本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，尤其是涉及一種電容型鋰離子電池。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，與此同時(shí)伴隨而來的環(huán)境問題也日益突出，嚴(yán)重影響了人們的生產(chǎn)和生活.因此溫室效應(yīng)、資源短缺、“三廢”排放、臭氧層空洞等環(huán)境問題越發(fā)受到人們的關(guān)注，環(huán)境保護(hù)成為一種大趨勢(shì)。近年來，在電池領(lǐng)域，鋰離子電池憑借電壓高、性能穩(wěn)定、自放電小、無記憶效應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，有效地解決了傳統(tǒng)鉛酸電池污染大、能耗高的不足，它作為一種可循環(huán)使用的高效潔凈新能源，正在成為一種緩解能源、資源和環(huán)境問題的重要技術(shù)途徑之一。但是鋰離子電池同時(shí)存在倍率性能差，功率密度底，循環(huán)壽命短等局限性。近年來，新開發(fā)的一種型儲(chǔ)能器件超級(jí)電容器，其具有倍率性能好，功率密度大，循環(huán)壽命長等優(yōu)勢(shì)，在一定程度上彌補(bǔ)鋰離子電池的不足。但是超級(jí)電容器也存在能量密度相對(duì)較低，而且自放電率較大等劣勢(shì)。
為了滿足高能量密度，大倍率充放電，長使用壽命的要求，提出了一種鋰離子電池與電容器結(jié)合成混合型鋰離子電池電容的儲(chǔ)能裝置。目前，主要的方式為負(fù)極采用傳統(tǒng)的石墨為活性材料，正極采用鋰離子嵌入化合物與活性碳混合為正極，其方式制備的鋰離子電池電容器表現(xiàn)出高能量密度和高功率的優(yōu)點(diǎn)，但是，由于負(fù)極石墨固有性質(zhì)的局限性，無法使這種體系表現(xiàn)出高倍率，長循環(huán)壽命優(yōu)勢(shì)，從而在一定程度上限制了鋰離子電池電容的應(yīng)用范圍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了提供了一種使用壽命長，倍率性能好，功率密度高，使用溫度范圍廣泛，安全性優(yōu)異的電容型鋰離子電池。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種電容型鋰離子電池，包括由正極片、負(fù)極片、隔膜構(gòu)成的電芯、電解液、容納電芯的外殼，所述正極片包括正集流體及涂覆于正集流體上的正極材料，所述負(fù)極片包括涂覆于負(fù)集流體上的負(fù)極材料，所述正極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：60～81.4％正極活性材料，15～34.5％導(dǎo)電劑，3.6～5.5％正極粘結(jié)劑，所述正極活性材料由含鋰基鎳鈷錳氧化物與碳材料按質(zhì)量比(6：4)～(9：1)組成，其中，含鋰基鎳鈷錳氧化物的化學(xué)式為：LiNixCoyMn1-x-yO2，0.1＜x＜1，0.1＜y＜1，碳材料為活性碳、石墨烯、碳納米管、碳?xì)饽z中的一種或幾種，碳材料的比表面積為1200m2/g以上；所述負(fù)極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：70～86％負(fù)極活性材料，3～15％石墨類導(dǎo)電劑，3～15％負(fù)極粘結(jié)劑，所述負(fù)極活性材料為摻鋯或表面碳包覆的鈦酸鋰。本發(fā)明對(duì)電池體系進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，負(fù)極活性材料采用摻鋯或表面碳包覆的鈦酸鋰，正極活性材料采用含鋰基鎳鈷錳氧化物與碳材料，同時(shí)對(duì)電解液進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，得到的電池具有使用壽命長，倍率性能好，功率密度高，使用溫度范圍廣泛，安全性優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，在儲(chǔ)能和汽車動(dòng)力電池等領(lǐng)域的具有廣泛的應(yīng)用空間。
作為優(yōu)選，所述正集流體為鋁箔，所述負(fù)集流體為銅箔。
作為優(yōu)選，所述正極粘結(jié)劑、負(fù)極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚環(huán)氧乙烯、聚丙烯酸酯中的一種或多種。
作為優(yōu)選，所述電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、防過充添加劑和高低溫添加劑。
作為優(yōu)選，所述電解液中的鋰鹽濃度為0.5～2mol/L，鋰鹽為LiPF6、LiClO4、LiBOB、LiAsF6、LiCF3SO3中的一種或多種。
作為優(yōu)選，所述有機(jī)溶劑由以下體積百分含量的組分組成：25～30％碳酸二甲酯，15～20％碳酸甲乙酯，20～30％碳酸二乙酯，20～40％碳酸乙烯酯，0.5～4％碳酸亞乙烯酯，1～5％碳酸乙烯亞乙酯。
作為優(yōu)選，所述防過充添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的0.5～4.0％，防過充添加劑為聯(lián)苯、環(huán)已苯或二甲苯。
作為優(yōu)選，所述高低溫添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的0.5～4.0％，高低溫添加劑為1,3-丙烷磺內(nèi)酯、鄰苯二甲酸酐或乙酸甲酯。
作為優(yōu)選，所述隔膜的基材為聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈或?qū)Ρ蕉姿嵋叶ィ牡谋砻嫔贤扛灿袩o機(jī)氧化物涂料，所述無機(jī)氧化物涂料中的無機(jī)氧化物為Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、B2O3中的一種或幾種。
因此，本發(fā)明具有如下有益效果：對(duì)電池體系進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，負(fù)極活性材料采用摻鋯或表面碳包覆的鈦酸鋰，正極活性材料采用含鋰基鎳鈷錳氧化物與碳材料，同時(shí)對(duì)電解液進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，得到的電池具有使用壽命長，倍率性能好，功率密度高，使用溫度范圍廣泛，安全性優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，在儲(chǔ)能和汽車動(dòng)力電池等領(lǐng)域的具有廣泛的應(yīng)用空間。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中的電容型鋰離子電池的充放曲線圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1
一種電容型鋰離子電池，包括由正極片、負(fù)極片、隔膜構(gòu)成的電芯、電解液、容納電芯的外殼，隔膜的基材為聚乙烯，基材的表面上涂覆有無機(jī)氧化物涂料，無機(jī)氧化物涂料中的無機(jī)氧化物為Al2O3；正極片包括正集流體及涂覆于正集流體(鋁箔)上的正極材料，負(fù)極片包括涂覆于負(fù)集流體(銅箔)上的負(fù)極材料，正極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：60％正極活性材料，34.5％導(dǎo)電劑，5.5％正極粘結(jié)劑，正極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯；正極活性材料由含鋰基鎳鈷錳氧化物與碳材料按質(zhì)量比6：4組成，其中，含鋰基鎳鈷錳氧化物的化學(xué)式為：LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2，碳材料為活性碳，碳材料的比表面積為1200m2/g，負(fù)極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：70％負(fù)極活性材料，15％石墨類導(dǎo)電劑，15％負(fù)極粘結(jié)劑，負(fù)極活性材料為摻鋯的鈦酸鋰，負(fù)極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯；電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、防過充添加劑和高低溫添加劑，電解液中的鋰鹽濃度為0.5mol/L，鋰鹽為LiPF6；有機(jī)溶劑由以下體積百分含量的組分組成：25％碳酸二甲酯，20％碳酸甲乙酯，20％碳酸二乙酯，30％碳酸乙烯酯，4％碳酸亞乙烯酯，1％碳酸乙烯亞乙酯；防過充添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的0.5％，防過充添加劑為聯(lián)苯；高低溫添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的0.5％，高低溫添加劑為1,3-丙烷磺內(nèi)酯。
對(duì)根據(jù)本實(shí)施例中的體系制得的型號(hào)為12100120P，標(biāo)稱容量為7000mAh的鋰離子電池進(jìn)行充放電性能測試，最終的充放電曲線如圖1所示。
通過圖1可以看出，本發(fā)明的電容型鋰離子電池循環(huán)性能優(yōu)異。
本發(fā)明的電容型鋰離子電池循環(huán)性能曲線相似，故不在下述實(shí)施例中贅述。
實(shí)施例2
一種電容型鋰離子電池，包括由正極片、負(fù)極片、隔膜構(gòu)成的電芯、電解液、容納電芯的外殼，隔膜的基材為聚丙烯，基材的表面上涂覆有無機(jī)氧化物涂料，無機(jī)氧化物為SiO2和TiO2(質(zhì)量比1:1)；正極片包括正集流體及涂覆于正集流體(鋁箔)上的正極材料，負(fù)極片包括涂覆于負(fù)集流體(銅箔)上的負(fù)極材料，正極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：81.4％正極活性材料，15％導(dǎo)電劑，3.6％正極粘結(jié)劑，正極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚環(huán)氧乙烯、聚丙烯酸酯中的一種或多種；正極活性材料由含鋰基鎳鈷錳氧化物與碳材料按質(zhì)量比9：1組成，其中，含鋰基鎳鈷錳氧化物的化學(xué)式為：LiNi0.3Co0.5Mn0.2O2，碳材料為石墨烯和碳納米管(質(zhì)量比1：2)，碳材料的比表面積為1800m2/g，負(fù)極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：86％負(fù)極活性材料，3％石墨類導(dǎo)電劑，11％負(fù)極粘結(jié)劑，負(fù)極活性材料為1表面碳包覆的鈦酸鋰，負(fù)極粘結(jié)劑為聚四氟乙烯；電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、防過充添加劑和高低溫添加劑，電解液中的鋰鹽濃度為2mol/L，鋰鹽為LiClO4和LiBOB(質(zhì)量比1:1)；有機(jī)溶劑由以下體積百分含量的組分組成：30％碳酸二甲酯，15％碳酸甲乙酯，30％碳酸二乙酯，20％碳酸乙烯酯，0.5％碳酸亞乙烯酯，4.5％碳酸乙烯亞乙酯；防過充添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的4.0％，防過充添加劑為環(huán)已苯；高低溫添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的4.0％，高低溫添加劑為鄰苯二甲酸酐。
實(shí)施例3
一種電容型鋰離子電池，包括由正極片、負(fù)極片、隔膜構(gòu)成的電芯、電解液、容納電芯的外殼，隔膜的基材為聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、對(duì)苯二甲酸乙二酯，基材的表面上涂覆有無機(jī)氧化物涂料，無機(jī)氧化物涂料中的無機(jī)氧化物為TiO2和ZrO2(質(zhì)量比1:3)；正極片包括正集流體及涂覆于正集流體(鋁箔)上的正極材料，負(fù)極片包括涂覆于負(fù)集流體(銅箔)上的負(fù)極材料，正極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：80％正極活性材料，16％導(dǎo)電劑，4％正極粘結(jié)劑，正極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯(質(zhì)量比1:1)；正極活性材料由含鋰基鎳鈷錳氧化物與碳材料按質(zhì)量比4:1組成，其中，含鋰基鎳鈷錳氧化物的化學(xué)式為：LiNi0.3Co0.3Mn0.4O2，碳材料為碳?xì)饽z，碳材料的比表面積為1600m2/g，負(fù)極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：84％負(fù)極活性材料，13％石墨類導(dǎo)電劑，3～15％負(fù)極粘結(jié)劑，負(fù)極活性材料為摻鋯或表面碳包覆的鈦酸鋰，負(fù)極粘結(jié)劑為聚丙烯酸酯；電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、防過充添加劑和高低溫添加劑，電解液中的鋰鹽濃度為1.2mol/L，鋰鹽為LiBOB和LiCF3SO3(質(zhì)量比為1:1)；有機(jī)溶劑由以下體積百分含量的組分組成：25％碳酸二甲酯，15％碳酸甲乙酯，21.5％碳酸二乙酯，30％碳酸乙烯酯，3.5％碳酸亞乙烯酯，5％碳酸乙烯亞乙酯；防過充添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的1.5％，防過充添加劑為二甲苯；高低溫添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的1.0％，高低溫添加劑乙酸甲酯。
以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。