CN109216662A - 一种长寿命锂离子电池及其电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种长寿命锂离子电池，通过在正负极表面设置聚合物层来阻挡电解液与电极之间的接触，避免副反应，并且防止电池活性物质的脱落，本发明的锂离子电池，由其组成的电池组具有较长的存储寿命以及循环寿命。

Description

一种长寿命锂离子电池及其电池组
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种长寿命锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由于其能量密度高，循环性能好，自放电小等优点，广泛用于消费类电子领域。随着能源消耗的日夜加剧，全球气候变暖问题突出，如今PM2.5成为了热门话题，越来越多的人们开始关注空气中的污染物对健康的危害，“绿色交通”再次受到瞩目。目前的锂离子电池在实际使用时，一方面常常发现其实际工作效能远低于理想意义上的工作效能，这在长期使用或存储后更是明显，技术人员往往百思不得其解，是困扰现有的本领域的技术人员的技术难题。
发明内容
本发明提供了一种长寿命锂离子电池，通过在正负极表面设置聚合物层来阻挡电解液与电极之间的接触，避免副反应，并且防止电池活性物质的脱落，本发明的锂离子电池，由其组成的电池组具有较长的存储寿命以及循环寿命。
具体的方案如下：
一种长寿命锂离子电池，所述电池包括正极，负极，以及位于正极和负极之间的隔膜，其特征在于，所述正极的表面以及负极的表面设置有导电聚合物层，所述聚合物层的厚度为5-10微米，所述聚合物选自聚吡咯，聚噻吩，聚苯胺及其衍生物。
进一步的，所述导电聚合物层还包括导电炭黑，石墨烯，贵金属粉末，碳纳米管的至少一种。
进一步的，所述聚合物层的厚度为6-8微米。
进一步的，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质选自锂过渡金属磷酸盐，锂过渡金属氧化物及其混合物。
进一步的，所述负极包括负极活性物质，所述负极活性物质选自硅系材料，石墨系材料以及能够嵌入脱出锂离子的金属氧化物。
进一步的，一种电池组，其包括上述锂离子电池，所述锂离子电池经过化成配组后组成所述电池组。
进一步的，所述化成配组方法，其中包括以下步骤：
1)、提供一组待化成的锂离子电池，以0.02C-0.05C的电流对电池进行脉冲充电，充电至充电截至电压停止；其中脉冲时间为0.1-10min，间隔时间为30-120s，充电截至电压为4.2-4.35V；
2)、将电池以0.05-0.2C的电流放电至放电截至电压，所述放电截至电压为2.7-2.8V；
3)、将步骤1-2重复0-3次；
4)、静置老化1-5天；
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出，重新注入新的电解液，封口；
6)、以1-5C的电流对电池充电，充电至充电截至电压，所述充电截至电压为4.2-4.35V，再以1-5C的电流对电池放电，放电至放电截至电压，所述放电截至电压为2.7-2.8V；
7)、将步骤6重复0-5次，记录电池的容量以及电池的温度，将电池容量相差在3％以内，以及电池温度相差在5℃以内的电池配为一组。
本发明具有如下有益效果：
1、通过在正负极表面设置聚合物层来阻挡电解液与电极之间的接触，避免副反应，并且防止电池活性物质的脱落。
2、在前期化成的过程中，活性物质中的金属离子不可避免的会有部分溶入电解液，同时形成SEI膜的过程也会对电解液的组成带来影响，而上述影响均会影响电池的性能，因此，在化成结束后，将成分变化的电解液抽出，重新注入新的电解液，能够提高电池的存储寿命。
3、通过小电流脉冲充电消除电极表面的浓差极化，从而形成均一稳定的SEI膜，通过大的电流充放电循充分激活电极的活性物质，以及衡量电池的倍率性能。
4、通过增大电流从而放大不同电池之间的发热量，从而根据电池的容量以及发热量，更加精准的将容量相近，散热相同的电池配置成电池组，提高电池组的均一性。
本发明构造出寿命长，性能稳定，且单体电池性能一致性好的电池组。
具体实施方式
本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。
实施例1
1)、提供一组待化成的锂离子电池，所述电池包括以磷酸铁锂为正极材料的正极，以人造石墨为负极材料的负极，以及位于正极和负极之间的聚乙烯隔膜，所述正极的表面以及负极的表面设置有聚苯胺层，所述层的厚度为5微米，以0.05C的电流对电池进行脉冲充电，充电至充电截至电压停止；其中脉冲时间为10min，间隔时间为120s，充电截至电压为4.35V；
2)、将电池以0.2C的电流放电至放电截至电压，所述放电截至电压为2.8V；
3)、将步骤1-2重复3次；
4)、静置老化5天；
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出，重新注入新的电解液，封口，所述新的电解液包括1.2mol/L的六氟磷酸锂，以及体积比为1：2：1的碳酸二甲酯，碳酸乙酯，碳酸甲乙酯组成的非水溶剂，以及5％的氟代碳酸亚乙烯酯；
6)、以5C的电流对电池充电，充电至充电截至电压，所述充电截至电压为4.35V，再以5C的电流对电池放电，放电至放电截至电压，所述放电截至电压为2.8V；
7)、将步骤6重复5次，记录电池的容量以及电池的温度，将电池容量相差在3％以内，以及电池温度相差在5℃以内的电池配为一组。
实施例2
1)、提供一组待化成的锂离子电池，所述电池包括以钴酸锂为正极材料的正极，以人造石墨为负极材料的负极，以及位于正极和负极之间的聚乙烯隔膜，所述正极的表面以及负极的表面设置有聚吡咯层，所述层的厚度为10微米，以0.02C的电流对电池进行脉冲充电，充电至充电截至电压停止；其中脉冲时间为0.1min，间隔时间为30s，充电截至电压为4.2V；
2)、将电池以0.05C的电流放电至放电截至电压，所述放电截至电压为2.7V；
3)、将步骤1-2重复0次；
4)、静置老化1天；
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出，重新注入新的电解液，封口，所述新的电解液包括1.2mol/L的六氟磷酸锂，以及体积比为1：2：1的碳酸二甲酯，碳酸乙酯，碳酸甲乙酯组成的非水溶剂，以及5％的氟代碳酸亚乙烯酯；
6)、以1C的电流对电池充电，充电至充电截至电压，所述充电截至电压为4.2V，再以1C的电流对电池放电，放电至放电截至电压，所述放电截至电压为2.7V；
7)、将步骤6重复1次，记录电池的容量以及电池的温度，将电池容量相差在1％以内，以及电池温度相差在2℃以内的电池配为一组。
实施例3
1)、提供一组待化成的锂离子电池，所述电池包括以锰酸锂锂为正极材料的正极，以硅碳复合材料为负极材料的负极，以及位于正极和负极之间的聚乙烯隔膜，所述正极的表面以及负极的表面设置有聚噻吩层，所述层的厚度为6微米，以0.03C的电流对电池进行脉冲充电，充电至充电截至电压停止；其中脉冲时间为2min，间隔时间为40s，充电截至电压为4.3V；
2)、将电池以0.1C的电流放电至放电截至电压，所述放电截至电压为2.75V；
3)、将步骤1-2重复2次；
4)、静置老化3天；
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出，重新注入新的电解液，封口，所述新的电解液包括1.2mol/L的六氟磷酸锂，以及体积比为1：2：1的碳酸二甲酯，碳酸乙酯，碳酸甲乙酯组成的非水溶剂，以及5％的氟代碳酸亚乙烯酯；
6)、以3C的电流对电池充电，充电至充电截至电压，所述充电截至电压为4.25V，再以3C的电流对电池放电，放电至放电截至电压，所述放电截至电压为2.75V；
7)、将步骤6重复3次，记录电池的容量以及电池的温度，将电池容量相差在2％以内，以及电池温度相差在3℃以内的电池配为一组。
实施例4
1)、提供一组待化成的锂离子电池，所述电池包括以磷酸铁锂为正极材料的正极，以人造石墨为负极材料的负极，以及位于正极和负极之间的聚乙烯隔膜，所述正极的表面以及负极的表面设置有聚苯胺层，所述聚苯胺层中包括15wt％的石墨烯，所述层的厚度为8微米，以0.04C的电流对电池进行脉冲充电，充电至充电截至电压停止；其中脉冲时间为8min，间隔时间为80s，充电截至电压为4.25V；
2)、将电池以0.15C的电流放电至放电截至电压，所述放电截至电压为2.75V；
3)、将步骤1-2重复2次；
4)、静置老化2天；
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出，重新注入新的电解液，封口，所述新的电解液包括1.2mol/L的六氟磷酸锂，以及体积比为1：2：1的碳酸二甲酯，碳酸乙酯，碳酸甲乙酯组成的非水溶剂，以及5％的氟代碳酸亚乙烯酯；
6)、以4C的电流对电池充电，充电至充电截至电压，所述充电截至电压为4.25V，再以4C的电流对电池放电，放电至放电截至电压，所述放电截至电压为2.75V；
7)、将步骤6重复4次，记录电池的容量以及电池的温度，将电池容量相差在1％以内，以及电池温度相差在3℃以内的电池配为一组。
实施例5
1)、提供1000个待化成的锂离子电池，所述电池包括以磷酸铁锂为正极材料的正极，以人造石墨为负极材料的负极，以及位于正极和负极之间的聚乙烯隔膜，所述正极的表面以及负极的表面设置有聚苯胺层，所述聚苯胺层中包括10wt％的碳纳米管，所述层的厚度为8微米，以0.03C的电流对电池进行脉冲充电，充电至充电截至电压停止；其中脉冲时间为5min，间隔时间为60s，充电截至电压为4.3V；
2)、将电池以0.1C的电流放电至放电截至电压，所述放电截至电压为2.8V；
3)、将步骤1-2重复1次；
4)、静置老化2天；
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出，重新注入新的电解液，封口，所述新的电解液包括1.2mol/L的六氟磷酸锂，以及体积比为1：2：1的碳酸二甲酯，碳酸乙酯，碳酸甲乙酯组成的非水溶剂，以及5％的氟代碳酸亚乙烯酯；
6)、以2C的电流对电池充电，充电至充电截至电压，所述充电截至电压为4.3V，再以2C的电流对电池放电，放电至放电截至电压，所述放电截至电压为2.8V；
7)、将步骤6重复4次，记录电池的容量以及电池的温度，将电池容量相差在1％以内，以及电池温度相差在2℃以内的电池配为一组。
比较例1
选取一组锂离子电池，所述电池包括以磷酸铁锂为正极材料的正极，以人造石墨为负极材料的负极，以及位于正极和负极之间的聚乙烯隔膜，充放电循环3次，充电截止电压为4.2V，放电截至电压为2.7V，测量锂离子电池容量；
2)、将容量差在1％以内的锂离子电池配成一组。
测试与结果
电池组均一性能测试，选取配组后20个电池，其中10个电池组成一组，分别经历存储150天后充放电循环10次、循环300次后对电池组中的单体电池的容量进行检测，计算10个电池容量的最大差值占同组电池平均容量的百分比。
表1
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种长寿命锂离子电池，所述电池包括正极，负极，以及位于正极和负极之间的隔膜，其特征在于，所述正极的表面以及负极的表面设置有导电聚合物层，所述聚合物层的厚度为5-10微米，所述聚合物选自聚吡咯，聚噻吩，聚苯胺及其衍生物。
2.如权利要求1所述的电池，所述导电聚合物层还包括导电炭黑，石墨烯，贵金属粉末，碳纳米管的至少一种。
3.如权利要求1所述的电池，所述聚合物层的厚度为6-8微米。
4.如权利要求1所述的电池，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质选自锂过渡金属磷酸盐，锂过渡金属氧化物及其混合物。
5.如权利要求1所述的电池，所述负极包括负极活性物质，所述负极活性物质选自硅系材料，石墨系材料以及能够嵌入脱出锂离子的金属氧化物。
6.一种电池组，其包括所述权利要求1-5任一项的所述锂离子电池，所述锂离子电池经过化成配组后组成所述电池组。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110190348A (zh) * 2019-06-11 2019-08-30 邓丽萍 一种锂离子电池的活化方法
CN113629358A (zh) * 2021-07-09 2021-11-09 惠州锂威新能源科技有限公司 一种复合隔膜及其制备方法以及锂离子电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103367711A (zh) * 2012-03-21 2013-10-23 三星精密化学株式会社 用于锂离子二次电池的正极和包括正极的锂离子二次电池
CN103606699A (zh) * 2013-11-15 2014-02-26 江苏天鹏电源有限公司 一种循环性好的安全锂离子电池
CN104466191A (zh) * 2013-05-07 2015-03-25 株式会社Lg化学 二次电池用电极、其制备、以及包含其的二次电池和线缆型二次电池
CN105322132A (zh) * 2014-07-31 2016-02-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种具有多功能弹性保护层的锂硫电池正极

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103367711A (zh) * 2012-03-21 2013-10-23 三星精密化学株式会社 用于锂离子二次电池的正极和包括正极的锂离子二次电池
CN104466191A (zh) * 2013-05-07 2015-03-25 株式会社Lg化学 二次电池用电极、其制备、以及包含其的二次电池和线缆型二次电池
CN103606699A (zh) * 2013-11-15 2014-02-26 江苏天鹏电源有限公司 一种循环性好的安全锂离子电池
CN105322132A (zh) * 2014-07-31 2016-02-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种具有多功能弹性保护层的锂硫电池正极

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H. B. LIN: "Improving cyclic stability and rate capability of LiNi0.5Mn1.5O4 cathode via protective film and conductive polymer formed from thiophene", 《JOURNAL OF SOLID STATE ELECTROCHEMISTRY 》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110190348A (zh) * 2019-06-11 2019-08-30 邓丽萍 一种锂离子电池的活化方法
CN113629358A (zh) * 2021-07-09 2021-11-09 惠州锂威新能源科技有限公司 一种复合隔膜及其制备方法以及锂离子电池

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