CN113178623B - 一种低温倍率型动力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倍率型动力锂离子电池及其制备方法，所述方法步骤如下：一、制备复合正极材料碳融合二次粒子；二、制备表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子负极材料；三、制备正极片；四、制备负极片；五、低温电解液的配制；六、将符合工艺标准的正负极片按尺寸要求分切后真空烘烤，将烘烤后的极片按尺寸位置焊接极耳，焊接后复合隔膜纸卷绕后，组装成型，注入配置好的低温电解液；七、电池按规格要求封装，经活化及老化工艺后，制成低温倍率型动力锂离子电池。本发明的低温倍率型动力锂离子电池可以实现低温‑40℃10C倍率持续放电能力，低温‑40℃0.2C倍率正常充电能力，满足极寒低温下对锂离子电池充放电能力的要求。

Description

一种低温倍率型动力锂离子电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低温倍率型动力锂离子电池及其制备方法。
背景技术
目前，锂离子二次电池在3C电子、储能、新能源车等行业的广泛应用，给人们的日常生活带来极大的便利。锂离子二次电池以能量密度大、电压高、自放电小等优异的电化学性能，占据着电动工具、低速代步车、电动叉车、电动HEV/PHEV/EV车、通讯基站、风光互补储能系统等大部分的市场份额。在上述的使用领域中，低温寒冷地区的使用效能大为降低，表现电池可放出的电量下降严重，放电功率下降，导致产品在低温寒冷地区正常使用存在问题或根本不能使用，这一问题一直是锂离子电池开发者面临的难题。当温度降至-20℃，锂离子电池的放电容量和工作电压都会降低，当温度降低至-40℃，锂离子电池的使用性能恶化严重，电池已无法满足正常使用的要求。锂离子电池低温使用存在如下问题：(1)充电困难，充电效率低；(2)放不出电，可放出的电量缩减至50％以下；(3)低温充放电对电池使用寿命影响较大，寿命降至常温使用时的30％左右。上述问题的产生主要是以下方面的因素导致：(1)低温下电解液的离子电导率降低，电解液粘度增加较快；(2)低温下电极表面SEI膜增厚，阻抗增大明显；(3)低温下锂离子在电极材料中扩散速度减慢。综合上述的影响因素，锂离子电池低温充放电性能的提升，必须从多个角度出发，找到主要问题的主要方面，系统化的电池设计，多维度的参数考量才能将锂离子电池低温性能进行提升。
发明内容
鉴于上述现有的技术问题，本发明的目的是提供一种低温倍率型动力锂离子电池及其制备方法。本发明从以下三个方面来提升低温环境下锂离子电池综合性能：(1)采用优化结构设计的正负极材料，提高低温环境下锂离子的扩散速度，有效降低浓差极化，提高放电电压区间；(2)采用优化的电解液配方，提升低温环境下锂离子的迁移速率，降低欧姆阻抗；(3)采用合理配方及极片孔隙率设计来优化极片参数保证锂离子电池低温环境下性能的提升。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种低温倍率型动力锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备复合正极材料碳融合二次粒子：将复合正极材料、粘结剂、复合导电浆料按比例加入到真空高速搅拌机搅拌，喷雾造粒后得到复合正极材料二次粒子；将复合正极材料二次粒子在气氛炉中进行低温裂解，得到复合正极材料碳融合二次粒子。
本步骤中，搅拌时间为3～8h，裂解温度控制在300～400℃，加热时间控制在1～3h；复合正极材料是指不同正极材料按优化配比进行复合，是指小粒径单晶镍钴锰酸锂LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(811型)、小粒径单晶镍钴锰酸锂LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(622型)、多晶镍钴锰酸锂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(523型)、高倍率钴酸锂LiCoO2、纳米磷酸铁锂LiFePO4按0.5～1：2～3：0.5～1：1：2的质量比得到的复合正极材料；复合导电浆料是指石墨烯、碳纳米管按0.5～1:1～2的质量比形成的混合溶液；粘结剂包括但不限于以下各项：SBR乳液(丁苯橡胶)、PAA乳液(聚丙烯酸)、PVDF(聚偏氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)其中的一种；复合正极材料、粘结剂、复合导电浆料的质量比为1:0.01～0.05：0.01～0.02。
步骤二、制备表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子负极材料：将纳米钛酸锂Li4Ti5O12、石墨二次粒子、粘结剂按比例加入到真空高速搅拌机搅拌，喷雾造粒后得到复合粒子；将复合粒子在气氛炉中进行低温裂解，得到表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子。
本步骤中，搅拌时间为3～10h，裂解温度控制在400～500℃，加热时间控制在2～5h；石墨二次粒子包括但不限于以下各项：石油焦基石墨二次粒子、针状焦基石墨二次粒子、天然石墨基二次粒子其中的一种；粘结剂包括但不限于以下各项：SBR乳液(丁苯橡胶)、PAA乳液(聚丙烯酸)、PVDF(聚偏氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)其中的一种；纳米钛酸锂、石墨二次粒子、粘结剂的质量比为0.01～0.05:1:0.01～0.05。
步骤三、制备正极片：将制备得到的复合正极材料碳融合二次粒子、导电炭黑、粘结剂、有机溶剂按1：0.01～0.03：0.01～0.03：0.3～0.5的质量比加入到真空高速搅拌机经合浆，涂布在铝集流体上，制备得到符合工艺标准的正极片。
本步骤中，粘结剂为PVDF(聚偏氟乙烯)，有机溶剂为NMP(N-甲基吡咯烷酮)；涂布面密度控制在12～18mg/cm2，辊压时活性物质层体积密度控制在3.3～3.6g/cm3。
步骤四、制备负极片：将制备得到的表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子、导电剂、导电石墨、粘结剂、分散剂、水H2O按1：0.005～0.03：0.005～0.03：0.01～0.03：0.01～0.03：0.8～1.4的质量比加入到真空高速搅拌机经合浆，涂布在铜集流体上，制备得到符合工艺标准的负极片。
本步骤中，导电剂为炭黑，粘结剂为SBR(丁苯橡胶)，分散剂为CMC(羧甲基纤维素钠)；涂布面密度控制在7～9mg/cm2，辊压时活性物质层体积密度控制在1.55～1.65g/cm3。
步骤五、低温电解液的配制：将溶剂、锂盐、添加剂按如下质量百分比进行配制：六氟磷酸锂LiPF6占比14～16％、双氟磺酰亚胺锂LiFSI占比2～4％、碳酸乙烯酯EC占比15～25％、碳酸丙烯酯PC占比10～15％、碳酸甲乙酯EMC占比15～30％、乙酸乙酯EA占比25～40％、氟代碳酸乙烯酯FEC占比2～3％、三(三甲基硅烷)磷酸酯TMSP占比2～3％。
步骤六、将制备得到的符合工艺标准的正负极片按尺寸要求分切后真空烘烤，将烘烤后的极片按尺寸位置焊接极耳，正负极片都采用双极耳设计，焊接后复合隔膜纸卷绕后，组装成型，注入配置好的低温电解液。
本步骤中，烘烤温度在100～160℃。
步骤七、电池按规格要求封装，经特定的活化及老化工艺后，制成低温倍率型动力锂离子电池。
本步骤中，按电池规格要求封装包括但不限于以下各项：圆柱形封装、方形铝壳封装、方形钢壳封装、铝塑复合膜方形封装；按特定的活化及老化工艺包括以下步骤：(1)电池注液封口后2h内0.5C充电2min；(2)电池通过0.05C充电至3.35～3.45V，恒压充电2h；(3)在45～55℃温度下静置48～72h；(4)电池通过0.33C充电至4.2V，0.5C放电进行容量分选。
上述方法制得的低温倍率型动力锂离子电池具有以下充放电性能：常温1C充电3C放电循环寿命测试≥2000次、低温-40℃0.2C充电1C放电循环寿命测试≥1000次、低温-40℃10C倍率放电容量保持率≥85％、低温-20℃10C倍率放电容量保持率≥95％。
以上低温倍率型动力锂离子电池制备方法中，低温倍率型动力锂离子电池充放电性能的测试方法是本专业技术工程人员所熟悉的测试方法，不进行详细的表述。
本发明中的低温是指温度降低至-40℃的环境下，后面提及的低温没有特殊说明，均是指在-40℃环境温度下，低温环境下电池综合性能指标包括低温10C倍率放电能力、低温0.2C倍率充电能力、低温0.2C充电1C放电循环寿命等。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
1、本发明制备得到的低温倍率型动力锂离子电池在低温-40℃环境下具有良好的充放电性能，满足电动工具、低速代步车、电动叉车、电动HEV/PHEV/EV车、通讯基站、风光互补储能系统等领域在极寒低温下的使用要求。
2、本发明制备得到的低温倍率型动力锂离子电池可以实现低温-40℃10C倍率持续放电能力，低温-40℃0.2C倍率正常充电能力，循环寿命长的优点，满足极寒低温下对锂离子电池充放电能力的要求。
附图说明
图1是实施例1得到的低温倍率型动力锂离子电池低温-40℃10C倍率放电曲线图。
图2是实施例1得到的低温倍率型动力锂离子电池低温-40℃3C倍率放电曲线图。
图3是实施例1得到的低温倍率型动力锂离子电池常温10C倍率放电曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1：
称取小粒径811型单晶镍钴锰酸锂500g、小粒径622型单晶镍钴锰酸锂500g、523型多晶镍钴锰酸锂1000g、高倍率钴酸锂500g、纳米磷酸铁锂500g混合机混合1h，将混合得到的复合正极材料3000g、粘结剂PVDF30g、复合导电浆料750g、NMP500g加入到真空高速搅拌机，搅拌时间为3h，喷雾造粒后在气氛炉中进行300℃低温裂解，时间1h，得到复合正极材料碳融合二次粒子；将制备得到的复合正极材料碳融合二次粒子、导电炭黑60g、粘结剂PVDF60g、NMP1200g加入到真空高速搅拌机合浆，涂布在12微米铝箔上，涂布面密度14mg/cm2，辊压后体积密度3.3g/cm3，制备得到正极片；称取纳米钛酸锂30g、石墨二次粒子1500g、PVDF30g加入到真空高速搅拌机搅拌，搅拌时间5h，喷雾造粒后得到复合粒子，在气氛炉中进行400℃低温裂解，加热时间2h，得到表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子；将表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子负极材料、导电剂炭黑15g、导电石墨15g、粘结剂SBR30g、分散剂CMC20g、水H2O1400g加入到真空高速搅拌机搅拌经合浆，涂布在8微米铜箔上，涂布面密度8mg/cm2，辊压后体积密度1.6g/cm3，制备得到负极片；按工艺标准将正负极片按尺寸要求分切后真空烘烤，温度120℃烘烤时间8h，烘烤后的极片按尺寸位置焊接双极耳，复合隔膜纸卷绕后，注入配置好的低温电解液，组装成钢壳18650型锂离子电池；然后按以下步骤活化及老化：(1)电池在注液封口后2h内0.5C充电2min；(2)电池通过0.05C充电至3.35～3.45V，恒压充电2h；(3)在45～55℃温度下静置48～72h；(4)电池通过0.33C充电至4.2V，0.5C放电进行容量分选。分容后电池进行性能测试，电池采用常温1C充电3C放电循环寿命测试，2000次循环容量保持率85％，低温-40℃0.2C充电1C放电循环寿命测试，1000次循环容量保持率83％、低温-40℃10C倍率放电容量保持率91％、低温-20℃10C倍率放电容量保持率97％。
本实施例中，低温电解液的配方如下：六氟磷酸锂LiPF6占比15％、双氟磺酰亚胺锂LiFSI占比3％、碳酸乙烯酯EC占比20％、碳酸丙烯酯PC占比12％、碳酸甲乙酯EMC占比20％、乙酸乙酯EA占比25％、氟代碳酸乙烯酯FEC占比2.5％、三(三甲基硅烷)磷酸酯TMSP占比2.5％。
实施例2：
称取小粒径811型单晶镍钴锰酸锂400g、小粒径622型单晶镍钴锰酸锂800g、523型多晶镍钴锰酸锂1200g、高倍率钴酸锂500g、纳米磷酸铁锂1000g混合机混合1h，将混合得到复合正极材料3900g、粘结剂PVDF45g、复合导电浆料1000g、NMP600g加入到真空高速搅拌机，搅拌时间为5h，喷雾造粒后在气氛炉中进行300℃低温裂解，时间1h，得到复合正极材料碳融合二次粒子；将制备得到的复合正极材料碳融合二次粒子、导电炭黑70g、粘结剂PVDF70g、NMP1700g加入到真空高速搅拌机合浆，涂布在12微米铝箔上，涂布面密度14mg/cm2，辊压后体积密度3.35g/cm3，制备得到正极片；称取纳米钛酸锂45g、石墨二次粒子1400g、PVDF40g加入到真空高速搅拌机搅拌，搅拌时间6h，喷雾造粒后得到复合粒子，在气氛炉中进行400℃低温裂解，加热时间2h，得到表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子；将表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子负极材料、导电剂炭黑18g、导电石墨18g、粘结剂SBR30g、分散剂CMC21g、水H2O1400g加入到真空高速搅拌机搅拌经合浆，涂布在8微米铜箔上，涂布面密度8.5mg/cm2，辊压后体积密度1.62g/cm3，制备得到负极片；按工艺标准将正负极片按尺寸要求分切后真空烘烤、温度120℃烘烤时间9h，烘烤后的极片按尺寸位置焊接双极耳，复合隔膜纸卷绕后，注入配置好的低温电解液，组装成钢壳18650型锂离子电池；然后按以下步骤活化及老化：(1)电池注液封口后2h内0.5C充电2min；(2)电池通过0.05C充电至3.35～3.45V，恒压充电2h；(3)在45～55℃温度下静置48～72h；(4)电池通过0.33C充电至4.2V，0.5C放电进行容量分选。分容后电池进行性能测试，电池采用常温1C充电3C放电循环寿命测试，2000次循环容量保持率86％，低温-40℃0.2C充电1C放电循环寿命测试，1000次循环容量保持率82％、低温-40℃10C倍率放电容量保持率90％、低温-20℃10C倍率放电容量保持率96％。
本实施例中，低温电解液的配方如下：六氟磷酸锂LiPF6占比16％、双氟磺酰亚胺锂LiFSI占比2％、碳酸乙烯酯EC占比16％、碳酸丙烯酯PC占比10％、碳酸甲乙酯EMC占比15％、乙酸乙酯EA占比36％、氟代碳酸乙烯酯FEC占比2％、三(三甲基硅烷)磷酸酯TMSP占比3％。
实施例3：
称取小粒径811型单晶镍钴锰酸锂1000g、小粒径622型单晶镍钴锰酸锂500g、523型多晶镍钴锰酸锂1000g、高倍率钴酸锂1000g、纳米磷酸铁锂500g混合机混合2h，将混合得到复合正极材料4000g、粘结剂PVDF46g、复合导电浆料1050g、NMP500g加入到真空高速搅拌机，搅拌时间为4h，喷雾造粒后在气氛炉中进行350℃低温裂解，时间1.5h，得到复合正极材料碳融合二次粒子；将制备得到的复合正极材料碳融合二次粒子、导电炭黑69g、粘结剂PVDF70g、NMP1600g加入到真空高速搅拌机合浆，涂布在12微米铝箔上，涂布面密度15mg/cm2，辊压后体积密度3.4g/cm3，制备得到正极片；称取纳米钛酸锂50g、石墨二次粒子1600g、PVDF35g加入到真空高速搅拌机搅拌，搅拌时间4h，喷雾造粒后得到复合粒子，在气氛炉中进行450℃低温裂解，加热时间2h，得到表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子；将表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子负极材料、导电剂炭黑14g、导电石墨16g、粘结剂SBR30g、分散剂CMC20g、水H2O1900g加入到真空高速搅拌机搅拌经合浆，涂布在8微米铜箔上，涂布面密度8mg/cm2，辊压后体积密度1.6g/cm3，制备得到负极片；按工艺标准将正负极片按尺寸要求分切后、真空烘烤、温度120℃烘烤时间8h，烘烤后的极片按尺寸位置焊接双极耳，复合隔膜纸卷绕后，注入配置好的低温电解液，组装成钢壳18650型锂离子电池；然后按以下步骤活化及老化：(1)电池在注液封口后2h内0.5C充电2min；(2)电池通过0.05C充电至3.35～3.45V，恒压充电2h；(3)在45～55℃温度下静置48～72h；(4)电池通过0.33C充电至4.2V，0.5C放电进行容量分选。分容后电池进行性能测试，电池采用常温1C充电3C放电循环寿命测试，2000次循环容量保持率83％，低温-40℃0.2C充电1C放电循环寿命测试，1000次循环容量保持率81％、低温-40℃10C倍率放电容量保持率89％、低温-20℃10C倍率放电容量保持率95％。
本实施例中，低温电解液的配方如下：六氟磷酸锂LiPF6占比14％、双氟磺酰亚胺锂LiFSI占比4％、碳酸乙烯酯EC占比17％、碳酸丙烯酯PC占比10％、碳酸甲乙酯EMC占比25％、乙酸乙酯EA占比25％、氟代碳酸乙烯酯FEC占比3％、三(三甲基硅烷)磷酸酯TMSP占比2％。
实施例4：
称取小粒径811型单晶镍钴锰酸锂300g、小粒径622型单晶镍钴锰酸锂600g、523型多晶镍钴锰酸锂900g、高倍率钴酸锂300g、纳米磷酸铁锂600g混合机混合2h，将混合得到复合正极材料2700g、粘结剂PVDF30g、复合导电浆料750g、NMP500g加入到真空高速搅拌机，搅拌时间为3h，喷雾造粒后在气氛炉中进行300℃低温裂解，时间2h，得到复合正极材料碳融合二次粒子；将制备得到的复合正极材料碳融合二次粒子、导电炭黑58g、粘结剂PVDF58g、NMP1100g加入到真空高速搅拌机合浆，涂布在12微米铝箔上，涂布面密度16mg/cm2，辊压后体积密度3.3g/cm3，制备得到正极片；称取纳米钛酸锂20g、石墨二次粒子1600g、PVDF35g加入到真空高速搅拌机搅拌，搅拌时间5h，喷雾造粒后得到复合粒子，在气氛炉中进行500℃低温裂解，加热时间3h，得到表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子；将表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子负极材料、导电剂炭黑17g、导电石墨15g、粘结剂SBR30g、分散剂CMC19g、水H2O1700g加入到真空高速搅拌机搅拌经合浆，涂布在8微米铜箔上，涂布面密度9mg/cm2，辊压后体积密度1.58g/cm3制备得到负极片；按工艺标准将正负极片按尺寸要求分切后、真空烘烤、温度120℃烘烤时间9h，烘烤后的极片按尺寸位置焊接双极耳，复合隔膜纸卷绕后，注入配置好的低温电解液(同实施例1)，组装成软包锂离子电池；然后按以下步骤活化及老化：(1)电池在注液封口后2h内0.5C充电2min；(2)电池通过0.05C充电至3.35～3.45V，恒压充电2h；(3)在45～55℃温度下静置48～72h；(4)电池通过0.33C充电至4.2V，0.5C放电进行容量分选。分容后电池进行性能测试，电池采用常温1C充电3C放电循环寿命测试，2000次循环容量保持率87％，低温-40℃0.2C充电1C放电循环寿命测试，1000次循环容量保持率85％、低温-40℃10C倍率放电容量保持率88％、低温-20℃10C倍率放电容量保持率95％。
实施例5：
称取小粒径811型单晶镍钴锰酸锂400g、小粒径622型单晶镍钴锰酸锂400g、523型多晶镍钴锰酸锂1000g、高倍率钴酸锂800g、纳米磷酸铁锂500g混合机混合1h,将混合得到复合正极材料3100g、粘结剂PVDF33g、复合导电浆料800g、NMP550g加入到真空高速搅拌机，搅拌时间为3h，喷雾造粒后在气氛炉中进行350℃低温裂解，时间1h，得到复合正极材料碳融合二次粒子；将制备得到的复合正极材料碳融合二次粒子、导电炭黑60g、粘结剂PVDF65g、NMP1600g加入到真空高速搅拌机合浆，涂布在12微米铝箔上，涂布面密度14mg/cm2，辊压后体积密度3.5g/cm3，制备得到正极片；称取纳米钛酸锂50g、石墨二次粒子1800g、PVDF50g加入到真空高速搅拌机搅拌，搅拌时间5h，喷雾造粒后得到复合粒子，在气氛炉中进行500℃低温裂解，加热时间3h，得到表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子；将表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子负极材料、导电剂炭黑20g、导电石墨18g、粘结剂SBR30g、分散剂CMC25g、水H2O1600g加入到真空高速搅拌机搅拌经合浆，涂布在8微米铜箔上，涂布面密度9mg/cm2，辊压后体积密度1.61g/cm3，制备得到负极片；按工艺标准将正负极片按尺寸要求分切后、真空烘烤、温度150℃烘烤时间6h,烘烤后的极片按尺寸位置焊接双极耳，复合隔膜纸卷绕后，注入配置好的低温电解液(同实施例2)，组装成软包锂离子电池；然后按以下步骤活化及老化：(1)电池在注液封口后2h内0.5C充电2min；(2)电池通过0.05C充电至3.35～3.45V，恒压充电2h；(3)在45～55℃温度下静置48～72h；(4)电池通过0.33C充电至4.2V，0.5C放电进行容量分选。分容后电池进行性能测试，电池采用常温1C充电3C放电循环寿命测试，2000次循环容量保持率84％，低温-40℃0.2C充电1C放电循环寿命测试，1000次循环容量保持率85％、低温-40℃10C倍率放电容量保持率88％、低温-20℃10C倍率放电容量保持率96％。
实施例6：
称取小粒径811型单晶镍钴锰酸锂600g、小粒径622型单晶镍钴锰酸锂300g、523型多晶镍钴锰酸锂1500g、高倍率钴酸锂500g、纳米磷酸铁锂1200g混合机混合1h，将混合得到复合正极材料4100g、粘结剂PVDF80g、复合导电浆料1500g、NMP500g加入到真空高速搅拌机，搅拌时间为6h，喷雾造粒后在气氛炉中进行300℃低温裂解，时间2h，得到复合正极材料碳融合二次粒子；将制备得到的复合正极材料碳融合二次粒子、导电炭黑60g、粘结剂PVDF80g、NMP1900g加入到真空高速搅拌机合浆，涂布在12微米铝箔上，涂布面密度12mg/cm2，辊压后体积密度3.35g/cm3，制备得到正极片；称取纳米钛酸锂33g、石墨二次粒子1600g、PVDF40g加入到真空高速搅拌机搅拌，搅拌时间5h，喷雾造粒后得到复合粒子，在气氛炉中进行450℃低温裂解，加热时间2h，得到表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子；将表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子负极材料、导电剂炭黑17g、导电石墨20g、粘结剂SBR30g、分散剂CMC22g、水H2O1650g加入到真空高速搅拌机搅拌经合浆，涂布在8微米铜箔上，涂布面密度7.8mg/cm2，辊压后体积密度1.63g/cm3，制备得到负极片；按工艺标准将正负极片按尺寸要求分切后、真空烘烤、温度120℃烘烤时间8h，烘烤后的极片按尺寸位置焊接双极耳，复合隔膜纸卷绕后，注入配置好的低温电解液(同实施例3)，组装成软包锂离子电池；然后按以下步骤活化及老化：(1)电池在注液封口后2h内0.5C充电2min；(2)电池通过0.05C充电至3.35～3.45V，恒压充电2h；(3)在45～55℃温度下静置48～72h；(4)电池通过0.33C充电至4.2V，0.5C放电进行容量分选。分容后电池进行性能测试，电池采用常温1C充电3C放电循环寿命测试，2000次循环容量保持率81％，低温-40℃0.2C充电1C放电循环寿命测试，1000次循环容量保持率80％、低温-40℃10C倍率放电容量保持率86％、低温-20℃10C倍率放电容量保持率95％。

Claims (8)

1.一种低温倍率型动力锂离子电池的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤一、制备复合正极材料碳融合二次粒子：将复合正极材料、粘结剂、复合导电浆料按比例加入到真空高速搅拌机搅拌，喷雾造粒后得到复合正极材料二次粒子；将复合正极材料二次粒子在气氛炉中进行300～400℃裂解，得到复合正极材料碳融合二次粒子；所述复合正极材料是指小粒径单晶镍钴锰酸锂LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、小粒径单晶镍钴锰酸锂LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、多晶镍钴锰酸锂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、高倍率钴酸锂LiCoO2、纳米磷酸铁锂LiFePO4按0.5～1：2～3：0.5～1：1：2的质量比得到的复合正极材料；复合导电浆料是指石墨烯、碳纳米管按0.5～1:1～2的质量比形成的混合溶液；
步骤二、制备表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子负极材料：将纳米钛酸锂Li4Ti5O12、石墨二次粒子、粘结剂按比例加入到真空高速搅拌机搅拌，喷雾造粒后得到复合粒子；将复合粒子在气氛炉中进行400～500℃裂解，得到表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子；
步骤三、制备正极片：将制备得到的复合正极材料碳融合二次粒子、导电炭黑、粘结剂、有机溶剂按1：0.01～0.03：0.01～0.03：0.3～0.5的质量比加入到真空高速搅拌机经合浆，涂布在铝集流体上，制备得到符合工艺标准的正极片；
步骤四、制备负极片：将制备得到的表面融合纳米钛酸锂的石墨二次粒子、导电剂、导电石墨、粘结剂、分散剂、水H2O按1：0.005～0.03：0.005～0.03：0.01～0.03：0.01～0.03：0.8～1.4的质量比加入到真空高速搅拌机经合浆，涂布在铜集流体上，制备得到符合工艺标准的负极片；
步骤五、将溶剂、锂盐、添加剂按如下质量百分比进行配制：六氟磷酸锂LiPF6占比14～16％、双氟磺酰亚胺锂LiFSI占比2～4％、碳酸乙烯酯EC占比15～25％、碳酸丙烯酯PC占比10～15％、碳酸甲乙酯EMC占比15～30％、乙酸乙酯EA占比25～40％、氟代碳酸乙烯酯FEC占比2～3％、三(三甲基硅烷)磷酸酯TMSP占比2～3％；
步骤六、将制备得到的符合工艺标准的正负极片按尺寸要求分切后真空烘烤，将烘烤后的极片按尺寸位置焊接极耳，焊接后复合隔膜纸卷绕后，组装成型，注入配置好的低温电解液，所述低温是指在-40℃环境温度下；
步骤七、电池按规格要求封装，经活化及老化工艺后，制成低温倍率型动力锂离子电池，活化及老化工艺包括以下步骤：(1)电池注液封口后2h内0.5C充电2min；(2)电池通过0.05C充电至3.35～3.45V，恒压充电2h；(3)在45～55℃温度下静置48～72h；(4)电池通过0.33C充电至4.2V，0.5C放电进行容量分选。
2.根据权利要求1所述的低温倍率型动力锂离子电池的制备方法，其特征在于所述步骤一中，搅拌时间为3～8h，加热时间控制在1～3h；粘结剂包括SBR乳液、PAA乳液、PVDF、PTFE其中的一种；复合正极材料、粘结剂、复合导电浆料的质量比为1:0.01～0.05：0.01～0.02。
3.根据权利要求1所述的低温倍率型动力锂离子电池的制备方法，其特征在于所述步骤二中，搅拌时间为3～10h，加热时间控制在2～5h；石墨二次粒子包石油焦基石墨二次粒子、针状焦基石墨二次粒子、天然石墨基二次粒子其中的一种；粘结剂包括SBR乳液、PAA乳液、PVDF、PTFE其中的一种；纳米钛酸锂、石墨二次粒子、粘结剂的质量比为0.01～0.05:1:0.01～0.05。
4.根据权利要求1所述的低温倍率型动力锂离子电池的制备方法，其特征在于所述步骤三中，粘结剂为PVDF，有机溶剂为NMP；涂布面密度控制在12～18mg/cm2，辊压时活性物质层体积密度控制在3.3～3.6g/cm3。
5.根据权利要求1所述的低温倍率型动力锂离子电池的制备方法，其特征在于所述步骤四中，导电剂为炭黑，粘结剂为SBR，分散剂为CMC；涂布面密度控制在7～9mg/cm2，辊压时活性物质层体积密度控制在1.55～1.65g/cm3。
6.根据权利要求1所述的低温倍率型动力锂离子电池的制备方法，其特征在于所述步骤六中，烘烤温度在100～160℃。
7.根据权利要求1所述的低温倍率型动力锂离子电池的制备方法，其特征在于所述步骤七中，按电池规格要求封装包括圆柱形封装、方形铝壳封装、方形钢壳封装、铝塑复合膜方形封装其中的一种。
8.一种权利要求1-7任一项所述方法制备的低温倍率型动力锂离子电池。
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