CN109411806A - 一种低温锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温锂离子电池及其制备方法，包括锂离子电池包装盒、正极片、负极片、设置在正极片与负极片之间的隔离膜和填充在包装盒内部的电解液，本发明采用碳管和片状石墨为主体的碳材料形成的隔离膜与以六氟磷酸锂的碳酸酯溶剂为主体电解液进行相互配合，使得锂离子电池工作温度范围为‑40‑50℃，低温性能良好，安全性能好。本发明的锂离子电池使用范围广，在温度较低的环境中能发挥良好的充放电性能，同时适合于对能量密度要求高的设备；电池厚度降低，电池能量密度提高，锂离子电池的循环性能得到改善；电池负极采用水系混料工艺，大大降低了对环境的污染，同时也降低了电池的制作成本。

Description

一种低温锂离子电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是一种低温锂离子电池及其制备方法。
背景技术
锂离子电池作为一种清洁、安全性能好、可循环利用的新能源，在过去的十几年内得到了快速的发展，国家也曾提出加大对锂电池等新型能源的研发与投入，以降低由于燃烧煤、石油的等能源带来的环境污染。随着锂离子电池的快速发展，其使用范围也越来越广，同时对电池的能量密度、使用温度范围等提出了越来越高的要求。现阶段小型商品锂离子电池的能量密度可达到200-220Wh/kg，在-20℃下0.2C放电效率约为90，在-40℃下0.2C放电效率不到30，严重限制了电池的使用范围，尤其在寒冷地区。
目前锂离子电池的综合性能在某些方面尚不能满足应用的需求，单体电池或者成组电池的能量密度在进一步提高，而在某些特定条件下，既能满足能量密度也具有良好的低温性能，目前市场上没有类似的产品。因此开发较高能量密度、低温性能优异、较长循环寿命的锂离子电池体系显得特别重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温锂离子电池及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，
一种低温锂离子电池，包括锂离子电池包装盒、正极片、负极片、设置在正极片与负极片之间的隔离膜和填充在包装盒内部的电解液，所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体外侧的正极活性浆料，正极活性浆料为正极活性物质、导电剂和粘结剂的混合物料，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体外侧的负极活性浆料，所述隔离膜以微孔隔膜为基材，在微孔隔膜的两平面上分别设有导电涂层，所述导电涂层采用碳管和片状石墨为主体的碳材料，所述电解液以六氟磷酸锂的碳酸酯溶剂为主体。
进一步的，所述电解液由以下重量百分比的物质组成：碳酸乙烯酯30-60%、碳酸二甲酯30-60%、六氟磷酸锂5-10%、氟代碳酸乙烯酯2-5%、六甲基二硅胺烷2-5%、甲酸甲酯1-5%。按重量比分别取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯，在湿度小于1％的条件下充分混合均匀，配置成电解液溶剂，然后分3次次加入六氟磷酸锂，待电解质盐充分溶解；在搅拌的条件下，依次加入氟代碳酸乙烯酯、六甲基二硅胺烷%、甲酸甲酯，搅拌即得电解液。
进一步的，所述导电涂层烘干后厚度为1-5μm；所述导电涂层的浆料按重量百分比计量下列组分，粘结剂1-10%、分散剂1-5%、溶剂75-87%和碳材料5-20%，所述碳材料为重量比为1：1-1：5的碳管和片状石墨，所述粘结剂为重量比为1：1：1-2：3：5的羟丙基甲基纤维素、丁苯橡胶乳、聚氧化乙烯；所述分散剂为重量比为1：1-1：5的改性聚氧乙烯醚和聚乙烯吡咯烷酮；所述溶剂为水。
进一步的，所述正极集流体为铝箔，且厚度为10μm；所述导电剂为石墨、石墨烯、碳纤维、碳纳米管和科琴黑中的一种或几种；所述粘结剂为槐豆胶和槐豆胶衍生物，槐豆胶衍生物为四硼酸钠交联改性槐豆胶、重铬酸钠交联改性槐豆胶、氯乙酸羧甲基化槐豆胶、环氧乙烷轻乙基化槐豆胶、环氧丙烷经丙基化槐豆胶中的一种或几种，正极活性物质为LiMnz04、LiFeP04、LiCoO2、LiNi0.5Mn1.5O4和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2中的一种或多种；
所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为(90-110):(5-15):(5-15)。
进一步的，所述负极集流体为铜箔，且厚度为8μm；所述负极活性浆料包括碳纳米管、还原型膨胀石墨、聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和络合剂，所述络合剂为乙二胺四乙酸、磺基水杨酸、乙酰丙酮中的一种或多种。
进一步的，一种低温锂离子电池的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、制备锂离子电池正极片；
S2、制备锂离子电池负极片；
S3、利用正极片和负极片制备锂离子电池的电芯；
S4、对制备好的电芯进行极耳焊接；
S5、利用锂离子电池包装盒对极耳焊接后的电芯进行封装，并往包装盒内部注入电解液；
S6、依次经过化成、老化、终封工序制备出理离子电池。
进一步的，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、准备正极集流体；
S12、将正极活性物质、导电剂和粘结剂混合，得到活性物质浆料；
S13、将活性物质浆料经真空脱泡后涂覆在铝箔表面，进行真空干燥，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极片，其中真空干燥温度为80-110℃，真空干燥时间为7-11h。
进一步的，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、准备负极集流体；
S22、制备含有晶型为层状结构的负极活性材料的负极活性浆料，将负极活性浆料均匀分布在负极集流体上，干燥后经一次冷压、切片制得负极片；
S23、利用旋转喷涂方法使用溶剂对负极片进行浸润处理；
S24、经干燥、二次冷压制得锂离子电池负极片。
进一步的，所述步骤S23中浸润处理采用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、丙酮、乙醚中的一种或几种。
进一步的，所述步骤S23中浸润处理中采用的溶剂量为负极活性材料质量的10-25%。
进一步的，所述步骤S3的制备方式为卷绕制备方式，将在制备锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片之间放置隔离膜，然后将锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片卷绕成电芯。
正极片采用改性槐豆胶作为粘结剂，在保持基本性能的基础上，降低正极材料在循环过程中的容量衰减以及电压衰减，降低电池生产的投资成本，而且因为其溶剂是水，减少了因止极配料使用NMP有机溶剂造成的环境污染及对身体的危害。
负极片经溶剂浸润处理和二次冷压后，积蓄的残余应力相比一次冷压后减小，因此在锂离子电池的制备过程中，从冷压到分容的负极片膨胀减小，电池厚度降低，电池能量密度提高。在后续的充放电循环过程中，由于负极片的膨胀减小，负极活性材料颗粒间接触更紧密，接触不良导致的极化减小，锂离子电池的循环性能得到改善。
利用上述方法制备而成的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用碳管和片状石墨为主体的碳材料形成的隔离膜与以六氟磷酸锂的碳酸酯溶剂为主体电解液进行相互配合，使得锂离子电池工作温度范围为-40-50℃，低温性能良好，安全性能好。本发明的锂离子电池使用范围广，在温度较低的环境中能发挥良好的充放电性能，同时适合于对能量密度要求高的设备；电池厚度降低，电池能量密度提高，锂离子电池的循环性能得到改善；电池负极采用水系混料工艺，大大降低了对环境的污染，同时也降低了电池的制作成本。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种低温锂离子电池，包括锂离子电池包装盒、正极片、负极片、设置在正极片与负极片之间的隔离膜和填充在包装盒内部的电解液，所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体外侧的正极活性浆料，正极活性浆料为正极活性物质、导电剂和粘结剂的混合物料，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体外侧的负极活性浆料，所述隔离膜以微孔隔膜为基材，在微孔隔膜的两平面上分别设有导电涂层，所述导电涂层采用碳管和片状石墨为主体的碳材料，所述电解液以六氟磷酸锂的碳酸酯溶剂为主体。
所述电解液由以下重量百分比的物质组成：碳酸乙烯酯40%、碳酸二甲酯40%、六氟磷酸锂5%、氟代碳酸乙烯酯5%、六甲基二硅胺烷5%、甲酸甲酯5%。按重量比分别取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯，在湿度小于1％的条件下充分混合均匀，配置成电解液溶剂，然后分3次加入六氟磷酸锂，充分溶解；在搅拌的条件下，依次加入氟代碳酸乙烯酯、六甲基二硅胺烷、甲酸甲酯，搅拌即得电解液。
所述导电涂层烘干后厚度为2μm；所述导电涂层的浆料按重量百分比计量下列组分，粘结剂9%、分散剂4%、溶剂80%和碳材料7%，所述碳材料为重量比为1：5的碳管和片状石墨，所述粘结剂为重量比为2：3：5的羟丙基甲基纤维素、丁苯橡胶乳、聚氧化乙烯；所述分散剂为重量比为1：5的改性聚氧乙烯醚和聚乙烯吡咯烷酮；所述溶剂为水。
所述正极集流体为铝箔，且厚度为10μm；所述导电剂为石墨和石墨烯；所述粘结剂为槐豆胶和槐豆胶衍生物，槐豆胶衍生物为四硼酸钠交联改性槐豆胶，正极活性物质为LiMnz04；
所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为90:5:5。
所述负极集流体为铜箔，且厚度为8μm；所述负极活性浆料包括碳纳米管、还原型膨胀石墨、聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和络合剂，所述络合剂为乙二胺四乙酸、磺基水杨酸、乙酰丙酮中的一种或多种，所述步骤S23中浸润处理采用的溶剂为甲醇和乙醇。
一种低温锂离子电池的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、制备锂离子电池正极片；
S2、制备锂离子电池负极片；
S3、利用正极片和负极片制备锂离子电池的电芯；
S4、对制备好的电芯进行极耳焊接；
S5、利用锂离子电池包装盒对极耳焊接后的电芯进行封装，并往包装盒内部注入电解液；
S6、依次经过化成、老化、终封工序制备出理离子电池。
所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、准备正极集流体；
S12、将正极活性物质、导电剂和粘结剂混合，得到活性物质浆料；
S13、将活性物质浆料经真空脱泡后涂覆在铝箔表面，进行真空干燥，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极片，其中真空干燥温度为80-110℃，真空干燥时间为7-11h。
所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、准备负极集流体；
S22、制备含有晶型为层状结构的负极活性材料的负极活性浆料，将负极活性浆料均匀分布在负极集流体上，干燥后经一次冷压、切片制得负极片；
S23、利用旋转喷涂方法使用溶剂对负极片进行浸润处理；
S24、经干燥、二次冷压制得锂离子电池负极片。
所述步骤S23中浸润处理中采用的溶剂量为负极活性材料质量的10%。
所述步骤S3的制备方式为卷绕制备方式，将在制备锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片之间放置隔离膜，然后将锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片卷绕成电芯。
实施例2
一种低温锂离子电池，包括锂离子电池包装盒、正极片、负极片、设置在正极片与负极片之间的隔离膜和填充在包装盒内部的电解液，所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体外侧的正极活性浆料，正极活性浆料为正极活性物质、导电剂和粘结剂的混合物料，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体外侧的负极活性浆料，所述隔离膜以微孔隔膜为基材，在微孔隔膜的两平面上分别设有导电涂层，所述导电涂层采用碳管和片状石墨为主体的碳材料，所述电解液以六氟磷酸锂的碳酸酯溶剂为主体。
所述电解液由以下重量百分比的物质组成：碳酸乙烯酯30%、碳酸二甲酯55%、六氟磷酸锂5%、氟代碳酸乙烯酯2%、六甲基二硅胺烷3%、甲酸甲酯5%。按重量比分别取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯，在湿度小于1％的条件下充分混合均匀，配置成电解液溶剂，然后分3次加入六氟磷酸锂，充分溶解；在搅拌的条件下，依次加入氟代碳酸乙烯酯、六甲基二硅胺烷、甲酸甲酯，搅拌即得电解液。
所述导电涂层烘干后厚度为1μm；所述导电涂层的浆料按重量百分比计量下列组分，粘结剂10%、分散剂5%、溶剂75%和碳材料10%，所述碳材料为重量比为1：1的碳管和片状石墨，所述粘结剂为重量比为1：1：1的羟丙基甲基纤维素、丁苯橡胶乳、聚氧化乙烯；所述分散剂为重量比为1：1的改性聚氧乙烯醚和聚乙烯吡咯烷酮；所述溶剂为水。
所述正极集流体为铝箔，且厚度为10μm；所述导电剂为石墨和碳纤维；所述粘结剂为槐豆胶和槐豆胶衍生物，槐豆胶衍生物为重铬酸钠交联改性槐豆胶，正极活性物质为LiFeP04；
所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为95:8:8。
所述负极集流体为铜箔，且厚度为8μm；所述负极活性浆料包括碳纳米管、还原型膨胀石墨、聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和络合剂，所述络合剂为乙二胺四乙酸和磺基水杨酸，所述步骤S23中浸润处理采用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇。
一种低温锂离子电池的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、制备锂离子电池正极片；
S2、制备锂离子电池负极片；
S3、利用正极片和负极片制备锂离子电池的电芯；
S4、对制备好的电芯进行极耳焊接；
S5、利用锂离子电池包装盒对极耳焊接后的电芯进行封装，并往包装盒内部注入电解液；
S6、依次经过化成、老化、终封工序制备出理离子电池。
所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、准备正极集流体；
S12、将正极活性物质、导电剂和粘结剂混合，得到活性物质浆料；
S13、将活性物质浆料经真空脱泡后涂覆在铝箔表面，进行真空干燥，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极片，其中真空干燥温度为80-110℃，真空干燥时间为7-11h。
所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、准备负极集流体；
S22、制备含有晶型为层状结构的负极活性材料的负极活性浆料，将负极活性浆料均匀分布在负极集流体上，干燥后经一次冷压、切片制得负极片；
S23、利用旋转喷涂方法使用溶剂对负极片进行浸润处理；
S24、经干燥、二次冷压制得锂离子电池负极片。
所述步骤S23中浸润处理中采用的溶剂量为负极活性材料质量的25%。
所述步骤S3的制备方式为卷绕制备方式，将在制备锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片之间放置隔离膜，然后将锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片卷绕成电芯。
实施例3
一种低温锂离子电池，包括锂离子电池包装盒、正极片、负极片、设置在正极片与负极片之间的隔离膜和填充在包装盒内部的电解液，所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体外侧的正极活性浆料，正极活性浆料为正极活性物质、导电剂和粘结剂的混合物料，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体外侧的负极活性浆料，所述隔离膜以微孔隔膜为基材，在微孔隔膜的两平面上分别设有导电涂层，所述导电涂层采用碳管和片状石墨为主体的碳材料，所述电解液以六氟磷酸锂的碳酸酯溶剂为主体。
所述电解液由以下重量百分比的物质组成：碳酸乙烯酯55%、碳酸二甲酯30%、六氟磷酸锂10%、氟代碳酸乙烯酯2%、六甲基二硅胺烷2%、甲酸甲酯1%。按重量比分别取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯，在湿度小于1％的条件下充分混合均匀，配置成电解液溶剂，然后分3次加入六氟磷酸锂，充分溶解；在搅拌的条件下，依次加入氟代碳酸乙烯酯、六甲基二硅胺烷、甲酸甲酯，搅拌即得电解液。
所述导电涂层烘干后厚度为3μm；所述导电涂层的浆料按重量百分比计量下列组分，粘结剂7%、分散剂3%、溶剂82%和碳材料8%，所述碳材料为重量比为1：4的碳管和片状石墨，所述粘结剂为重量比为2：3：5的羟丙基甲基纤维素、丁苯橡胶乳、聚氧化乙烯；所述分散剂为重量比为1：4的改性聚氧乙烯醚和聚乙烯吡咯烷酮；所述溶剂为水。
所述正极集流体为铝箔，且厚度为10μm；所述导电剂为石墨、碳纳米管和科琴黑；所述粘结剂为槐豆胶和槐豆胶衍生物，槐豆胶衍生物为氯乙酸羧甲基化槐豆胶，正极活性物质为LiMnz04、LiFeP04和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的混合物；
所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为100:10:10。
所述负极集流体为铜箔，且厚度为8μm；所述负极活性浆料包括碳纳米管、还原型膨胀石墨、聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和络合剂，所述络合剂为乙二胺四乙酸和磺基水杨酸的混合物，所述步骤S23中浸润处理采用的溶剂为异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯和碳酸二乙酯的混合物。
一种低温锂离子电池的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、制备锂离子电池正极片；
S2、制备锂离子电池负极片；
S3、利用正极片和负极片制备锂离子电池的电芯；
S4、对制备好的电芯进行极耳焊接；
S5、利用锂离子电池包装盒对极耳焊接后的电芯进行封装，并往包装盒内部注入电解液；
S6、依次经过化成、老化、终封工序制备出理离子电池。
所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、准备正极集流体；
S12、将正极活性物质、导电剂和粘结剂混合，得到活性物质浆料；
S13、将活性物质浆料经真空脱泡后涂覆在铝箔表面，进行真空干燥，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极片，其中真空干燥温度为80-110℃，真空干燥时间为7-11h。
所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、准备负极集流体；
S22、制备含有晶型为层状结构的负极活性材料的负极活性浆料，将负极活性浆料均匀分布在负极集流体上，干燥后经一次冷压、切片制得负极片；
S23、利用旋转喷涂方法使用溶剂对负极片进行浸润处理；
S24、经干燥、二次冷压制得锂离子电池负极片。
所述步骤S23中浸润处理中采用的溶剂量为负极活性材料质量的20%。
所述步骤S3的制备方式为卷绕制备方式，将在制备锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片之间放置隔离膜，然后将锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片卷绕成电芯。
实施例4
一种低温锂离子电池，包括锂离子电池包装盒、正极片、负极片、设置在正极片与负极片之间的隔离膜和填充在包装盒内部的电解液，所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体外侧的正极活性浆料，正极活性浆料为正极活性物质、导电剂和粘结剂的混合物料，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体外侧的负极活性浆料，所述隔离膜以微孔隔膜为基材，在微孔隔膜的两平面上分别设有导电涂层，所述导电涂层采用碳管和片状石墨为主体的碳材料，所述电解液以六氟磷酸锂的碳酸酯溶剂为主体。
所述电解液由以下重量百分比的物质组成：碳酸乙烯酯30%、碳酸二甲酯55%、六氟磷酸锂5%、氟代碳酸乙烯酯2%、六甲基二硅胺烷3%、甲酸甲酯5%。按重量比分别取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯，在湿度小于1％的条件下充分混合均匀，配置成电解液溶剂，然后分3次加入六氟磷酸锂，充分溶解；在搅拌的条件下，依次加入氟代碳酸乙烯酯、六甲基二硅胺烷、甲酸甲酯，搅拌即得电解液。
所述导电涂层烘干后厚度为1μm；所述导电涂层的浆料按重量百分比计量下列组分，粘结剂10%、分散剂5%、溶剂75%和碳材料10%，所述碳材料为重量比为1：1的碳管和片状石墨，所述粘结剂为重量比为1：1：1的羟丙基甲基纤维素、丁苯橡胶乳、聚氧化乙烯；所述分散剂为重量比为1：1的改性聚氧乙烯醚和聚乙烯吡咯烷酮；所述溶剂为水。
所述正极集流体为铝箔，且厚度为10μm；所述导电剂为碳纤维、碳纳米管和科琴黑中的混合物；所述粘结剂为槐豆胶和槐豆胶衍生物，槐豆胶衍生物为四硼酸钠交联改性槐豆胶和重铬酸钠交联改性槐豆胶，正极活性物质为LiMnz04、LiNi0.5Mn1.5O4和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的混合物；
所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为105:13:13。
所述负极集流体为铜箔，且厚度为8μm；所述负极活性浆料包括碳纳米管、还原型膨胀石墨、聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和络合剂，所述络合剂为磺基水杨酸和乙酰丙酮的混合物，所述步骤S23中浸润处理采用的溶剂为碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、丙酮、乙醚的混合物。
一种低温锂离子电池的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、制备锂离子电池正极片；
S2、制备锂离子电池负极片；
S3、利用正极片和负极片制备锂离子电池的电芯；
S4、对制备好的电芯进行极耳焊接；
S5、利用锂离子电池包装盒对极耳焊接后的电芯进行封装，并往包装盒内部注入电解液；
S6、依次经过化成、老化、终封工序制备出理离子电池。
所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、准备正极集流体；
S12、将正极活性物质、导电剂和粘结剂混合，得到活性物质浆料；
S13、将活性物质浆料经真空脱泡后涂覆在铝箔表面，进行真空干燥，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极片，其中真空干燥温度为80-110℃，真空干燥时间为7-11h。
所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、准备负极集流体；
S22、制备含有晶型为层状结构的负极活性材料的负极活性浆料，将负极活性浆料均匀分布在负极集流体上，干燥后经一次冷压、切片制得负极片；
S23、利用旋转喷涂方法使用溶剂对负极片进行浸润处理；
S24、经干燥、二次冷压制得锂离子电池负极片。
所述步骤S23中浸润处理中采用的溶剂量为负极活性材料质量的10-25%。
所述步骤S3的制备方式为卷绕制备方式，将在制备锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片之间放置隔离膜，然后将锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片卷绕成电芯。
实施例5
一种低温锂离子电池，包括锂离子电池包装盒、正极片、负极片、设置在正极片与负极片之间的隔离膜和填充在包装盒内部的电解液，所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体外侧的正极活性浆料，正极活性浆料为正极活性物质、导电剂和粘结剂的混合物料，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体外侧的负极活性浆料，所述隔离膜以微孔隔膜为基材，在微孔隔膜的两平面上分别设有导电涂层，所述导电涂层采用碳管和片状石墨为主体的碳材料，所述电解液以六氟磷酸锂的碳酸酯溶剂为主体。
所述电解液由以下重量百分比的物质组成：碳酸乙烯酯55%、碳酸二甲酯30%、六氟磷酸锂9%、LiN(SO2C2F5) 1%、氟代碳酸乙烯酯2%、1,3-丙烷磺内酯1%、六甲基二硅胺烷1%、甲酸甲酯1%。按重量比分别取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯，在湿度小于1％的条件下充分混合均匀，配置成电解液溶剂，然后分3次加入六氟磷酸锂，充分溶解；在搅拌的条件下，依次加入氟代碳酸乙烯酯、六甲基二硅胺烷、甲酸甲酯，搅拌即得电解液。
所述导电涂层烘干后厚度为3μm；所述导电涂层的浆料按重量百分比计量下列组分，粘结剂7%、分散剂3%、溶剂82%和碳材料8%，所述碳材料为重量比为1：4的碳管和片状石墨，所述粘结剂为重量比为2：3：5的羟丙基甲基纤维素、丁苯橡胶乳、聚氧化乙烯；所述分散剂为重量比为1：4的改性聚氧乙烯醚和聚乙烯吡咯烷酮；所述溶剂为水。
所述正极集流体为铝箔，且厚度为10μm；所述导电剂为石墨、石墨烯、碳纤维、碳纳米管和科琴黑的混合物；所述粘结剂为槐豆胶和槐豆胶衍生物，槐豆胶衍生物为四硼酸钠交联改性槐豆胶、重铬酸钠交联改性槐豆胶、氯乙酸羧甲基化槐豆胶、环氧乙烷轻乙基化槐豆胶和环氧丙烷经丙基化槐豆胶的混合物，正极活性物质为LiMnz04、LiFeP04、LiNi0.5Mn1.5O4和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的混合物；
所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为110:15:15。
所述负极集流体为铜箔，且厚度为8μm；所述负极活性浆料包括碳纳米管、还原型膨胀石墨、聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和络合剂，所述络合剂为乙二胺四乙酸、磺基水杨酸、乙酰丙酮的混合物，所述步骤S23中浸润处理采用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮和乙醚的混合物。
一种低温锂离子电池的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、制备锂离子电池正极片；
S2、制备锂离子电池负极片；
S3、利用正极片和负极片制备锂离子电池的电芯；
S4、对制备好的电芯进行极耳焊接；
S5、利用锂离子电池包装盒对极耳焊接后的电芯进行封装，并往包装盒内部注入电解液；
S6、依次经过化成、老化、终封工序制备出理离子电池。
所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、准备正极集流体；
S12、将正极活性物质、导电剂和粘结剂混合，得到活性物质浆料；
S13、将活性物质浆料经真空脱泡后涂覆在铝箔表面，进行真空干燥，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极片，其中真空干燥温度为80-110℃，真空干燥时间为7-11h。
所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、准备负极集流体；
S22、制备含有晶型为层状结构的负极活性材料的负极活性浆料，将负极活性浆料均匀分布在负极集流体上，干燥后经一次冷压、切片制得负极片；
S23、利用旋转喷涂方法使用溶剂对负极片进行浸润处理；
S24、经干燥、二次冷压制得锂离子电池负极片。
所述步骤S23中浸润处理中采用的溶剂量为负极活性材料质量的10-25%。
所述步骤S3的制备方式为卷绕制备方式，将在制备锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片之间放置隔离膜，然后将锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片卷绕成电芯。
锂离子电池耐低温性能测试
。
从上面表格可以看出，本发明锂离子电池耐低温性能优异。
电池初始体积能量密度测试
用高度规测试锂离子电池在3.85V时的厚度，然后在25℃下，以0.5C恒定电流将锂离子电池充电至4.35V，再进一步以4.35V恒定电压充电至电流为0.05C，然后以0.5C的恒定电流将锂离子电池放电至3.0V，仪器记录放电过程能量数据。
锂离子电池初始能量密度计算公式为:
初始能量密度(Wh/L) =[首次放电能量(Wh)/电池长度(mm)/电池初始厚度(mm)/电池宽度(mm)*1000000]，其中，电池长度均为80mm,宽度均为35mm。
电池容量保持率测试
在25℃下，以0.5C恒定电流将埋离子电池充电至4.35V，然后再进一步以4.35V恒定电压充电至电流为0.05C，然后以0.5C的恒定电流将理离子电池放电至3.0V，此次放电容量为锂离子电池的首次放电容量。按以上充放电方式，在循环过程中记录每次循环的放电容量。
锂离子电池的容量保持率按下式计算:
N次循环容量保持率(%)=[第N次循环放电容量/首次放电容量」*100%
循环后电池膨胀率
循环后电池膨胀率按以下公式计算:循环后电池膨胀率(%)=[(循环后电池厚度-分容后电池厚度)/分容后电池厚度]*100%，其中，电池厚度用高度规测试，电池膨胀率水平代表着组成电池的正负极片的膨胀率水平。
。
由上表可得知：负极片经溶剂浸润处理和二次冷压后，积蓄的残余应力相比一次冷压后减小，在锂离子电池的制备过程中，从冷压到分容的负极片膨胀减小，电池厚度降低，电池能量密度提高。在后续的充放电循环过程中，由于负极片的膨胀减小，负极活性材料颗粒间接触更紧密，接触不良导致的极化减小，锂离子电池的循环性能得到改善。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种低温锂离子电池，包括锂离子电池包装盒、正极片、负极片、设置在正极片与负极片之间的隔离膜和填充在包装盒内部的电解液，所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体外侧的正极活性浆料，正极活性浆料为正极活性物质、导电剂和粘结剂的混合物料，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体外侧的负极活性浆料，其特征在于：所述隔离膜以微孔隔膜为基材，在微孔隔膜的两平面上分别设有导电涂层，所述导电涂层采用碳管和片状石墨为主体的碳材料，所述电解液以六氟磷酸锂的碳酸酯溶剂为主体。
2.根据权利要求1所述的一种低温锂离子电池，其特征在于：所述电解液由以下重量百分比的物质组成：碳酸乙烯酯30-60%、碳酸二甲酯30-60%、六氟磷酸锂5-10%、氟代碳酸乙烯酯2-5%、六甲基二硅胺烷2-5%、甲酸甲酯1-5%。
3.根据权利要求1所述的一种低温锂离子电池，其特征在于：所述导电涂层烘干后厚度为1-5μm；所述导电涂层的浆料按重量百分比计量下列组分，粘结剂1-10%、分散剂1-5%、溶剂75-87%和碳材料5-20%，所述碳材料为重量比为1：1-1：5的碳管和片状石墨，所述粘结剂为重量比为1：1：1-2：3：5的羟丙基甲基纤维素、丁苯橡胶乳、聚氧化乙烯；所述分散剂为重量比为1：1-1：5的改性聚氧乙烯醚和聚乙烯吡咯烷酮；所述溶剂为水。
4.根据权利要求1所述的一种低温锂离子电池，其特征在于：所述正极集流体为铝箔，且厚度为8-12μm；
所述导电剂为石墨、石墨烯、碳纤维、碳纳米管中的一种或几种；
所述粘结剂为四硼酸钠交联改性槐豆胶、重铬酸钠交联改性槐豆胶、氯乙酸羧甲基化槐豆胶、环氧乙烷轻乙基化槐豆胶、环氧丙烷经丙基化槐豆胶中的一种或几种；
正极活性物质为LiMnz04、LiFeP04、LiCoO2、LiNi0.5Mn1.5O4和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2中的一种或多种；
所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为(90-110):(5-15):(5-15)。
5.根据权利要求1所述的一种低温锂离子电池，其特征在于：所述负极集流体为铜箔，且厚度为8μm；所述负极活性浆料包括碳纳米管、还原型膨胀石墨、聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和络合剂，所述络合剂为乙二胺四乙酸、磺基水杨酸、乙酰丙酮中的一种或多种。
6.一种低温锂离子电池的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、制备锂离子电池正极片；
S2、制备锂离子电池负极片；
S3、利用正极片和负极片制备锂离子电池的电芯；
S4、对制备好的电芯进行极耳焊接；
S5、利用锂离子电池包装盒对极耳焊接后的电芯进行封装，并往包装盒内部注入电解液；
S6、依次经过化成、老化、终封工序制备出理离子电池。
7.根据权利要求6所述的一种低温锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、准备正极集流体；
S12、将正极活性物质、导电剂和粘结剂混合，得到活性物质浆料；
S13、将活性物质浆料经真空脱泡后涂覆在铝箔表面，进行真空干燥，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极片，其中真空干燥温度为80-110℃，真空干燥时间为7-11h。
8.根据权利要求6所述的一种低温锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、准备负极集流体；
S22、制备含有晶型为层状结构的负极活性材料的负极活性浆料，将负极活性浆料均匀分布在负极集流体上，干燥后经一次冷压、切片制得负极片；
S23、利用旋转喷涂方法使用溶剂对负极片进行浸润处理；
S24、经干燥、二次冷压制得锂离子电池负极片。
9.根据权利要求8所述的一种低温锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S23中浸润处理中采用的溶剂量为负极活性材料质量的10-25%。
10.根据权利要求6所述的一种低温锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S3的制备方式为卷绕制备方式，将在制备锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片之间放置隔离膜，然后将锂离子电池正极片和制备锂离子电池负极片卷绕成电芯。
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