CN113793973A - 一种高能量密度聚合物锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高能量密度聚合物锂离子电池，所述的聚合物锂离子电池包括正电极、负电极、隔膜、电解液及铝塑膜，所述的正电极包括正极活性材料、正极导电剂、正极粘接剂及正极集流体，所述的负极包括负极活性材料、负极导电剂、负极增稠剂、负极粘接剂及负极集流体，所述的隔膜由基膜、陶瓷层及带胶层组成。本发明不仅兼顾了锂离子电池的能量密度与成本，而且还改善了高能量密度锂离子电池电化学及安全性能。

Description

一种高能量密度聚合物锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及到一种高能量密度聚合物锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由于电压平台及能量密度高，绿色环保，被大力提倡，发展至今，其能量密度也在不断提升，但是提升的速度仍然不能满足人类对能量的需求。
目前，要想提高锂离子电池的能量密度有两条有效途径：提高电池工作电压或者提高正负极材料的比容量。因为负极工作电压已经没有降低的可能，那么高压就必须着眼于正极材料。钴酸锂和镍钴锰酸锂均具有较高的电压平台，但是由于钴金属的成本较高，目前钴酸锂应用相对较少，从而镍钴锰酸锂成为主流的正极材料。而且镍钴锰酸锂镍含量不断提高，其克容量发挥越来越高，匹配高克容量的负极，能量密度提升非常明显，但性能方面却未见改善。况且现在锂电池企业需要兼顾能量密度与成本，这又进一步阻碍了锂离子电池能量密度的提升的脚步。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高能量密度聚合物锂离子电池，旨在兼顾锂离子电池的能量密度与成本，提高高能量密度锂离子电池电化学及安全性能。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种高能量密度聚合物锂离子电池，所述的聚合物锂离子电池包括正电极、负电极、隔膜、电解液及铝塑膜，所述的正电极包括正极活性材料、正极导电剂、正极粘接剂及正极集流体，所述的负极包括负极活性材料、负极导电剂、负极增稠剂、负极粘接剂及负极集流体，所述的隔膜由基膜、陶瓷层及带胶层组成。
所述的正极活性材料、正极导电剂、正极粘接剂干粉重量比为94~97.5%︰1~3%︰1~3%。进一步地，所述的正极活性材料、正极导电剂、正极粘接剂干粉重量比为96~97.5%︰1~2%︰1~2%。
所述的负极活性材料、负极导电剂、负极增稠剂、负极粘接剂干粉重量比为93~96.5%︰0.5~2%︰1~2.5%︰1.5~2.5%。进一步地，所述的负极活性材料、负极导电剂、负极 增稠剂、负极粘接剂干粉重量比为94~96.5%︰0.5~1.5%︰1~2%︰1.5~2.5%。
所述的正极活性材料为LiNixCoyMn1-x-yO2，其中0.7≤x≤0.9，y≤0.1。
所述的正极导电剂为碳纳米管、导电碳纤维、导电炭黑、导电石墨中的一种或多种。进一步地，所述的正极导电剂为碳纳米管、导电炭黑、导电石墨中的一种或多种。
所述的正极粘接剂为聚偏氟乙烯。
所述的负极活性物质为人造石墨/天然石墨混合物、硅碳复合材料、氧化亚硅及硅材料一种或多种。进一步地，所述的负极活性物质为人造石墨/天然石墨混合物、硅碳复合材料中的一种或多种。优先地，所述的负极活性物质选自人造石墨/天然石墨混合物。
所述的负极导电剂为导电碳纤维、导电石墨、导电炭黑中的一种或多种。进一步地，所述的负极导电剂为导电石墨、导电炭黑中的一种或多种。
所述的负极增稠剂为羧甲基纤维素钠，所述的粘接剂为丁苯橡胶乳液、聚丙烯酸乳液、聚丙烯腈中的一种或多种。进一步地，所述的粘接剂为丁苯橡胶乳液、聚丙烯酸乳液中的一种或多种。
所述的隔膜基膜表面涂覆陶瓷层，陶瓷层表面涂覆一层胶层，所述的隔膜厚度为13~20μm。进一步地，所述的隔膜基膜表面涂覆陶瓷层，陶瓷层表面涂覆一层胶层，所述的隔膜厚度为15~20μm。
本发明的有益效果在于：本发明的负极优先采用人造石墨与天然石墨搭配，其中人造石墨可保证负极稳定的性能，天然石墨既可提高负极克容量，也可降低负极成本，合理搭配高克容量的高镍正极材料，可明显提高锂离子电池的能量密度，同时搭配带胶的陶瓷隔膜，不仅提高电解液浸润效率，同时也可提高电池的安全性能。
本发明通过合理地搭配，明显提高锂离子电池的能量密度，降低成本，改善高能量密度锂离子电池电化学及安全性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例1：
一种高能量密度聚合物锂离子电池，正电极由97.6%NCM811（LiNi0.8Co0.8Mn0.1O2）、1.2%碳纳米管和导电炭黑、1.2%聚偏氟乙烯及铝集流体组成；负电极由95.8%人造石墨/天然石墨混合物、0.8%导电炭黑和导电石墨、1.3%羧甲基纤维素钠、2.1%丁苯橡胶乳液及铜集流体组成；隔基膜表面涂覆陶瓷层，陶瓷层表面涂覆一层胶层，隔膜厚度为15μm；将正电极、电极、隔膜采用卷绕工艺卷绕成裸电芯，通过铝塑膜封装，注入自制电解液，封口，进入浸润、化成分容。
实施例2：
一种高能量密度聚合物锂离子电池，正电极由97.6%NCM712（LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2）、1.2%碳纳米管和导电炭黑、1.2%聚偏氟乙烯及铝集流体组成；负电极由95.8%人造石墨/天然石墨混合物、0.8%导电炭黑和导电石墨、1.3%羧甲基纤维素钠、2.1%丁苯橡胶乳液及铜集流体组成；隔基膜表面涂覆陶瓷层，陶瓷层表面涂覆一层胶层，隔膜厚度为15μm；将正电极、电极、隔膜采用卷绕工艺卷绕成裸电芯，通过铝塑膜封装，注入自制电解液，封口，进入浸润、化成分容。
实施例3：
一种高能量密度聚合物锂离子电池，正电极由97.6%NCM712（LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2）、1.2%碳纳米管和导电炭黑、1.2%聚偏氟乙烯及铝集流体组成；负电极由95.8%人造石墨/天然石墨混合物、0.8%导电炭黑和导电石墨、1.3%羧甲基纤维素钠、2.1%丁苯橡胶乳液及铜集流体组成；隔基膜表面涂覆陶瓷层，陶瓷层表面涂覆一层胶层，隔膜厚度为18μm；将正电极、电极、隔膜采用卷绕工艺卷绕成裸电芯，通过铝塑膜封装，注入自制电解液，封口，进入浸润、化成分容。
本发明提供了一种高能量密度聚合物锂离子电池，明显提高了锂离子电池的能量密度，降低了成本，改善了高能量密度锂离子电池电化学及安全性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围做出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种高能量密度聚合物锂离子电池，其特征在于，所述的聚合物锂离子电池包括正电极、负电极、隔膜、电解液及铝塑膜，所述的正电极包括正极活性材料、正极导电剂、正极粘接剂及正极集流体，所述的负极包括负极活性材料、负极导电剂、负极增稠剂、负极粘接剂及负极集流体，所述的隔膜由基膜、陶瓷层及带胶层组成。
2.根据权利要求1所述的一种高能量密度聚合物锂离子电池，特征在于，所述的正极活性材料、正极导电剂、正极粘接剂干粉重量比为94~97.5%︰1~3%︰1~3%。
3. 根据权利要求1所述的一种高能量密度聚合物锂离子电池，特征在于，所述的负极活性材料、负极导电剂、负极增稠剂、负极粘接剂干粉重量比为93~96.5%︰0.5~2%︰1~2.5%︰1.5~2.5%。
4.根据权利要求1所述的一种高能量密度聚合物锂离子电池，特征在于，所述的正极活性材料为LiNixCoyMn1-x-yO2，其中0.7≤x≤0.9，y≤0.1。
5.根据权利要求1所述的一种高能量密度聚合物锂离子电池，特征在于，所述的正极导电剂为碳纳米管、导电碳纤维、导电炭黑、导电石墨中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种高能量密度聚合物锂离子电池，特征在于，所述的正极粘接剂为聚偏氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的一种高能量密度聚合物锂离子电池，特征在于，所述的负极活性物质为人造石墨/天然石墨混合物、硅碳复合材料、氧化亚硅及硅材料一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种高能量密度聚合物锂离子电池，特征在于，所述的负极导电剂为导电碳纤维、导电石墨、导电炭黑中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种高能量密度聚合物锂离子电池，特征在于，所述的负极增稠剂为羧甲基纤维素钠，所述的粘接剂为丁苯橡胶乳液、聚丙烯酸乳液、聚丙烯腈中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的一种高能量密度聚合物锂离子电池，特征在于，所述的隔膜基膜表面涂覆陶瓷层，陶瓷层表面涂覆一层胶层，所述的隔膜厚度为13~20μm。
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