液，然后加入导电剂，高速剪切分散2小时，将负极材料LiNi0.2Co0.35Mn0.45O2 + LiNi0.4Co0.3Mn0.3O2分散在有机溶剂中，搅拌均匀后得到负极浆料，高速剪切分散2小时，加入NMP调节粘度为3000 mPa·s，高速剪切分散1小时后，负极浆料用110目金属网过筛，将过筛后的负极浆料均匀涂布在厚度为18微米的铝箔上，140℃烘干，将烘干后的负极极片进行辊压，负极片辊压后的厚度为300μm，压实密度为3.3g/cm3；控制负极浆料中各组分的质量百分含量为：负极活性物质60%，负极导电剂20%，负极粘结剂20%；将正极材料溶于水中，正极浆料过筛后涂布于厚度为18微米的铝箔上，用140℃烘干极片，将烘干后的极片进行辊压，正极片辊压后的厚度为300μm，压实密度为2g/cm3；控制各组分的质量百分含量为：正极活性物质67%，正极导电剂15%，正极粘结剂15%，增稠剂3%；其中，正极导电剂为碳纳米管与碳纤维，质量比为1:1，正极粘结剂为乙酸乙酯；负极导电剂超导炭黑与碳纳米管，质量比为1:1，负极粘结剂为丙酸异戊酯，增稠剂为聚甲基丙烯酸酯与羟甲基纤维素，体积比为1:1；
b）极片烘烤：将上述极片放入真空烘箱中150℃烘烤30h，持续抽真空，控制正、负极极片水分含量≤200ppm；
c）制作电芯：将步骤b）得到的正、负极片裁剪后，按照正极片、隔膜、负极片的顺序采用叠片式结构或卷绕式结构制成电芯；
d）焊接包装：将电芯中的正、负极片分别将极耳焊接在一起，形成正、负极引出端，将电芯放入铝塑包装袋中，分别引出正、负极耳，在极耳胶处加热，使铝塑袋的塑胶与极耳胶熔合，软包电池的一侧为开口状态，留待电解液注入；
e）封装注液：将高压电解液注入电芯后，封好注液口；其中，电解液为有机氟化酯、有机碳酸酯、有机腈酯的混合液，有机氟化酯、有机碳酸酯、有机腈酯的体积比为1:2:2；电解液中电解质为LiPF6、LiCF3SO3，电解质中各组分的质量百分比为：90%LiPF6、10% LiCF3SO3；
f）化成分容：预充、化成以0.2C的制度一次性完成，恒流充电至3.2V，排出充电过程中产生的气体，然后以0.2C的制度放电至1.0V，充放电循环2次后将电池充放电过程中产生的气体排出，即完成本发明钛酸锂离子蓄电池的制造。
对比例1，制作方法与实施例1相同，唯一区别是负极材料为活性炭或石墨。
将实施例1-3与对比例1制得的硅碳负极极片、隔膜和正极极片依次叠放、卷绕，制成裸电芯，在所述裸电芯外部包裹铝塑膜外壳，正极采用铝极耳做集流体引出，负极采用镍包铜极耳做集流体引出，制作成软包装锂离子电池，进行循环性能测试，结果如下：
表1、测试结果
  比容量(mAh/g) 首次效率(%) 100次循环后容量保持率（%）
实施例1 863 83 94
实施例2 859 81 90
实施例3 920 82 89
对比例1 430 58 47

Claims (9)

1.一种钛酸锂电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外包装，所述的正极片、负极片分别由正、负集流体和涂覆在正、负极集流体上的正、负极材料组成，其特征在于，负极材料包括负极活性物质、负极导电剂与负极粘结剂，负极材料中各组分的质量百分含量为：负极活性物质50-70%，负极导电剂15-25%，负极粘结剂15-25%；所述负极活性物质为LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、LiNi0.3Co0.35Mn0.35O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.4Co0.3Mn0.3O2、LiNi0.2Co0.35Mn0.45O2中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种钛酸锂电池，其特征在于，正极材料包括正极活性物质、正极导电剂、增稠剂与正极粘结剂，所述正极活性物质为钛酸锂Li4Ti5O12，正极导电剂为超导炭黑、鳞片石墨、碳纳米管、碳纤维中的至少一种，正极粘结剂为丁苯橡胶、有机烯酸或羧酸酯类，增稠剂为聚甲基丙烯酸酯，正极材料中各组分的质量百分含量为：正极活性物质，67-92%，正极导电剂3-15%，正极粘结剂3-15%，增稠剂2-3%。
3.根据权利要求1所述的一种钛酸锂电池，其特征在于，负极活性物质间的质量比为1:1。
4.根据权利要求1所述的一种钛酸锂电池，其特征在于，电解液的溶剂为有机氟化酯、有机碳酸酯、有机腈酯的混合液，电解质为LiPF6、LiBOB、LiBF4、LiODFB、LiN(CF3SO2)2、LiCF3SO3中的至少一种；其中，有机氟化酯、有机碳酸酯、有机腈酯的体积比为1:2-3:1.5-2。
5.根据权利要求1所述的一种钛酸锂电池，其特征在于，以N-甲基吡咯烷酮为制作浆料的溶剂，所述的负极粘结剂为聚偏氟乙烯或丁苯橡胶，导电剂选自超导炭黑、鳞片石墨、碳纳米管、碳纤维中的至少一种。
6.根据权利要求1或2或3或5所述的一种钛酸锂电池，其特征在于，正、负极集流体均采用铝箔，铝箔的厚度为15～20μm。
7.一种如权利要求1所述的一种钛酸锂电池的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
a）制作正、负极片：将负极材料分散在有机溶剂中，搅拌均匀后得到负极浆料，涂覆于负极集流体上，在100～140℃烘干后辊压得到负极片；将正极材料溶于水中，搅拌均匀后涂覆于正极集流体上，在90～120℃烘干后经辊压正极片；
b）极片烘烤：将上述极片放入真空烘箱中130-150℃烘烤24-36h，持续抽真空，控制正、负极极片水分含量≤200ppm；
c）制作电芯：将步骤b）得到的正、负极片裁剪后，按照正极片、隔膜、负极片的顺序采用叠片式结构或卷绕式结构制成电芯；
d）焊接包装：将电芯中的正、负极片分别将极耳焊接在一起，形成正、负极引出端，将电芯放入铝塑包装袋中，分别引出正、负极耳，在极耳胶处加热，使铝塑袋的塑胶与极耳胶熔合，软包电池的一侧为开口状态，留待电解液注入；
e）封装注液：将高压电解液注入电芯后，封好注液口；
f）化成分容：将包装好的电池预充、化成、分容后即得到具有高能量密度的钛酸锂软包锂电池。
8.根据权利要求7所述的一种钛酸锂电池的制造方法，其特征在于，步骤a）中负极片辊压后的厚度为100～300μm，压实密度为2.5～3.3g/cm3；正极片辊压后的厚度为60～200μm，压实密度为1.3～2.0g/cm3。
9.根据权利要求8所述的一种钛酸锂电池的制造方法，其特征在于，步骤a）中在负极浆料的粘度为1000-3000 mPa·s，搅拌均匀后过筛，100-120目。
CN201310706326.1A 2013-12-19 2013-12-19 一种钛酸锂电池及制造方法 Active CN103779600B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310706326.1A CN103779600B (zh) 2013-12-19 2013-12-19 一种钛酸锂电池及制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310706326.1A CN103779600B (zh) 2013-12-19 2013-12-19 一种钛酸锂电池及制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103779600A true CN103779600A (zh) 2014-05-07
CN103779600B CN103779600B (zh) 2016-08-17

Family

ID=50571599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310706326.1A Active CN103779600B (zh) 2013-12-19 2013-12-19 一种钛酸锂电池及制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103779600B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104064730A (zh) * 2014-07-02 2014-09-24 长沙国容新能源有限公司 一种钛酸锂负极片及其制备方法、锂离子电容器、电池
CN104810506A (zh) * 2014-09-15 2015-07-29 万向A一二三系统有限公司 一种高能量密度的锂离子电池
CN105206819A (zh) * 2014-05-30 2015-12-30 河南科隆新能源有限公司 一种锂离子电池负极浆料以及负极浆料的制备方法和负极极片的制备方法
CN105680095A (zh) * 2014-11-20 2016-06-15 惠州Tcl金能电池有限公司 电解液、锂离子电池及其制备工艺
CN106328926A (zh) * 2016-10-18 2017-01-11 湖南锂顺能源科技有限公司 一种高安全型长寿命三元材料电池
CN109478633A (zh) * 2016-08-31 2019-03-15 松下知识产权经营株式会社 非水电解质二次电池用负极和非水电解质二次电池
CN109904444A (zh) * 2019-03-22 2019-06-18 深圳先进技术研究院 钛酸锂电池及其制备方法和应用
CN110313095A (zh) * 2017-09-18 2019-10-08 株式会社Lg化学 包括治具分级的制造袋形电池单体的方法
CN110380000A (zh) * 2019-08-14 2019-10-25 北方奥钛纳米技术有限公司 钛酸锂负极电极片的制备方法及钛酸锂负极材料比容量的测试方法
CN110797582A (zh) * 2019-09-27 2020-02-14 双登集团股份有限公司 一种新型钛酸锂正极电池的制备方法
CN110993884A (zh) * 2019-12-06 2020-04-10 联动天翼新能源有限公司 锂离子电池负极浆料、制备方法、负极极片以及电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1614808A (zh) * 2003-11-07 2005-05-11 松下电器产业株式会社 非水电解质二次电池
CN1967926A (zh) * 2005-11-17 2007-05-23 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池及其制备方法
WO2011063132A1 (en) * 2009-11-18 2011-05-26 A123 Systems, Inc. Composite separator for electrochemical cell and method for its manufacture
CN102386391A (zh) * 2011-10-27 2012-03-21 中南大学 一种制备三元复合正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1614808A (zh) * 2003-11-07 2005-05-11 松下电器产业株式会社 非水电解质二次电池
CN1967926A (zh) * 2005-11-17 2007-05-23 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池及其制备方法
WO2011063132A1 (en) * 2009-11-18 2011-05-26 A123 Systems, Inc. Composite separator for electrochemical cell and method for its manufacture
CN102386391A (zh) * 2011-10-27 2012-03-21 中南大学 一种制备三元复合正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2的方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105206819A (zh) * 2014-05-30 2015-12-30 河南科隆新能源有限公司 一种锂离子电池负极浆料以及负极浆料的制备方法和负极极片的制备方法
CN104064730A (zh) * 2014-07-02 2014-09-24 长沙国容新能源有限公司 一种钛酸锂负极片及其制备方法、锂离子电容器、电池
CN104810506B (zh) * 2014-09-15 2017-09-12 万向一二三股份公司 一种高能量密度的锂离子电池
CN104810506A (zh) * 2014-09-15 2015-07-29 万向A一二三系统有限公司 一种高能量密度的锂离子电池
CN105680095A (zh) * 2014-11-20 2016-06-15 惠州Tcl金能电池有限公司 电解液、锂离子电池及其制备工艺
CN109478633A (zh) * 2016-08-31 2019-03-15 松下知识产权经营株式会社 非水电解质二次电池用负极和非水电解质二次电池
CN109478633B (zh) * 2016-08-31 2022-02-11 松下知识产权经营株式会社 非水电解质二次电池用负极和非水电解质二次电池
CN106328926A (zh) * 2016-10-18 2017-01-11 湖南锂顺能源科技有限公司 一种高安全型长寿命三元材料电池
CN106328926B (zh) * 2016-10-18 2020-03-27 湖南锂顺能源科技有限公司 一种高安全型长寿命三元材料电池
CN110313095A (zh) * 2017-09-18 2019-10-08 株式会社Lg化学 包括治具分级的制造袋形电池单体的方法
CN109904444A (zh) * 2019-03-22 2019-06-18 深圳先进技术研究院 钛酸锂电池及其制备方法和应用
CN110380000A (zh) * 2019-08-14 2019-10-25 北方奥钛纳米技术有限公司 钛酸锂负极电极片的制备方法及钛酸锂负极材料比容量的测试方法
CN110797582A (zh) * 2019-09-27 2020-02-14 双登集团股份有限公司 一种新型钛酸锂正极电池的制备方法
CN110993884A (zh) * 2019-12-06 2020-04-10 联动天翼新能源有限公司 锂离子电池负极浆料、制备方法、负极极片以及电池
CN110993884B (zh) * 2019-12-06 2021-07-23 联动天翼新能源有限公司 锂离子电池负极浆料、制备方法、负极极片以及电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN103779600B (zh) 2016-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113299876B (zh) 极片和锂离子电池
CN103779600B (zh) 一种钛酸锂电池及制造方法
CN110010903B (zh) 正极极片及电池
CN104008893B (zh) 锂离子混合型电容器的制备方法及其锂离子混合型电容器
CN103730683B (zh) 一种锂电池及其制备方法
CN104282935B (zh) 一种钛酸锂电池及制造方法
CN201682023U (zh) 一种锂离子电池
CN102723459B (zh) 一种锂离子二次电池及其正极片
CN102361095B (zh) 一种高比功率锂离子电池及其制备方法
CN101281987A (zh) 磷酸亚铁锂基聚合物锂离子电池及其制造方法
CN110247013B (zh) 正极极片及含有该极片的电化学装置
CN112018428A (zh) 一种锂离子电池及其制备方法和用途
CN101436679A (zh) 非水电解液电池
CN111969182B (zh) 正极极片、其制备方法及其相关的锂离子二次电池、电动车辆和电子产品
CN101740809A (zh) 一种大容量动力锂电池及其制备方法
CN110739484A (zh) 一种耐宽温锂电池及其制作方法
CN103915649A (zh) 一种高能量密度锂离子电池及其制备方法
CN102522562A (zh) 正极活性物质及利用其制备的锂离子二次电池
CN107256979A (zh) 一种基于钛酸锂负极的3v级锂离子动力电池及其制备
CN103187590B (zh) 一种锂离子电池的化成方法及一种锂离子电池
JP2014096238A (ja) 蓄電デバイス用正極の製造方法、及び正極
CN105761944B (zh) 一种混合超级电容器用复合正极片及其制备方法、混合超级电容器
CN103151563A (zh) 一种聚合物电池的制备方法及聚合物电池
CN109817467B (zh) 一种复合正极材料及其制备方法以及一种化学电源及其制备方法
CN107492660A (zh) 正极浆料、正极片及锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 315800 standard workshop No. 2 of the 0212 massif in the West Zone of the Ningbo Free Trade Zone, Zhejiang

Patentee after: Ningbo Veken Battery Co., Ltd.

Address before: 315800 No. 5 West Avenue, Beilun Free Trade Zone, Ningbo, Zhejiang

Patentee before: Ningbo Veken Battery Co., Ltd.