CN108054356A - 一种高安全性复合正极材料锂离子电池 - Google Patents

一种高安全性复合正极材料锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN108054356A
CN108054356A CN201711272500.0A CN201711272500A CN108054356A CN 108054356 A CN108054356 A CN 108054356A CN 201711272500 A CN201711272500 A CN 201711272500A CN 108054356 A CN108054356 A CN 108054356A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positive pole
lithium ion
ion battery
composite positive
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711272500.0A
Other languages
English (en)
Inventor
单香丽
万伟华
魏俊华
王庆杰
张云朋
余新喜
钱顺友
陈铤
石斌
赵洪楷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Meiling Power Supply Co Ltd
Original Assignee
Guizhou Meiling Power Supply Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou Meiling Power Supply Co Ltd filed Critical Guizhou Meiling Power Supply Co Ltd
Priority to CN201711272500.0A priority Critical patent/CN108054356A/zh
Publication of CN108054356A publication Critical patent/CN108054356A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高安全性复合正极材料锂离子电池。该电池采用层状小粒径钴酸锂及橄榄石结构的磷酸铁锂组成的复合材料做成正极浆料，按照一定比例制成浆料后直接涂覆在铝箔上加热烘干制成正极片；以石墨为负极浆料，直接涂覆在铜箔上加热烘干制成负极片；隔膜为复合膜，将正极片、隔膜、负极片层叠并卷绕制成方形单体电池，用激光焊将电池封装好，再注入电解液，用不高于3A的电流充电，并在2.5V~4.2V之间进行。该体系的电池具有安全性能高、循环寿命长、倍率性能好、绿色环保等一系列优点，适用于对寿命、低温要求较高，维护周期要求较长的场合。

Description

一种高安全性复合正极材料锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是一种安全性高、倍率性能好、长寿命的锂离子二次电池。
背景技术
环境污染和能源危机是目前人类面临的两大课题，因此寻找一种清洁、能量密度高、且可以循环利用的能源，为汽车、电动工具、卫星、飞船等设备提供动力源泉是人们急需解决的问题。与其他能源相比，锂离子电池具有能量密度高、循环性能好、无记忆效应、自放电率低和环境相容性好等优点，在航空、航天、电动汽车及电动工具等领域显示出巨大的发展潜力。但随着对锂离子电池的寿命、倍率性能的要求越来越高，目前商品化的锂离子电池很难实现安全性、寿命与倍率性能兼顾的特点。为了充分利用并发挥锂离子电池的优势，克服其存在的缺点，世界各国政府、汽车制造商和相关科技人员对动力用锂离子蓄电池功率性能非常重视，投入大量人力、物力、财力积极进行研发。电池的性能与正极材料的特性密切相关，优良正极材料的使用能显著改善锂离子电池的寿命、倍率性能及安全性能，而且对简化电池制造工艺，降低电池生产成本具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种高安全性复合正极材料锂离子电池，解决现有电池循环寿命低、安全性能及倍率性能差的难题。
本发明的技术方案：一种以高安全性复合正极材料锂离子电池，包括相互卷绕或叠加的正极片和负极片、间隔于相邻的正极片和负极片之间的隔离膜，以及电解液。
所述的一种以高安全性复合正极材料锂离子电池，以层状小粒径钴酸锂(D50≤6μm)和橄榄石结构的磷酸铁锂作为正极，以石墨作为负极，以六氟磷酸锂作为电解质，以碳酸二甲酯、乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯为溶剂，以复合隔膜作为电池隔膜，采用卷绕或叠片工艺组装而成。
所述高安全性复合正极材料采用高温干燥后机械混合法制备。
所述的复合正极材料各组分含量按重量百分比计算，小粒径钴酸锂80％～90％。
所述的负极片材料配方按重量百分比计算，包含活性物质石墨 87％～96％、导电剂2％～7％和粘结剂2％～6％。
所述的复合正极材料为88％～92％，导电剂添加量为4％～6％，粘结剂的添加量为3％～6％。
所述的导电剂为导电炭黑、碳纳米管、科琴黑、石墨烯中的一种或一种以上混合。
所述导电剂为纤维状或颗粒状，粘结剂为PVDF树脂或聚偏氟乙烯。
本发明的有益效果：利用高安全性复合正极材料，并添加一定含量的导电剂，以降低锂离子二次电池在大电流放电时的内阻，减少极化现象，提高电池的放电能力。因此，本发明能够提供一种安全性能好、倍率性能高、循环寿命长的锂离子二次电池，具有很大的工业和商业价值。
锂离子电池正极材料的配方里添加适量的导电剂，可以缓解大电流放电时放电电压低的现象，从而改善锂离子电池在倍率性能。而对应的制备方法，可以使各种物质分散比较均匀，有利于获得面密度比较均匀的正极极片，对提升电芯一致性有很大帮助。
附图说明
图1为本发明电池的电芯图；
图2为本发明实施例1高安全性复合正极材料锂离子电池的针刺温度变化曲线图；
图3为本发明实施例1高安全性复合正极材料锂离子电池的短路温度变化曲线图；
图4为本发明实施例1高安全性复合正极材料锂离子电池的过充温度变化曲线图；
图5为本发明实施例2高安全性复合正极材料锂离子电池的循环曲线图；
图6为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：
本发明是高安全性复合正极材料锂离子电池，该电池采用卷绕工艺组装而成，正极包括复合正极材料、导电剂、粘结剂，负极是石墨、导电剂、粘结剂，电解质是六氟磷酸锂(LiPF6)，隔膜可以是复合隔膜。参见本发明高安全型复合正极材料锂离子电池电芯的剖面图图1所示，其中1是隔膜，2是负极，3是正极，4是终止胶带。
实施例1：
将复合正极材料与导电剂、粘结剂搅拌均匀后涂覆在铝集流体上，经烘烤、滚压等工序制成正极。正极小粒径钴酸锂的含量90％。导电剂的种类可以为导电碳黑、碳纳米管，导电剂的总含量为5％。粘结剂的种类为聚偏四氟乙烯，含量为3.5％。
将石墨与导电剂、粘结剂搅拌均匀后涂覆在铜集流体上，经烘烤、滚压等工序制成负极。负极石墨的含量93％。导电剂的种类可以为导电碳黑、碳纳米管，导电剂的总含量为3.0％。粘结剂的种类为丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠，含量为4.0％。
采用卷绕工艺将正极、负极和隔膜卷绕成方形电芯。负极片的高度相对正极片高1mm～2mm，隔膜的高度相对负极片高2mm～3mm，方形电芯极耳位于左右两旁。
电解液是六氟磷酸锂作为电解质，以碳酸二甲酯、乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯为溶剂。电解液的注液量约为4.5g/Ah。
将电池45℃搁置24小时后化成，化成后的电池充满电随机抽出 2只电池，一只电池进行针刺试验，图2为该电池针刺试验中温度变化曲线。另一只电池进行短路试验，图3为该电池短路试验中温度变化曲线。另取一只电池进行过充试验，充电倍率为1C。图4为该电池过充试验中温度变化曲线。
实施例2
将复合正极材料与导电剂、粘结剂搅拌均匀后涂覆在铝集流体上，经烘烤、滚压等工序制成正极。正极小粒径钴酸锂的含量80％。导电剂的种类可以为导电碳黑、碳纳米管，导电剂的总含量为4％。粘结剂的种类为聚偏四氟乙烯，含量为3.5％。
将石墨与导电剂、粘结剂搅拌均匀后涂覆在铜集流体上，经烘烤、滚压等工序制成负极。负极石墨的含量89％。导电剂的种类可以为导电碳黑、碳纳米管，导电剂的总含量为7.0％。粘结剂的种类为丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠，含量为4.0％。
采用卷绕工艺将正极、负极和隔膜卷绕成方形电芯。负极片的高度相对正极片高1mm～2mm，隔膜的高度相对负极片高2mm～3mm，方形电芯极耳位于左右两旁。
电解液是六氟磷酸锂作为电解质，以碳酸二甲酯、乙烯碳酸酯或碳酸甲乙酯为溶剂。电解液的注液量约为4.5g/Ah。
将电池45℃搁置24小时后化成，化成后电池充满电进行倍率放电试验。表1为该电池不同倍率下的放电数据。然后进行循环试验。图5为该电池循环曲线图。
表1本发明实施例高安全性复合正极材料锂离子电池的倍率放电性能

Claims (7)

1.一种以高安全性复合正极材料锂离子电池，其特征在于：以层状小粒径钴酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂作为正极，以石墨作为负极，以六氟磷酸锂作为电解质，以碳酸二甲酯、乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯为溶剂，以复合隔膜作为电池隔膜，采用卷绕或叠片工艺组装而成。
2.根据权利要求1所述的高安全性复合正极材料锂离子电池，其特征在于：所述高安全性复合正极材料采用高温干燥后机械混合法制备。
3.根据权利要求1所述的高安全性复合正极材料锂离子电池，其特征在于：复合正极材料各组分含量按重量百分比计算，小粒径钴酸锂80％～90％。
4.根据权利要求1所述的高安全性复合正极材料锂离子电池，其特征在于：所述的负极片材料配方按重量百分比计算，包含活性物质石墨87％～96％、导电剂2％～7％和粘结剂2％～6％。
5.根据权利要求1所述的安全性复合正极材料锂离子电池，其特征在于：所述的复合正极材料为88％～92％，导电剂添加量为4％～6％，粘结剂的添加量为3％～6%。
6.根据权利要求1所述的安全性复合正极材料锂离子电池，其特征在于：所述的导电剂为导电炭黑、碳纳米管、科琴黑、石墨烯中的一种或一种以上混合。
7.根据权利要求1所述的安全性复合正极材料锂离子电池，其特征在于：所述导电剂为纤维状或颗粒状，粘结剂为PVDF树脂或聚偏氟乙烯。
CN201711272500.0A 2017-12-06 2017-12-06 一种高安全性复合正极材料锂离子电池 Pending CN108054356A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711272500.0A CN108054356A (zh) 2017-12-06 2017-12-06 一种高安全性复合正极材料锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711272500.0A CN108054356A (zh) 2017-12-06 2017-12-06 一种高安全性复合正极材料锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108054356A true CN108054356A (zh) 2018-05-18

Family

ID=62121804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711272500.0A Pending CN108054356A (zh) 2017-12-06 2017-12-06 一种高安全性复合正极材料锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108054356A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110690428A (zh) * 2019-10-12 2020-01-14 洛阳超特电源科技有限公司 高倍率磷酸铁锂复合材料、正极极片、锂离子电池
CN115425277A (zh) * 2022-08-26 2022-12-02 江苏正力新能电池技术有限公司 一种锂离子电池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1553539A (zh) * 2003-05-26 2004-12-08 北京有色金属研究总院 一种锂离子电池
CN101179138A (zh) * 2007-10-26 2008-05-14 中南大学 一种有机自由基聚合物锂离子电池的制备方法
CN101212048A (zh) * 2006-12-30 2008-07-02 比亚迪股份有限公司 一种锂离子二次电池的正极材料及含有该正极材料的电池
CN105655578A (zh) * 2015-12-17 2016-06-08 贵州梅岭电源有限公司 小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池
CN106025361A (zh) * 2016-05-27 2016-10-12 山东精工电子科技有限公司 低温型锂离子电池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1553539A (zh) * 2003-05-26 2004-12-08 北京有色金属研究总院 一种锂离子电池
CN101212048A (zh) * 2006-12-30 2008-07-02 比亚迪股份有限公司 一种锂离子二次电池的正极材料及含有该正极材料的电池
CN101179138A (zh) * 2007-10-26 2008-05-14 中南大学 一种有机自由基聚合物锂离子电池的制备方法
CN105655578A (zh) * 2015-12-17 2016-06-08 贵州梅岭电源有限公司 小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池
CN106025361A (zh) * 2016-05-27 2016-10-12 山东精工电子科技有限公司 低温型锂离子电池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110690428A (zh) * 2019-10-12 2020-01-14 洛阳超特电源科技有限公司 高倍率磷酸铁锂复合材料、正极极片、锂离子电池
CN115425277A (zh) * 2022-08-26 2022-12-02 江苏正力新能电池技术有限公司 一种锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102403531B (zh) 一种高倍率磷酸铁锂电池及其制备方法
CN104779394A (zh) 一种水系锂(钠)离子电池混合负极材料
CN102280656A (zh) 一种导电聚合物包覆正极的锂离子电池的制备方法
CN103165863A (zh) 一种正极极片及其制备方法、电池
CN104538650A (zh) 一种改性的锂/氟化碳电池
CN102340027B (zh) 一种高能量密度的锂离子电池
CN105355457A (zh) 锂离子电容器及其化成方法
CN102104140A (zh) 动力电池电极及其制备方法
CN102082259A (zh) 一种锂二次电池电极及其制造方法
CN104795559A (zh) 一种高能量密度的锂离子动力电池
CN101197442A (zh) 一种磷酸铁锂锂离子电池
CN101567469A (zh) 一种动力型聚合物锂离子电池及其制作工艺
CN106169617A (zh) 一种空间用安全高功率锂离子蓄电池
CN102427123A (zh) 锂离子二次电池及其正极片
CN103117410A (zh) 一种1.5v可充电锂电池及其制备方法
CN101794914A (zh) 一种使用寿命长的大容量锂电池的制造方法
CN102227031A (zh) 一种具有高倍率放电特性的锂离子电池
CN105185996B (zh) 一种混合动力汽车启动电源用方形锂离子电池及制造方法
CN105655578A (zh) 小粒径钴酸锂正极材料锂离子二次电池
CN202050030U (zh) 一种具有高倍率放电特性的锂离子电池
CN108054356A (zh) 一种高安全性复合正极材料锂离子电池
CN113594464A (zh) 电化学装置和电子装置
CN105513827A (zh) 一种（lmo-ncm-ac）/（lto-ac）混合电池电容电极材料及电极片
CN108539188A (zh) 一种液态金属纳米粒子的制备方法及锂离子电池的制备方法
CN202651263U (zh) 锂离子电池用负极片及锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180518

RJ01 Rejection of invention patent application after publication