一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池及其制備方法。所述一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池，包括正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液。本發(fā)明所提供的長(zhǎng)壽命鋰離子電池具有優(yōu)異的充放電循環(huán)性能、良好的低溫和高溫放電特性，使用溫度范圍寬，安全性好，可作為儲(chǔ)能系統(tǒng)用于清潔能源儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換。
【專利說明】一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲(chǔ)能用鋰離子電池，尤其涉及一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池及其制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]儲(chǔ)能系統(tǒng)是推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)，發(fā)展清潔能源與可再生能源，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排的重要保障。鋰離子電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)已在智能電網(wǎng)中進(jìn)行示范。目前儲(chǔ)能用鋰離子電池主要采用磷酸鐵鋰/石墨體系。雖然磷酸鐵鋰具有環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但其平臺(tái)電壓低、導(dǎo)電性差，倍率和低溫性能較差，批次穩(wěn)定性差。另一方面在以石墨為負(fù)極活性物質(zhì)的鋰離子電池中，鋰離子在電池充電過程中嵌入到石墨層間，造成石墨層間膨脹大于10%，石墨的這一特點(diǎn)導(dǎo)致電池循環(huán)性能差，且由于石墨嵌鋰電位低，在循環(huán)過程中易析鋰，存在安全問題。因此，采用磷酸鐵鋰/石墨體系的鋰離子電池存在倍率性能差、低溫充放電性能差，一致性差等問題，并且其能量密度和循環(huán)壽命不足以滿足智能電網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的要求。
[0003]近年來，具有高容量的富鋰錳基固溶體正極材料受到人們的廣泛關(guān)注，該材料是基于層狀Li2MnO3和LiMO2結(jié)構(gòu)的固溶體，化學(xué)式為xLi2Mn03.(l-χ) LiMO2 (M=Mn、N1、Co)。當(dāng)該材料在較低電位時(shí)，有部分Li從LiMO2組分中脫出。同時(shí)，Li2MnO3在充放電過程中起著穩(wěn)定正極結(jié)構(gòu)的作用，由該材料制備的鋰離子電池具有循環(huán)性能良好的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]硬碳是一種難石墨化的碳，其平均層面間距比石墨微晶的層面間距大。硬碳顆粒中除了含有六方晶簇外，還有大量的微孔、晶簇間隙、晶簇表面缺陷等結(jié)構(gòu)，所有這些結(jié)構(gòu)或缺陷都是可以儲(chǔ)存鋰。硬碳嵌鋰機(jī)制決定在充放電的過程中，鋰離子的嵌入和脫嵌過程中顆粒膨脹很小，顆粒結(jié)構(gòu)基本不會(huì)損壞，循環(huán)性能比石墨優(yōu)秀。而且，硬碳各向同性的結(jié)構(gòu)能夠提高電極的電導(dǎo)率，電化學(xué)極化要比石墨小得多，所以硬碳材料有更好的功率特性。另外，硬碳在低溫條件下也有優(yōu)異的充放電循環(huán)特性和功率特性。
[0005]軟碳的結(jié)晶度介于石墨和硬碳之間，晶粒尺寸小，晶面間距較大，與電解液的相容性好，充放電電位與硬碳類似；與硬碳一樣也具有長(zhǎng)壽命、高倍率，安全性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]基于此，本發(fā)明提供一種循環(huán)壽命長(zhǎng)、溫度使用范圍寬、安全性高的鋰離子電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池能量密度低、循環(huán)壽命短、低溫性能差等缺點(diǎn)，采用以富鋰錳基材料為正極，以硬碳或軟碳為負(fù)極的材料體系，提供一種能量密度高、循環(huán)性能好、溫度使用范圍寬、安全性好的鋰離子電池，滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用要求。
[0008]為此，本發(fā)明提供了一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池，包括正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)70-95% (重量比)，導(dǎo)電劑3-28% (重量比)，粘結(jié)劑2-27%(重量比)，所述正極活性物質(zhì)為富鋰錳基材料，其通式為XLi2MnO3* (1-X)LiMO2 (M=Mn,N1、Co、Cr、Zn、Mg、Al、Ti中的任意一種)，0〈χ〈1 ;富鋰錳基材料在充放電中具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，循環(huán)性能優(yōu)良；
所述負(fù)極材料包括負(fù)極活性物質(zhì)80-95% (重量比)，導(dǎo)電劑3-18% (重量比)，粘結(jié)劑
2-17%(重量比)，所述負(fù)極活性物質(zhì)為硬碳、軟碳中的一種或幾種的組合；
所述導(dǎo)電劑為超導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨、鱗片狀石墨哦、碳纖維、碳納米管中的一種或幾種混合；所述粘結(jié)劑為SBR與CMC組合、PVDF、PTFE、PVDF-HFP中的一種；
所述電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、成膜添加劑。
[0009]優(yōu)選的，所述富鋰錳基材料為0.1Li2MnO3l0.9LiNiMn02,0.2Li2Mn03*0.8LiNiMn02,0.3Li2MnCV0.7LiNiMnO2,0.4Li2Mn03*0.6LiNiMnO2,0.3Li2Mn03*0.7LiCoNiMnO2 中的一種。
[0010]優(yōu)選的，所述隔膜為聚烯烴微孔隔膜、陶瓷隔膜、無紡布隔膜、纖維隔膜中的一種，隔膜表面含有微孔。
[0011]優(yōu)選的，所述電解液中的鋰鹽為L(zhǎng)iPF6、LiBF6、LiC104、LiN(CF3S02)2、Li (CF3SO2)3 中的一種或者其中的幾種，其濃度為0.8摩爾/升3摩爾/升；所述電解液中的有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、戊二腈(CLN)、己二腈(ADN)、甲乙砜(EMS)、甲氧基乙基甲基砜(MEMS)中的兩種或兩種以上的組合；所述電解液中的成膜添加劑為碳酸亞乙稀酷(VC)、亞硫酸丙稀酷(PS)中的一種或兩種的組合。
[0012]本發(fā)明提供了所述一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟:
正極漿料、負(fù)極漿料的制備包括以下步驟:將正極活性物質(zhì)70-95% (重量比)，導(dǎo)電劑
3-28%(重量比)，粘結(jié)劑2-27% (重量比)分別加入有機(jī)溶劑中，經(jīng)過高速攪拌后配置成正極漿料；將負(fù)極活性物質(zhì)80-95% (重量比)，導(dǎo)電劑3-18% (重量比)，粘結(jié)劑2-17% (重量比)分別加入有機(jī)溶劑或去離子水中，經(jīng)過高速攪拌后配置成負(fù)極漿料；
正極極片、負(fù)極極片的制備包括以下步驟:將正極漿料通過涂布機(jī)均勻地涂覆在鋁箔雙面，經(jīng)烘烤、輥壓后得到單面密度為5-25mg/cm2，壓實(shí)密度為2.3-3.2g/cm3的正極極片；將負(fù)極漿料通過涂布機(jī)均勻地涂覆在銅箔雙面，經(jīng)烘烤、輥壓、制片后得到單面密度為
4-12mg/cm2,壓實(shí)密度為0.6-1.5g/cm3的負(fù)極極片；
電芯的制備包括以下步驟:將制備好的正、負(fù)極極片按正、負(fù)極交替的方式堆疊或卷繞成電芯，其中正負(fù)極以隔膜隔開，并保證附料區(qū)負(fù)極尺寸大于正極尺寸；正、負(fù)極極耳通過焊接固定；將電芯放入電池殼體內(nèi)，電池殼體上留有電解液注入口 ；電芯在60-90° C烘烤12-48h除去水分；
封裝注液:從電解液注入口向電池殼體內(nèi)注入電解液后封好注液口 ；
化成:將封裝好的的電池化成分容后即得到長(zhǎng)壽命鋰離子動(dòng)力電池。
[0013]由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明所提供的長(zhǎng)壽命鋰離子電池具有優(yōu)異的充放電循環(huán)性能、良好的低溫和高溫放電特性，使用溫度范圍寬，安全性好，可作為儲(chǔ)能系統(tǒng)用于清潔能源儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明提供的一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池的循環(huán)壽命測(cè)試圖。
[0015]圖2為本發(fā)明提供的一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池不同溫度下的放電曲線圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:本發(fā)明提供了一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池，包括正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)70-95% (重量比)，導(dǎo)電劑3-28% (重量比)，粘結(jié)劑2-27% (重量比)，所述正極活性物質(zhì)為富鋰錳基材料，其通式為XLi2MnO3* (1-X)LiMO2 (M=Mn, N1、Co、Cr、Zn、Mg、Al、Ti中的任意一種)，0〈χ〈1 ;選用的富鋰錳基材料在充放電中具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，循環(huán)性能優(yōu)良；
所述負(fù)極材料包括負(fù)極活性物質(zhì)80-95% (重量比)，導(dǎo)電劑3-18% (重量比)，粘結(jié)劑
2-17%(重量比)，所述負(fù)極活性物質(zhì)為硬碳、軟碳中的一種或幾種的組合；
所述導(dǎo)電劑為超導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨、鱗片狀石墨哦、碳纖維、碳納米管中的一種或幾種混合；所述粘結(jié)劑為SBR與CMC組合、PVDF、PTFE、PVDF-HFP中的一種；
所述電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、成膜添加劑。
[0017]所述富鋰錳基材料為0.1Li2MnO3l0.9LiNiMn02,0.2Li2Mn03*0.8LiNiMn02,0.3Li2MnCV0.7LiNiMnO2,0.4Li2Mn03*0.6LiNiMnO2,0.3Li2Mn03*0.7LiCoNiMnO2 中的一種。
[0018]所述隔膜為聚烯烴微孔隔膜、陶瓷隔膜、無紡布隔膜、纖維隔膜中的一種，隔膜表面含有微孔。
[0019]所述電解液中的鋰鹽為L(zhǎng)iPF6、LiBF6, LiClO4, LiN(CF3SO2) 2、Li (CF3SO2)3 中的一種或者其中的幾種，其濃度為0.8摩爾/升3摩爾/升；所述電解液中的有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、戊二腈(CLN)、己二腈(ADN)、甲乙砜(EMS)、甲氧基乙基甲基砜(MEMS)中的兩種或兩種以上的組合；所述電解液中的成膜添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC),亞硫酸丙烯酯(PS)中的一種或兩種的組合。
[0020]本發(fā)明提供了所述一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟:
正極漿料、負(fù)極漿料的制備包括以下步驟:將正極活性物質(zhì)70-95% (重量比)，導(dǎo)電劑
3-28%(重量比)，粘結(jié)劑2-27% (重量比)分別加入有機(jī)溶劑中，經(jīng)過高速攪拌后配置成正極漿料；將負(fù)極活性物質(zhì)80-95% (重量比)，導(dǎo)電劑3-18% (重量比)，粘結(jié)劑2-17% (重量比)分別加入有機(jī)溶劑或去離子水中，經(jīng)過高速攪拌后配置成負(fù)極漿料；
正極極片、負(fù)極極片的制備包括以下步驟:將正極漿料通過涂布機(jī)均勻地涂覆在鋁箔雙面，經(jīng)烘烤、輥壓后得到單面密度為5-25mg/cm2，壓實(shí)密度為2.3-3.2g/cm3的正極極片；將負(fù)極漿料通過涂布機(jī)均勻地涂覆在銅箔雙面，經(jīng)烘烤、輥壓、制片后得到單面密度為
4-12mg/cm2,壓實(shí)密度為0.6-1.5g/cm3的負(fù)極極片；
電芯的制備包括以下步驟:將制備好的正、負(fù)極極片按正、負(fù)極交替的方式堆疊或卷繞成電芯，其中正負(fù)極以隔膜隔開，并保證附料區(qū)負(fù)極尺寸大于正極尺寸；正、負(fù)極極耳通過焊接固定；將電芯放入電池殼體內(nèi)，電池殼體上留有電解液注入口 ；電芯在60-90° C烘烤12-48h除去水分。
[0021]封裝注液:從電解液注入口向電池殼體內(nèi)注入電解液后封好注液口。
[0022]化成:將封裝好的的電池化成分容后即得到長(zhǎng)壽命鋰離子動(dòng)力電池。
[0023]下面將通過實(shí)施例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明:
實(shí)施例1 (I)制備正極漿料、負(fù)極漿料:將91% (重量比)的富鋰錳基材料0.3Li2Mn03.0.7LiNiMn02，5.5% (重量比)的導(dǎo)電炭黑，3.5% (重量比)的PVDF分別加入到NMP中，經(jīng)高速攪拌后均勻混合成正極漿料；將91.5% (重量比)的硬碳，4% (重量比)的導(dǎo)電炭黑，1.5% (重量比)的CMC和3% (重量比)的SBR分別加入到去離子水中，經(jīng)高速攪拌后均勻混合成負(fù)極漿料。
[0024](2)制備正極極片:將制備得到的正極漿料通過涂布機(jī)均勻涂覆在鋁箔的兩面，單面面密度為16 mg/cm2，經(jīng)干燥，輥壓后，得到正極極片，壓實(shí)密度為2.8g/cm3。制備負(fù)極極片:將制備得到的負(fù)極漿料通過涂布機(jī)均勻涂覆在銅箔的兩面，單面面密度為7 mg/cm2，經(jīng)干燥，輥壓后，得到負(fù)極極片，壓實(shí)密度為0.98g/cm3。
[0025](3)制備電芯:將制備好的正、負(fù)極極片按正、負(fù)極交替的方式堆疊或卷繞成電芯，其中正負(fù)極以隔膜隔開，并保證附料區(qū)負(fù)極尺寸大于正極尺寸；正、負(fù)極極耳通過焊接固定；將電芯放入電池殼體內(nèi)，電池殼體上留有電解液注入口 ；電芯在80° C烘烤24h除去水分。
[0026](4)封裝注液:從電解液注入口向電池殼體內(nèi)注入耐高壓電解液后封好注液口。
[0027](5)化成:將封裝好的的電池采用階梯式的充電方式化成，先將電池以0.05C-0.2C電流充電到3.9V，并排除產(chǎn)生的氣體，并密封排氣通道。繼續(xù)以0.02-0.05C電流充電至4.2V，轉(zhuǎn)為4.2V恒壓充電，在4.2-2.5V電壓范圍再進(jìn)行兩次充放電。經(jīng)過老化和分容后，得到長(zhǎng)壽命鋰離子電池。
[0028]對(duì)得到的長(zhǎng)壽命鋰離子電池做循環(huán)壽命測(cè)試，循環(huán)設(shè)為IC充電/1C放電，如圖1所示，該電池在循環(huán)2000周后，容量仍保持在97%，表明電池具有較好的循環(huán)性能。
[0029]對(duì)得到的長(zhǎng)壽命鋰離子電池做不同溫度放電測(cè)試，放電倍率設(shè)為0.5C，如圖2所示，電池在-20° C、-10° C、0° C和55° C的放電容量分別為25° C放電容量的72.4%、83.6%,91%和103%，表明該電池具有良好的低溫和高溫放電性能，使用溫度范圍較寬。
[0030]實(shí)施例2
Cl)制備正極漿料、負(fù)極漿料:將95% (重量比)的富鋰錳基材料0.3Li2Mn03*0.7LiNiMn02，3% (重量比)的導(dǎo)電炭黑，2% (重量比)的PVDF分別加入到NMP中，經(jīng)高速攪拌后均勻混合成正極漿料；將95% (重量比)的軟碳、3% (重量比)的導(dǎo)電炭黑、1%(重量比)的CMC和1% (重量比)的SBR分別加入到去離子水中，經(jīng)高速攪拌后均勻混合成負(fù)極衆(zhòng)料。
[0031](2)制備正極極片:將制備得到的正極漿料通過涂布機(jī)均勻涂覆在鋁箔的兩面，單面面密度為15 mg/cm2，經(jīng)干燥，輥壓后，得到正極極片，壓實(shí)密度為2.8g/cm3。制備負(fù)極極片:將制備得到的負(fù)極漿料通過涂布機(jī)均勻涂覆在銅箔的兩面，單面面密度為7 mg/cm2，經(jīng)干燥，輥壓后，得到負(fù)極極片，壓實(shí)密度為0.98g/cm3。
[0032](3)制備電芯:將制備好的正、負(fù)極極片按正、負(fù)極交替的方式堆疊或卷繞成電芯，其中正負(fù)極以隔膜隔開，并保證附料區(qū)負(fù)極尺寸大于正極尺寸；正、負(fù)極極耳通過焊接固定；將電芯放入電池殼體內(nèi)，電池殼體上留有電解液注入口 ；電芯在80° C烘烤24h除去水分。
[0033](4)封裝注液:從電解液注入口向電池殼體內(nèi)注入耐高壓電解液后封好注液口。
[0034](5)化成:將封裝好的的電池采用階梯式的充電方式化成，先將電池以0.05C-0.2C電流充電到3.9V，并排除產(chǎn)生的氣體，并密封排氣通道。繼續(xù)以0.02-0.05C電流充電至4.2V，轉(zhuǎn)為4.2V恒壓充電，在4.2-2.5V電壓范圍再進(jìn)行兩次充放電。經(jīng)過老化和分容后，得到長(zhǎng)壽命鋰離子電池。
[0035]經(jīng)測(cè)試，所得到的鋰離子電池IC充電/1C放電循環(huán)2000周后，容量仍保持在95%。
[0036]實(shí)施例3
Cl)制備正極漿料、負(fù)極漿料:將70% (重量比)的富鋰錳基材料
0.3Li2Mn03*0.7LiNiMn02，28% (重量比)的導(dǎo)電炭黑，2% (重量比)的PVDF分別加入到NMP中，經(jīng)高速攪拌后均勻混合成正極漿料；將80% (重量比)的硬碳，18% (重量比)的導(dǎo)電炭黑，1% (重量比)的CMC和1% (重量比)的SBR分別加入到去離子水中，經(jīng)高速攪拌后均勻混合成負(fù)極衆(zhòng)料。
[0037](2)制備正極極片:將制備得到的正極漿料通過涂布機(jī)均勻涂覆在鋁箔的兩面，單面面密度為18 mg/cm2，經(jīng)干燥，輥壓后，得到正極極片，壓實(shí)密度為2.8g/cm3。制備負(fù)極極片:將制備得到的負(fù)極漿料通過涂布機(jī)均勻涂覆在銅箔的兩面，單面面密度為7 mg/cm2，經(jīng)干燥，輥壓后，得到負(fù)極極片，壓實(shí)密度為0.98g/cm3。
[0038](3)制備電芯:將制備好的正、負(fù)極極片按正、負(fù)極交替的方式堆疊或卷繞成電芯，其中正負(fù)極以隔膜隔開，并保證附料區(qū)負(fù)極尺寸大于正極尺寸；正、負(fù)極極耳通過焊接固定；將電芯放入電池殼體內(nèi)，電池殼體上留有電解液注入口 ；電芯在80° C烘烤24h除去水分。
[0039](4)封裝注液:從電解液注入口向電池殼體內(nèi)注入耐高壓電解液后封好注液口。
[0040](5)化成:將封裝好的的電池采用階梯式的充電方式化成，先將電池以
0.05C-0.2C電流充電到3.9V，并排除產(chǎn)生的氣體，并密封排氣通道。繼續(xù)以0.02-0.05C電流充電至4.35V，轉(zhuǎn)為4.35V恒壓充電，在4.35-2.5V電壓范圍再進(jìn)行兩次充放電。經(jīng)過老化和分容后，得到長(zhǎng)壽命鋰離子電池。
[0041]經(jīng)測(cè)試，所得到的鋰離子電池IC充電/1C放電循環(huán)1000周后，容量仍保持在92%，-20° C放電容量為25° C放電容量的70%。
[0042]實(shí)施例4
Cl)制備正極漿料、負(fù)極漿料:將70% (重量比)的富鋰錳基材料
0.3Li2Mn03*0.7LiNiMn02，3% (重量比)的導(dǎo)電炭黑，27% (重量比)的PVDF分別加入到NMP中，經(jīng)高速攪拌后均勻混合成正極漿料；將80% (重量比)的硬碳，3% (重量比)的導(dǎo)電炭黑，6% (重量比)的CMC和11% (重量比)的SBR分別加入到去離子水中，經(jīng)高速攪拌后均勻混合成負(fù)極衆(zhòng)料。
[0043](2)制備正極極片:將制備得到的正極漿料通過涂布機(jī)均勻涂覆在鋁箔的兩面，單面面密度為18 mg/cm2，經(jīng)干燥，輥壓后，得到正極極片，壓實(shí)密度為3.lg/cm3。制備負(fù)極極片:將制備得到的負(fù)極漿料通過涂布機(jī)均勻涂覆在銅箔的兩面，單面面密度為7 mg/cm2，經(jīng)干燥，輥壓后，得到負(fù)極極片，壓實(shí)密度為0.98g/cm3。
[0044](3)制備電芯:將制備好的正、負(fù)極極片按正、負(fù)極交替的方式堆疊或卷繞成電芯，其中正負(fù)極以隔膜隔開，并保證附料區(qū)負(fù)極尺寸大于正極尺寸；正、負(fù)極極耳通過焊接固定；將電芯放入電池殼體內(nèi)，電池殼體上留有電解液注入口 ；電芯在80° C烘烤24h除去水分。[0045](4)封裝注液:從電解液注入口向電池殼體內(nèi)注入耐高壓電解液后封好注液口。
[0046](5)化成:將封裝好的的電池采用階梯式的充電方式化成，先將電池以
0.05C-0.2C電流充電到3.9V，并排除產(chǎn)生的氣體，并密封排氣通道。繼續(xù)以0.02-0.05C電流充電至4.2V，轉(zhuǎn)為4.2V恒壓充電，在4.2-2.5V電壓范圍再進(jìn)行兩次充放電。經(jīng)過老化和分容后，得到長(zhǎng)壽命鋰離子電池。
[0047]經(jīng)測(cè)試，所得到的鋰離子電池IC充電/1C放電循環(huán)1000周后，容量仍保持在96%。
[0048]實(shí)施例5
Cl)制備正極漿料、負(fù)極漿料:將85% (重量比)的富鋰錳基材料
0.3Li2Mn03*0.7LiNiMn02，7% (重量比)的導(dǎo)電炭黑、8% (重量比)的PVDF分別加入到NMP中，經(jīng)高速攪拌后均勻混合成正極漿料；將80% (重量比)的軟碳、5% (重量比)的導(dǎo)電炭黑、15%(重量比)的PVDF分別加入到NMP中，經(jīng)高速攪拌后均勻混合成負(fù)極漿料。
[0049](2)制備正極極片:將制備得到的正極漿料通過涂布機(jī)均勻涂覆在鋁箔的兩面，單面面密度為17 mg/cm2，經(jīng)干燥，輥壓后，得到正極極片，壓實(shí)密度為2.8g/cm3。制備負(fù)極極片:將制備得到的負(fù)極漿料通過涂布機(jī)均勻涂覆在銅箔的兩面，單面面密度為8 mg/cm2，經(jīng)干燥，輥壓后，得到負(fù)極極片，壓實(shí)密度為0.98g/cm3。
[0050](3)制備電芯:將制備好的正、負(fù)極極片按正、負(fù)極交替的方式堆疊或卷繞成電芯，其中正負(fù)極以隔膜隔開，并保證附料區(qū)負(fù)極尺寸大于正極尺寸；正、負(fù)極極耳通過焊接固定；將電芯放入電池殼體內(nèi)，電池殼體上留有電解液注入口 ；電芯在80° C烘烤24h除去水分。
[0051](4)封裝注液:從電解液注入口向電池殼體內(nèi)注入耐高壓電解液后封好注液口。
[0052](5)化成:將封裝好的的電池采用階梯式的充電方式化成，先將電池以
0.05C-0.2C電流充電到3.9V，并排除產(chǎn)生的氣體，并密封排氣通道。繼續(xù)以0.02-0.05C電流充電至4.2V，轉(zhuǎn)為4.2V恒壓充電，在4.2-2.5V電壓范圍再進(jìn)行兩次充放電。經(jīng)過老化和分容后，得到長(zhǎng)壽命鋰離子電池。
[0053]經(jīng)測(cè)試，所得到的鋰離子電池IC充電/1C放電循環(huán)1000周后，容量仍保持在98%。
[0054]由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明所提供的長(zhǎng)壽命鋰離子電池具有優(yōu)異的充放電循環(huán)性能、良好的低溫和高溫放電特性，使用溫度范圍寬，安全性好，可作為儲(chǔ)能系統(tǒng)用于清潔能源儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換。
【權(quán)利要求】
1.一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池，包括正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液，其特征在于: 所述正極材料包括正極活性物質(zhì)70-95% (重量比)，導(dǎo)電劑3-28% (重量比)，粘結(jié)劑2-27%(重量比)，所述正極活性物質(zhì)為富鋰錳基材料，其通式為XLi2MnO3* (1-X)LiMO2 (M=Mn,N1、Co、Cr、Zn、Mg、Al、Ti 中的任意一種)，0〈χ〈1 ； 所述負(fù)極材料包括負(fù)極活性物質(zhì)80-95% (重量比)，導(dǎo)電劑3-18% (重量比)，粘結(jié)劑2-17%(重量比)，所述負(fù)極活性物質(zhì)為硬碳、軟碳中的一種或幾種的組合； 所述導(dǎo)電劑為超導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨、鱗片狀石墨哦、碳纖維、碳納米管中的一種或幾種混合；所述粘結(jié)劑為SBR與CMC組合、PVDF、PTFE, PVDF-HFP中的一種；所述電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、成膜添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池，其特征在于:所述富鋰錳基材料為 0.1Li2MnO3l0.9LiNiMn02,0.2Li2Mn03*0.8LiNiMn02,0.3Li2Mn03*0.7LiNiMn02,0.4Li2Mn03*0.6LiNiMn02，0.3Li2Mn03*0.7LiCoNiMn02 中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池，其特征在于:所述隔膜為聚烯烴微孔隔膜、陶瓷隔膜、無紡布隔膜、纖維隔膜中的一種，隔膜表面含有微孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池，其特征在于:所述電解液中的鋰鹽為L(zhǎng)iPF6、LiBF6, LiClO4, LiN(CF3SO2)2, Li(CF3SO2)3中的一種或者其中的幾種，其濃度為0.8摩爾/升一3摩爾/升；所述電解液中的有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、戊二腈(CLN)、己二腈(ADN)、甲乙砜(EMS)、甲氧基乙基甲基砜(MEMS)中的兩種或兩種以上的組合；所述電解液中的成膜添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)、亞硫酸丙烯酯(PS)中的一種或兩種的組合。
5.一種制備權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一種長(zhǎng)壽命鋰離子電池的方法,其特征在于:包括以下步驟: 正極漿料、負(fù)極漿料的制備包括以下步驟:將正極活性物質(zhì)70-95% (重量比)，導(dǎo)電劑3-28%(重量比)，粘結(jié)劑2-27% (重量比)分別加入有機(jī)溶劑中，經(jīng)過高速攪拌后配置成正極漿料；將負(fù)極活性物質(zhì)80-95% (重量比)，導(dǎo)電劑3-18% (重量比)，粘結(jié)劑2-17% (重量比)分別加入有機(jī)溶劑或去離子水中，經(jīng)過高速攪拌后配置成負(fù)極漿料； 正極極片、負(fù)極極片的制備包括以下步驟:將正極漿料通過涂布機(jī)均勻地涂覆在鋁箔雙面，經(jīng)烘烤、輥壓后得到單面密度為5-25mg/cm2，壓實(shí)密度為2.3-3.2g/cm3的正極極片；將負(fù)極漿料通過涂布機(jī)均勻地涂覆在銅箔雙面，經(jīng)烘烤、輥壓、制片后得到單面密度為4-12mg/cm2,壓實(shí)密度為0.6-1.5g/cm3的負(fù)極極片； 電芯的制備包括以下步驟:將制備好的正、負(fù)極極片按正、負(fù)極交替的方式堆疊或卷繞成電芯，其中正負(fù)極以隔膜隔開，并保證附料區(qū)負(fù)極尺寸大于正極尺寸；正、負(fù)極極耳通過焊接固定；將電芯放入電池殼體內(nèi)，電池殼體上留有電解液注入口 ；電芯在60-90° C烘烤12-48h除去水分； 封裝注液:從電解液注入口向電池殼體內(nèi)注入電解液后封好注液口 ； 化成:將封裝好的的電池化成分容后即得到長(zhǎng)壽命鋰離子動(dòng)力電池。
【文檔編號(hào)】H01M10/058GK103560266SQ201310552380
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】馬華, 從長(zhǎng)杰, 王馳偉, 馮樹南, 孫翠平, 趙珊珊 申請(qǐng)人:天津市捷威動(dòng)力工業(yè)有限公司