一種4.35v電壓的鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高電壓、高比能量的4.35V鋰離子二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002]目前隨著經(jīng)濟與新能源的發(fā)展，各種電子產(chǎn)品配套電源向著重量輕、高能量、長貯存壽命方向發(fā)展。鋰離子電池由于具有工作電壓高、比能量高、長循環(huán)壽命、適應(yīng)高低溫環(huán)境工作等優(yōu)良性能，逐步從民用領(lǐng)域的移動電話、筆記本電腦擴展到電動汽車、太陽能、風(fēng)能電站蓄電，之后又?jǐn)U展到其他諸多應(yīng)用領(lǐng)域。隨著鋰離子電池向高比能量、高比功率方向發(fā)展趨勢來說，提高電池的比能量有兩種方法，一種是提高電極材料的比能量，一種方法是提高電池的電壓。其中目前鋰離子電池的正負(fù)極材料已經(jīng)發(fā)展到先進(jìn)水平，要想進(jìn)一步提高已經(jīng)非常難，提高電池的電壓是一個可發(fā)展的方向，其發(fā)展主要取決于電極材料的結(jié)構(gòu)和電解液的工作電壓范圍。電解液的工作電壓范圍可通過添加一定的電解液添加劑來提高電池的電壓。一般來說，在基本不增加電池成本的情況下(按質(zhì)量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)計算，添加劑的添加量不超過電解液總量的5%)，添加劑的使用能顯著改善鋰離子電池的某些性能，不僅可減少專用的過充電保護(hù)電路，而且對簡化電池制造工藝，降低電池生產(chǎn)成本具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種電壓為4.35V的鋰離子二次電池，已解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種4.35V電壓的鋰離子二次電池，包含:正極材料配方按重量百分比計算，層狀錳酸鋰85?93%、正極導(dǎo)電劑I?5%和正極粘結(jié)劑I?5% ;負(fù)極片材料配方，按重量百分比計算，包含活性物質(zhì)石墨85?95%、負(fù)極導(dǎo)電劑I?5%和負(fù)極粘結(jié)劑I?5%。
[0005]所述層狀錳酸鋰采用液相共沉淀法制備。
[0006]正極導(dǎo)電劑添加量為2.5?4%，正極粘結(jié)劑的添加量為2?4.5%。
[0007]正極導(dǎo)電劑為碳納米管、科琴黑、石墨烯中的一種或幾種混合。
[0008]負(fù)極導(dǎo)電劑為中間相碳微球、碳納米管、科琴黑、石墨烯中的一種或多種。
[0009]負(fù)極粘結(jié)劑為丁苯乳膠、羧甲基纖維素鈉或LA132。
[0010]電解質(zhì)為六氟磷酸鋰，溶劑為碳酸二甲酯、乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或二乙基亞硫酸酯。
[0011]添加劑為亞硫酸丙烯酯、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或丙稀碳酸酯。
[0012]本發(fā)明的有益效果:利用層狀錳酸鋰，提高材料本身的工作電壓，添加一定含量的導(dǎo)電劑提高電池在大電流放電時，內(nèi)阻降低，極化現(xiàn)象減少，電池的放電能力提高。因此，本發(fā)明能夠提供一種高比能量的鋰離子二次電池，具有很大的工業(yè)和商業(yè)價值。
[0013]本鋰離子電池正極材料的配方里添加適量的導(dǎo)電劑，可以緩解前期放電平臺下降速度，能有效防止鋰離子電池前期放電電壓下降過快，從而改善鋰離子電池在大電流條件下的放電性能。而對應(yīng)的制備方法，可以使各種物質(zhì)分散比較均勻，有利于獲得面密度比較均勻的正極極片，對電芯一致性的提升有很大幫助。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明電池的電芯圖；
圖2為本發(fā)明實施例1、2、3是4.35V鋰離子電池的放電曲線圖；
圖3為本發(fā)明實施例1、2、3使用不同電解液的4.35V電池的循環(huán)曲線圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
本發(fā)明是一種高電壓4.35V的鋰離子電池，該電池采用卷繞或疊片工藝組裝而成，正極包括層狀錳酸鋰、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，負(fù)極是石墨、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，電解質(zhì)是六氟磷酸鋰(LiPF6)，隔膜可以是復(fù)合隔膜。參見本發(fā)明層狀錳酸鋰電芯的剖面圖圖1所示，其中I是隔膜，2是負(fù)極，3是正極，4是終止膠帶。
[0016]實施例1:
將不同含量的層狀錳酸鋰與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑攪拌均勻后涂覆在鋁集流體上，經(jīng)烘烤、滾壓等工序制成正極。正極層狀錳酸鋰的含量90%。導(dǎo)電劑的種類可以為導(dǎo)電碳黑、碳納米管，導(dǎo)電劑的總含量為4%。粘結(jié)劑的種類為聚偏四氟乙烯，含量為6%。
[0017]將不同含量的石墨與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑攪拌均勻后涂覆在銅集流體上，經(jīng)烘烤、滾壓等工序制成正極。負(fù)極石墨的含量92%。導(dǎo)電劑的種類可以為導(dǎo)電碳黑、碳納米管，導(dǎo)電劑的總含量為2.5%。粘結(jié)劑的種類為丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉，含量為5.5%。
[0018]采用卷繞工藝將正極、負(fù)極和隔膜卷繞成方形電芯。負(fù)極片的高度相對正極片高lmm~2mm,隔膜的高度相對負(fù)極片高2mm~3mm，方形電芯極耳位于左右兩旁。
[0019]電解液是溶質(zhì)為lmol/L的六氟磷酸鋰(LiPF6)，溶劑為乙烯碳酸酯(EC) + 二甲基碳酸酯(DMC)+碳酸甲乙酯(EMC)(質(zhì)量比1:1:1)的電解液，添加劑為一定含量的碳酸亞乙烯酯(VC)、亞硫酸丙烯酯(PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)。電解液的注液量為4g/Ah。
[0020]將電池45°C擱置24小時后化成，化成后電池以倍率0.1C進(jìn)行放電，放電截止電壓為3.0V。圖2為該電池的放電曲線圖。圖3為電池的循環(huán)曲線圖。
[0021]實施例2:
基于活性物質(zhì)與導(dǎo)電劑不同配比4.35V鋰離子電池的制備，將不同含量的層狀錳酸鋰與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑攪拌均勻后涂覆在鋁集流體上，經(jīng)烘烤、滾壓等工序制成正極。正極層狀錳酸鋰的含量92%。導(dǎo)電劑的種類可以為導(dǎo)電碳黑、碳納米管，導(dǎo)電劑的總含量為3%。粘結(jié)劑的種類為聚偏四氟乙烯，含量為5%。
[0022]將不同含量的石墨與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑攪拌均勻后涂覆在銅集流體上，經(jīng)烘烤、滾壓等工序制成正極。負(fù)極石墨的含量90%。導(dǎo)電劑的種類可以為導(dǎo)電碳黑、碳納米管，導(dǎo)電劑的總含量為3.5%。粘結(jié)劑的種類為丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉，含量為6.5%。
[0023]采用卷繞工藝將正極、負(fù)極和隔膜卷繞成方形電芯。負(fù)極片的高度相對正極片高lmm~2mm,隔膜的高度相對負(fù)極片高2mm~3mm，方形電芯極耳位于左右兩旁。
[0024]電解液是溶質(zhì)為lmol/L的六氟磷酸鋰(LiPF6)，溶劑為乙烯碳酸酯(EC) +碳酸二乙酯(DEC)(質(zhì)量比1:1)的電解液，添加劑為一定含量的亞硫酸丙烯酯(PS)和酯類添加劑。電解液的注液量約為4g/Ah。
[0025]隔膜是采用復(fù)合隔膜。
[0026]將電池45 °C擱置24小時后化成，化成后以倍率0.1C進(jìn)行放電，放電截止電壓為3.0Vo圖2為該電池的放電曲線圖。圖3為電池的循環(huán)曲線圖。
[0027]實施例3
將不同含量的層狀錳酸鋰與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑攪拌均勻后涂覆在鋁集流體上，經(jīng)烘烤、滾壓等工序制成正極。正極層狀錳酸鋰的含量90%。導(dǎo)電劑的種類可以為導(dǎo)電碳黑、碳納米管，導(dǎo)電劑的總含量為4%。粘結(jié)劑的種類為聚偏四氟乙烯，含量為6%。
[0028]將不同含量的石墨與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑攪拌均勻后涂覆在銅集流體上，經(jīng)烘烤、滾壓等工序制成正極。負(fù)極石墨的含量92%。導(dǎo)電劑的種類可以為導(dǎo)電碳黑、碳納米管，導(dǎo)電劑的總含量為2.5%。粘結(jié)劑的種類為丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉，含量為5.5%。
[0029]采用卷繞工藝將正極、負(fù)極和隔膜卷繞成方形電芯。負(fù)極片的高度相對正極片高lmm~2mm,隔膜的高度相對負(fù)極片高2mm~3mm，方形電芯極耳位于左右兩旁。
[0030]電解液是溶質(zhì)為lmol/L的六氟磷酸鋰(LiPF6)，溶劑為乙烯碳酸酯(EC) +碳酸二乙酯(DEC)(質(zhì)量比1:1)的電解液，添加劑為一定含量的亞硫酸丙烯酯(PS)、酯類添加劑、硫類添加劑和丙稀碳酸酯(PC)。電解液的注液量為4g/Ah。
[0031]隔膜是采用復(fù)合隔膜。
[0032]將電池45°C擱置24小時后，進(jìn)行化成，化成后電池以倍率0.5C進(jìn)行放電，放電截止電壓為3.0V。圖2為鋰離子電池的放電曲線圖。圖3為電池的循環(huán)曲線圖。
【主權(quán)項】
1.一種4.35V電壓的鋰離子二次電池，其特征在于:包含:正極材料配方按重量百分比計算，層狀錳酸鋰85?93%、正極導(dǎo)電劑I?5%和正極粘結(jié)劑I?5%;負(fù)極片材料配方，按重量百分比計算，包含活性物質(zhì)石墨85?95%、負(fù)極導(dǎo)電劑I?5%和負(fù)極粘結(jié)劑I?
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4.35V電壓的鋰離子二次電池，其特征在于:所述層狀錳酸鋰采用液相共沉淀法制備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4.35V電壓的鋰離子二次電池，其特征在于:正極導(dǎo)電劑添加量為2.5?4%，正極粘結(jié)劑的添加量為2?4.5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種4.35V電壓的鋰離子二次電池，其特征在于:正極導(dǎo)電劑為碳納米管、科琴黑、石墨烯中的一種或幾種混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4.35V電壓的鋰離子二次電池，其特征在于:負(fù)極導(dǎo)電劑為中間相碳微球、碳納米管、科琴黑、石墨烯中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4.35V電壓的鋰離子二次電池，其特征在于:負(fù)極粘結(jié)劑為丁苯乳膠、羧甲基纖維素鈉或LA132。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4.35V電壓的鋰離子二次電池，其特征在于:電解質(zhì)為六氟磷酸鋰，溶劑為碳酸二甲酯、乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或二乙基亞硫酸酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4.35V電壓的鋰離子二次電池，其特征在于:添加劑為亞硫酸丙烯酯、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或丙稀碳酸酯。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種4.35V電壓的鋰離子二次電池，其特征在于：包含：正極材料配方按重量百分比計算，層狀錳酸鋰85～93％、正極導(dǎo)電劑1～5％和正極粘結(jié)劑1～5％；負(fù)極片材料配方，按重量百分比計算，包含活性物質(zhì)石墨85～95％、負(fù)極導(dǎo)電劑1～5％和負(fù)極粘結(jié)劑1～5％。利用層狀錳酸鋰，提高材料本身的工作電壓，添加一定含量的導(dǎo)電劑提高電池在大電流放電時，內(nèi)阻降低，極化現(xiàn)象減少，電池的放電能力提高。因此，本發(fā)明能夠提供一種高比能量的鋰離子二次電池，具有很大的工業(yè)和商業(yè)價值。
【IPC分類】H01M10-0525, H01M4-62, H01M4-505
【公開號】CN104538619
【申請?zhí)枴緾N201410816497
【發(fā)明人】高桂紅, 魏俊華, 王慶杰, 余新喜, 陳鋌, 石斌, 趙洪楷, 萬偉華, 張云朋
【申請人】貴州梅嶺電源有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月25日