[发明专利]可快速充电的锂离子电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池能源技术领域，特别是涉及一种可快速充电的锂离子电池及其制备的方法。

背景技术

锂离子蓄电池有比能量高、电压平台高、循环寿命长、工作温度范围宽、无记忆效应、对环境友好等特性，自问世以来，便得到迅猛的发展，广泛应用于军用和民用的各种便携式用电器具，例如移动电话、笔记本电脑、电动工具、电子仪表等，并开始逐渐应用于电动汽车、武装设备等。

在以往的研究和应用中，主要对锂离子电池的放电性能、安全性能、储存性能进行考核，对锂离子电池的充电性能一般不做要求。但随着锂离子蓄电池在电动工具、电动车等上的应用，人们希望锂离子蓄电池也具有良好的充电性能，以减少电池充电的等待时间。

目前锂离子电池体系多为LiCoO₂/多元电解液体系/C，充电制式多采用先恒流充电(电流为小于等于1I_tA)，后恒压充电，充电时间大于1小时。其大电流充电情况为：以10I_tA电流充电，在5分钟内只能充电30％左右；以5I_tA电流充电，在10分钟内只能充电50％左右。因此这种体系的快充效果较差，不能满足电动工具、电动车电池快速充电的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有较好的快充效果的可快速充放电的锂离子电池及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可快速充电的锂离子电池，包括正电极、负电极、插在正电极和负电极之间的隔膜以及有机电解液，其中所述的负电极的活性材料为亚微米级钛酸锂，所述的正电极的活性材料为锰酸锂(LiMn₂O₄)、磷酸铁锂(LiFePO₄)、镍钴酸锂(LiNi_xCo_yM_zO₂)和三元材料(LiNi_xMn_xCo_1-2xO₂)中的一种或多种、或钴酸锂(LiCoO₂)与其中一种的混合物，所述的电解液以六氟磷酸锂(LiPF₆)为电解质，以乙烯碳酸酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)和乙基甲基碳酸酯(EMC)的多元混合物为溶剂。

上述的亚微米级钛酸锂的粒度(D₅₀)小于10μm，比表面积大于1m²/g。

上述的LiNi_xCo_yM_zO₂中，M为Al、Mg、Sr、Sn、Mn或Fe，其中0＜X＜1，0＜Y＜1，0＜Z＜1，X+Y+Z＝1；所述的LiNi_xMn_xCo_1-2xO₂中，0＜X≤0.5。

一种可快速充电的锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

1)将70％-98％重量的亚微米级钛酸锂、1％-15％重量的导电剂和1％-10％重量的粘结剂溶于溶剂中制成负极浆料，以10μm厚的铜箔为集流体，将负极浆料涂到铜箔上并干燥，制成极片，然后将极片碾压、剪切制成负电极；

2)将70％-98％重量的正极活性物质、1％-10％的导电剂和1％-10％的粘结剂溶于溶剂中制成正极浆料，以15μm厚的铝箔为集流体，将正极浆料涂敷到铝箔上并干燥，制成极片，然后将极片碾压、剪切制成正电极；

3)采用锂离子电池专用聚丙烯树脂隔膜为电池隔膜，电解液以LiPF₆为电解质，以乙烯碳酸酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)的多元混合物为溶剂；

4)将所述的正电极(极片)、负电极(极片)与隔膜一起卷绕成电芯，放入电池壳内，然后注入电解液并封口；

5)化成后处理。

在上述的制备方法中，正、负电极的涂覆量均小于48mg/cm²。

上述的导电剂为超级导电炭黑或导电石墨。

上述的粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯。

上述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基酰胺或二甲基乙酰胺。