CN105655578A - 小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池 - Google Patents

小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池 Download PDF

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魏俊华
石斌
陈艳秋
余新喜
钱顺友
王庆杰
万伟华
赵洪楷
张云朋
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Abstract

本发明公开了一种小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池。该电池采用层状小粒径钴酸锂做成正极浆料，按照一定比例制成浆料后直接涂覆在铝箔上加热烘干制成正极片；以石墨为负极浆料，直接涂覆在铜箔上加热烘干制成负极片；隔膜为复合膜，将正极片、隔膜、负极片层叠并卷绕制成方形单体电池，用激光焊将电池封装好，再注入电解液，用不高于3A的电流充电，并在3.0V~4.2V之间进行。该体系的电池具有低温性能好、自放电率低、循环寿命长、安全性好、绿色环保等一系列优点，适用于对寿命、低温要求较高，维护周期要求较长的场合。

Description

小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是一种低温性能好、长寿命的锂离子二次电池。
背景技术
环境污染和能源危机是目前人类面临的两大课题，因此寻找一种清洁、能量密度高、且可以循环利用的能源，为汽车、电动工具、卫星、飞船等设备提供动力源泉是人们急需解决的问题。与其他能源相比，锂离子电池具有能量密度高、循环性能好、无记忆效应、自放电率低和环境相容性好等优点，在航空、航天、电动汽车及电动工具等领域显示出巨大的发展潜力。但随着对锂离子电池的寿命、低温性能的要求越来越高，目前商品化的锂离子电池很难实现大倍率的持续放电。为了充分利用并发挥锂离子电池的优势，克服其存在的缺点，世界各国政府、汽车制造商和相关科技人员对动力用锂离子蓄电池功率性能非常重视，投入大量人力、物力、财力积极进行研发。电池的性能与正极材料的特性密切相关，优良正极材料的使用能显著改善锂离子电池的寿命、低温性能，而且对简化电池制造工艺，降低电池生产成本具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池，解决现有电池循环寿命低、低温性能差的难题。
本发明的原理为：利用小粒径钴酸锂材料，并添加一定含量的导电剂，以降低锂离子二次电池在低温条件下放电时的内阻，减少极化现象，提高电池的放电能力。因此，本发明能够提供一种低温性能好、循环寿命长的锂离子二次电池，具有很大的工业和商业价值。
本发明的技术方案为：一种小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池，包括相互卷绕或叠加的正极片和负极片以及电解液，隔离膜间隔于相邻的正极片和负极片之间，正极片的正极材料中包含钴酸锂，且钴酸锂粒径D50小于等于6微米（D50即中位粒径）。
所述钴酸锂为层状。
所述钴酸锂采用溶胶-凝胶法制备。
所述负极片的负极材料包含石墨，电解质为六氟磷酸锂，溶剂由碳酸二甲酯、乙烯碳酸酯和碳酸甲乙酯三种成分组成，隔离膜为复合隔膜。
正极片的正极材料中还包括导电剂和粘结剂，且按重量百分比计算，钴酸锂：87%～93％，导电剂：4％～6％，粘结剂：3％～6％。
负极片的负极材料中还包括导电剂和粘结剂，且按重量百分比计算，石墨：87％～96％，导电剂：2％～7％，粘结剂：2％～6％。
导电剂为碳纳米管、科琴黑、石墨烯的组合物，作为一种优选，三者的比例（重量比）为1：2：3。导电剂为层状、纤维状或颗粒状结构。
粘结剂为PVDF树脂或聚偏氟乙烯。
本发明中，锂离子电池正极材料的配方里添加了适量的导电剂，可以缓解低温条件下前期放电电压低的现象，从而改善锂离子电池在低温条件下的放电性能。而对应的制备方法，可以使各种物质分散比较均匀，有利于获得面密度比较均匀的正极极片，对提升电芯一致性有很大帮助。
附图说明
图1为本发明电池的电芯图；
图2为本发明实施例1、3小粒径钴酸锂锂离子电池的常温放电曲线图；
图3为本发明实施例1、3小粒径钴酸锂锂离子电池的循环曲线图；
图4为本发明实施例1、3小粒径钴酸锂锂离子电池的低温放电曲线图；
图5为本发明的制备流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：
本发明是小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池，其制备过程如图5所示，该电池采用卷绕工艺组装而成，正极包括小粒径钴酸锂、导电剂、粘结剂，负极包括石墨、导电剂、粘结剂，电解质是六氟磷酸锂（LiPF6），隔膜可以是复合隔膜。参见本发明小粒径钴酸锂电芯的剖面图（图1）所示，其中1是隔膜，2是负极极耳，3是正极极耳，4是终止胶带。
实施例1：
将小粒径（D50≤6微米）钴酸锂与导电剂、粘结剂按一定比例和浆后，均匀的涂覆在铝集流体上，经烘烤、滚压等工序制成正极片。正极小粒径钴酸锂的含量为91.5%。导电剂的种类为碳纳米管、科琴黑、石墨烯的组合物，作为一种优选，三者的比例（重量比）为1：2：3，导电剂的总含量为5%。粘结剂的种类为聚偏四氟乙烯，含量为3.5%。
将石墨与导电剂、粘结剂搅拌按一定比例和浆后，均匀的涂覆在铜集流体上，经烘烤、滚压等工序制成负极片。负极石墨的含量93%。导电剂的种类为碳纳米管、科琴黑、石墨烯的组合物，作为一种优选，三者的比例（重量比）为1：2：3，导电剂的总含量为3.0%。粘结剂的种类为丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠，含量为4.0%。
采用卷绕工艺将正极、负极和隔膜卷绕成方形电芯。负极片的高度相对正极片高1mm～2mm，隔膜的高度相对负极片高2mm～3mm，方形电芯极耳位于左右两旁。
电解液是六氟磷酸锂作为电解质，以碳酸二甲酯、乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯为溶剂。电解液的注液量约为4.5g/Ah。
将电池45℃搁置24小时后化成，化成后电池以倍率1C进行放电，放电截止电压为3.0V。图2为该电池的放电曲线图。图3为电池的循环曲线图。
实施例2：
将小粒径（D50≤6微米）钴酸锂与导电剂、粘结剂按一定比例和浆后，均匀的涂覆在铝集流体上，经烘烤、滚压等工序制成正极片。正极小粒径钴酸锂的含量为91.5%。导电剂的种类为碳纳米管、科琴黑、石墨烯的组合物，作为一种优选，三者的比例（重量比）为1：2：3，导电剂的总含量为5%。粘结剂的种类为聚偏四氟乙烯，含量为3.5%。
将石墨与导电剂、粘结剂按一定比例和浆后，均匀的涂覆在铜集流体上，经烘烤、滚压等工序制成负极片。负极石墨的含量93%。导电剂的种类为碳纳米管、科琴黑、石墨烯的组合物，作为一种优选，三者的比例（重量比）为1：2：3，导电剂的总含量为3.0%。粘结剂的种类为丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠，含量为4.0%。
采用卷绕工艺将正极、负极和隔膜卷绕成方形电芯。负极片的高度相对正极片高1mm～2mm，隔膜的高度相对负极片高2mm～3mm，方形电芯极耳位于左右两旁。
电解液是六氟磷酸锂作为电解质，以碳酸二甲酯、乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯为溶剂。电解液的注液量约为4.5g/Ah。
将电池45℃搁置24小时后化成，化成后的电池以0.5C、1C的倍率在常温、低温-20℃、低温-40℃的条件下进行放电。图4为该电池的放电曲线图。
实施例3
将小粒径（D50≤6微米）钴酸锂与导电剂、粘结剂按一定比例和浆后，均匀的涂覆在铝集流体上，经烘烤、滚压等工序制成正极片。正极小粒径钴酸锂的含量为91.5%。导电剂的种类为碳纳米管、科琴黑、石墨烯的组合物，作为一种优选，三者的比例（重量比）为1：2：3，导电剂的总含量为5%。粘结剂的种类为聚偏四氟乙烯，含量为3.5%。
将石墨与导电剂、粘结剂按一定比例和浆后，均匀的涂覆在铜集流体上，经烘烤、滚压等工序制成负极片。负极石墨的含量93%。导电剂的种类为碳纳米管、科琴黑、石墨烯的组合物，作为一种优选，三者的比例（重量比）为1：2：3，导电剂的总含量为3.0%。粘结剂的种类为丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠，含量为4.0%。
采用卷绕工艺将正极、负极和隔膜卷绕成方形电芯。负极片的高度相对正极片高1mm～2mm，隔膜的高度相对负极片高2mm～3mm，方形电芯极耳位于左右两旁。
电解液是六氟磷酸锂作为电解质，以碳酸二甲酯、乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯为溶剂。电解液的注液量约为4.5g/Ah。
将电池45℃搁置24小时后化成，化成后的电池放置1.5年后进行以倍率1C进行放电，放电截止电压为3.0V。图2为该电池的放电曲线图。图3为电池的循环曲线图。

Claims (8)

1.一种小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池，包括相互卷绕或叠加的正极片和负极片以及电解液，隔离膜间隔于相邻的正极片和负极片之间，其特征在于：正极片的正极材料中包含钴酸锂，且钴酸锂粒径D50≤6微米。
2.根据权利要求1所述的一种小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池，其特征在于：钴酸锂为层状。
3.根据权利要求1所述的一种小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池，其特征在于：钴酸锂采用溶胶-凝胶法制备。
4.根据权利要求1所述的一种小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池，其特征在于：负极片的负极材料包含石墨，电解质为六氟磷酸锂，溶剂由碳酸二甲酯、乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯三种成分组成，隔离膜为复合隔膜。
5.根据权利要求1所述的一种小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池，其特征在于：正极材料中还包括导电剂和粘结剂，且按重量百分比计算，钴酸锂：87%～93％，导电剂：4％～6％，粘结剂：3％～6％。
6.根据权利要求4所述的一种小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池，其特征在于：负极材料中还包括导电剂和粘结剂，且按重量百分比计算，石墨：87％～96％，导电剂：2％～7％，粘结剂：2％～6％。
7.根据权利要求5或6所述的一种锂小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池，其特征在于：导电剂为碳纳米管、科琴黑和石墨烯的组合物，且导电剂为层状、纤维状或颗粒状。
8.根据权利要求5或6所述的一种小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池，其特征在于：粘结剂为PVDF树脂或聚偏氟乙烯。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108054356A (zh) * 2017-12-06 2018-05-18 贵州梅岭电源有限公司 一种高安全性复合正极材料锂离子电池
CN109314226A (zh) * 2016-06-13 2019-02-05 株式会社村田制作所 锂离子二次电池
CN113517435A (zh) * 2021-06-07 2021-10-19 江苏劲鹿新能源科技有限公司 一种低温锂电池配方及制片工艺
CN115036460A (zh) * 2021-03-05 2022-09-09 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极活性物质及包括该正极活性物质的锂离子电池

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1790800A (zh) * 2004-12-14 2006-06-21 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种可在低温工作的锂离子电池
CN101445278A (zh) * 2007-11-27 2009-06-03 北京有色金属研究总院 一种锂离子电池用正极材料钴酸锂的制备方法
CN102347511A (zh) * 2011-04-29 2012-02-08 能一郎科技股份有限公司 适应高低温环境的凝胶态聚合物锂离子电池及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1790800A (zh) * 2004-12-14 2006-06-21 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种可在低温工作的锂离子电池
CN101445278A (zh) * 2007-11-27 2009-06-03 北京有色金属研究总院 一种锂离子电池用正极材料钴酸锂的制备方法
CN102347511A (zh) * 2011-04-29 2012-02-08 能一郎科技股份有限公司 适应高低温环境的凝胶态聚合物锂离子电池及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109314226A (zh) * 2016-06-13 2019-02-05 株式会社村田制作所 锂离子二次电池
CN108054356A (zh) * 2017-12-06 2018-05-18 贵州梅岭电源有限公司 一种高安全性复合正极材料锂离子电池
CN115036460A (zh) * 2021-03-05 2022-09-09 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极活性物质及包括该正极活性物质的锂离子电池
CN113517435A (zh) * 2021-06-07 2021-10-19 江苏劲鹿新能源科技有限公司 一种低温锂电池配方及制片工艺

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