CN105703001A - 一种锂电池及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂电池及制造方法，其中锂电池，包括正极片、电解液和负极片，所述正极片包括正极浆料涂层，所述负极片包括负极浆料涂层，所述正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂80-99、碳纳米管0.1-10，粘结剂0.1-15，溶剂余量；所述负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂80-99，碳纳米管1-25，粘结剂1-25，溶剂余量，本发明的锂电池为一种3V镍锰酸锂和钛酸锂锂电池，具有高的能量密度的同时具有良好的循环性能、安全性能，其中钛酸锂作为电池的负极活性物质，钛酸锂为零应变材料，不易产生锂支晶，从而电池具有更好的安全性能、倍率性能和循环性能。

Description

一种锂电池及制造方法
技术领域
本专利涉及锂电池领域，尤其涉及一种3V镍锰酸锂和钛酸锂锂电池及该电池制造方法。
背景技术
现在新能源汽车对锂离子电池提出更高的要求，最根本的就要解决其安全问题和提高能量密度。商业化的石墨负极锂离子电池还存在一些弊端，如过充时容易形成锂枝晶，造成电池短路，影响电池的安全性能。钛酸锂为零应变材料，电势较高，不易产生锂支晶，安全性能更好，而且快速充电和低温充电能力更强，但因其电势较高，磷酸铁锂、三元、锰酸锂等正极体系电池标称电压偏低，只有2.0V～2.5V，相应电池能量密度偏低。使用零应变材料钛酸锂匹配一种高电位正极镍锰酸锂，使其拥有较高能量密度的同时具有良好的循环性能、安全性能、快速充电和低温充电能力，会推动锂离子电池在汽车领域的发展。
发明内容
本发明提供了一种锂电池，使电池兼顾具有较高能量密度的同时具有良好的循环性能、安全性能、快速充电和低温充电能力。
本发明采取的设计方案为：
一种锂电池，包括正极片、电解液和负极片，所述正极片包括正极浆料涂层，所述负极片包括负极浆料涂层，所述正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂80～99、碳纳米管0.1～10，粘结剂0.1～15，溶剂余量；所述负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂80～99，碳纳米管1～25，粘结剂1～25，溶剂余量。
进一步地，上述的锂电池，其中，所述正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂85～99、碳纳米管1～5，粘结剂1～5，溶剂余量；所述负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂85～99，碳纳米管1～5，粘结剂1～5，溶剂余量。
进一步地，上述的锂电池，其中，所述正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂96.5、碳纳米管1.5，粘结剂2.0，溶剂余量；所述负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂95，碳纳米管2，粘结剂3，溶剂余量。
进一步地，上述的锂电池，其中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述溶剂为N–甲基吡咯烷酮。
进一步地，上述的锂电池，其中，所述正极浆料涂层的单面面密度为150～200g/m2，压实密度为3.45～3.7g/cm3；所述负极浆料涂层的单面面密度为198～220g/m2，压实密度为1.50～1.70g/cm3。
进一步地，上述的锂电池，其中，所述正极浆料涂层与负极浆料涂层的容量比为1:1.1。
本发明的另一面，一种锂电池的制造方法，包括以下步骤：
正极浆料的制备；
负极浆料的制备。
进一步地，上述的制造方法，其中，所述正极浆料的制备包括以下步骤：
将粘结剂与溶剂混合均匀得到第一混合物；
将碳纳米管加入到第一混合物中搅拌均匀得到第二混合物；
将镍锰酸锂加入到第二混合物中搅拌均匀并过滤得到正极浆料。
进一步地，上述的制造方法，其中，所述负极浆料的制备包括以下步骤：
将粘结剂与溶剂混合均匀得到第三混合物；
将碳纳米管加入到第三混合物中搅拌均匀得到第四混合物；
将钛酸锂加入到第四混合物中搅拌均匀并过滤得到负极浆料。
进一步地，上述的制造方法，其中，所述溶剂为N–甲基吡咯烷酮，所述溶剂在正极浆料与负极浆料中的质量百分比分别为25～30%、55～60%。
本发明提供了一种锂电池，包括正极片、电解液和负极片，所述正极片包括正极浆料涂层，所述负极片包括负极浆料涂层，所述正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂80～99、碳纳米管0.1～10，粘结剂0.1～15，溶剂余量；所述负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂80～99，碳纳米管1～25，粘结剂1～25，溶剂余量，本发明的锂电池为一种3V镍锰酸锂和钛酸锂锂电池，具有高的能量密度的同时具有良好的循环性能、安全性能，其中钛酸锂作为电池的负极活性物质，钛酸锂为零应变材料，不易产生锂支晶，从而电池具有更好的安全性能、倍率性能和循环性能；以及使用高电压5V的镍锰酸锂作为电池正极活性物质，使得钛酸锂负极电池电压可以达到3.0V，提高了钛酸锂负极电池的能量密度。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
实施例1
一种锂电池，其中，正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂80、碳纳米管0.1，粘结剂0.1，溶剂余量；负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂80，碳纳米管1，溶剂余量。
实施例2
一种锂电池，其中，正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂99、碳纳米管10，粘结剂15，溶剂余量；所述负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂99，碳纳米管25，粘结剂25，溶剂余量。
实施例3
一种锂电池，其中，正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂85、碳纳米管1，粘结剂1，溶剂余量；负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂85，碳纳米管1，粘结剂1，溶剂余量。
实施例4
一种锂电池，其中，正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂85、碳纳米管5，粘结剂5，溶剂余量；负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂85，碳纳米管5，粘结剂5，溶剂余量。
实施例5
一种锂电池，其中，正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂96.5、碳纳米管1.5，粘结剂2.0，溶剂余量；负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂95，碳纳米管2，粘结剂3，溶剂余量。
在本发明中粘结剂为聚偏氟乙烯，溶剂为为N–甲基吡咯烷酮；电解液为添加防胀气添加剂的常规碳酸酯溶剂体系5V高压电解液。进一步，正极浆料涂层的单面面密度为150～200g/m2，压实密度为3.45～3.7g/cm3；所述负极浆料涂层的单面面密度为198～220g/m2，压实密度为1.50～1.70g/cm3。进一步优选，正极浆料涂层与负极浆料涂层的容量比为1:1.1。本发明的锂电池为一种3V镍锰酸锂和钛酸锂锂电池，具有高的能量密度的同时具有良好的循环性能、安全性能，其中钛酸锂作为电池的负极活性物质，钛酸锂为零应变材料，不易产生锂支晶，从而电池具有更好的安全性能、倍率性能和循环性能。
本发明的另一面，一种锂电池的制造方法，在本发明的方法中只论述正极浆料和负极浆料的制备，还包括其他的步骤，例如正、负极片的制备等，在本发明中正极浆料和负极浆料的制备，包括以下步骤：
步骤S1：正极浆料的制备，其中正极浆料的制备包括以下步骤：步骤S1a,将粘结剂与溶剂按质量比5:95混合均匀得到第一混合物，其中混合条件为在行星搅拌机搅拌3h；步骤S1b，将碳纳米管按质量比1.5加入到第一混合物中搅拌1h得到第二混合物；步骤S1c，将镍锰酸锂按质量比96.5加入到第二混合物中搅拌3h过后并用150目筛过滤得到正极浆料，在发明中正极浆料的固含量为70%～75%。
步骤S2：负极浆料的制备，其中负极浆料的制备包括以下步骤：步骤S2a,将粘结剂与溶剂按质量比5:95加入到行星搅拌机并搅拌3h得到第三混合物；步骤S2b,将碳纳米管按质量比2.0加入到第三混合物中搅拌1h得到第四混合物；步骤S2c,将钛酸锂按质量比95.0加入到第四混合物中搅拌4h并用150目筛过滤得到负极浆料，负极浆料的固含量为40%~45%。
综上所述，本发明提供了一种锂电池，包括正极片、电解液和负极片，所述正极片包括正极浆料涂层，所述负极片包括负极浆料涂层，所述正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂80～99、碳纳米管0.1～10，粘结剂0.1～15，溶剂余量；所述负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂80～99，碳纳米管1～25，粘结剂1～25，溶剂余量，本发明的锂电池为一种3V镍锰酸锂和钛酸锂锂电池，具有高的能量密度的同时具有良好的循环性能、安全性能，其中钛酸锂作为电池的负极活性物质，钛酸锂为零应变材料，不易产生锂支晶，从而电池具有更好的安全性能、倍率性能和循环性能；以及使用高电压5V的镍锰酸锂作为电池正极活性物质，使得钛酸锂负极电池电压可以达到3.0V，提高了钛酸锂负极电池的能量密度。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种锂电池，包括正极片、电解液和负极片，所述正极片包括正极浆料涂层，所述负极片包括负极浆料涂层，其特征在于，所述正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂80～99、碳纳米管0.1～10，粘结剂0.1～15，溶剂余量；所述负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂80～99，碳纳米管1～25，粘结剂1～25，溶剂余量。
2.如权利要求1所述的一种锂电池，其特征在于，所述正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂85～99、碳纳米管1～5，粘结剂1～5，溶剂余量；所述负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂85～99，碳纳米管1～5，粘结剂1～5，溶剂余量。
3.如权利要求1所述的一种锂电池，其特征在于，所述正极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：镍锰酸锂96.5、碳纳米管1.5，粘结剂2.0，溶剂余量；所述负极浆料涂层包括以下重量份的原料组成：钛酸锂95，碳纳米管2，粘结剂3，溶剂余量。
4.如权利要求1～3任一所述的一种锂电池，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述溶剂为N–甲基吡咯烷酮。
5.如权利要求4所述的一种锂电池，其特征在于，所述正极浆料涂层的单面面密度为150～200g/m2，压实密度为3.45～3.7g/cm3；所述负极浆料涂层的单面面密度为198～220g/m2，压实密度为1.50～1.70g/cm3。
6.如权利要求4所述的一种锂电池，其特征在于，所述正极浆料涂层与负极浆料涂层的容量比为1:1.1。
7.一种锂电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
正极浆料的制备；
负极浆料的制备。
8.如权利要求7所述的一种锂电池的制造方法，其特征在于，所述正极浆料的制备包括以下步骤：
将粘结剂与溶剂混合均匀得到第一混合物；
将碳纳米管加入到第一混合物中搅拌均匀得到第二混合物；
将镍锰酸锂加入到第二混合物中搅拌均匀并过滤得到正极浆料。
9.如权利要求7所述的一种锂电池的制造方法，其特征在于，所述负极浆料的制备包括以下步骤：
将粘结剂与溶剂混合均匀得到第三混合物；
将碳纳米管加入到第三混合物中搅拌均匀得到第四混合物；
将钛酸锂加入到第四混合物中搅拌均匀并过滤得到负极浆料。
10.如权利要求8～9任一所述的一种锂电池的制造方法，其特征在于，所述溶剂为N–甲基吡咯烷酮，所述溶剂在正极浆料与负极浆料中的质量百分比分别为25～30%、55～60%。
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