[发明专利]锂离子二次电池及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池，尤其是涉及一种材料成本低、安全性能优异的具有新型正极配方的锂离子二次电池，本发明还涉及该电池的制造方法。

背景技术

锂离子电池是二十世纪九十年代日本索尼公司研制并开始实现商品化的，它的出现是二次电池发展史上的一次飞跃。锂离子电池以其重量轻、容量高、工作电压高、使用寿命长以及无污染等特点得以迅速发展，其全球销售额已经超过了镍氢、镍镉电池的总和。我国近几年在锂离子电池产业化方面已有了长足发展，2003年总产量已经超过2.5亿只，2005年达到了6亿只的生产规模，正在赶上和超过世界先进水平。

以往的锂离子电池生产正极材料大都单纯的采用钴酸锂、三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂电池材料，由于这些正极材料各自所具有的局限性，影响了电池的生产成本、产品质量或者安全性能。下述几种为常用的正极材料：1、钴酸锂，第一代商品化的锂离子电池正极材料，优势在于材料的加工性能很好，密度高，比容量相对较高，结构稳定，循环性能好，电压平台较高且比较稳定；缺点是价格昂贵、容量几乎发挥到了极限，资源紧缺、安全性差。2、磷酸铁锂，价格低廉，安全性能较高，具有较好的结构稳定性和优越的循环性能；但其振实密度低、体积比容量低、电导率低，低温放电性能差、倍率放电差。3、镍钴锰三元材料，容量较高，其比容量比钴酸锂高出30％以上，且和钴酸锂有相同的上下限电压，比较容易规模化利用，价格也相对便宜，安全性及与电解液的相容性也好，循环性能优异；缺点是合成相对困难，材料的密度、电压平台和充放电效率较低；4、锰酸锂，材料性能及安全性较好，价格低廉，但比容量相对较低，高温循环较低。通过上述比较发现，钴酸锂材料属于紧缺资源，且价格较高，而磷酸铁锂材料虽然循环性能与安全性能优异，但其较低的电压平台与较低的压实密度都影响了在锂离子二次电池上的应用，而正极三元材料镍钴锰吗与锰酸锂材料都是属于价格比较便宜的材料，具有较差的电压平台以及充放电上下限电压。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子二次电池，本发明还提供了该电池的制造方法，以解决现有锂离子电池生产成本高、电池材料选择运用局限性大的问题，使锂离子电池具有更高的安全性能和更长的使用寿命。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的一种锂离子二次电池，包括包覆在金属外壳内的正极材料、负极材料以及设置在所述正极材料和负极材料之间的隔膜和灌装其内的电解液，所述正极材料由镍钴锰三元材料和锰酸锂材料按照重量份1～9∶9～1混制而成；所述负极材料为石墨类材料；所述电解液由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯按体积比1∶1∶1混合而成；所述隔膜为多孔聚丙烯、聚乙烯或其改性聚合物。

所述电解液中的电解液盐为碘化锂、高氯酸锂，电解液溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯及其环状酯，碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及其链状酯以及丁内酯中的一种或者几种混合而成；所述电解液浓度为0.5～5.0摩尔/升。

本发明所述的一种锂离子二次电池的制造方法，包括下述步骤：

第一步：正极材料烘烤

将镍钴锰三元材料和锰酸锂材料放入真空烘箱抽真空烘烤，烘烤温度为120～150℃，时间为4～6小时；

第二步：制作正极溶液

取锂电池粘结剂和溶剂混合后配制成浓度为2-8％溶液，加入导电剂进行分散后，再加入按1～9∶9～1重量份称取的镍钴锰三元材料和锰酸锂材料进行搅拌，并添加溶剂调整溶液的粘度，得到浆料固含量为60～65％，正极材料、粘结剂、导电剂三者之间重量份之比为70～95∶2～20∶2～10的正极溶液，所述正极溶液的粘度为4000～20000mPaS；

第三步：制作负极溶液

取增稠剂和水混合后配制成浓度为1-3％的溶液，加入导电剂进行分散后，再加入石墨粉末进行搅拌，并添加负极粘结剂，再加入水调整溶液的粘度，得到浆料固含量为40～50％，石墨粉末、负极粘结剂、导电剂、增稠剂之间重量份之比为85～95∶2～5∶1～4∶1～3的负极溶液，所述负极溶液的粘度为1500～4000mPaS；

第四步：制作正极片

将正极溶液均匀的涂布在厚度0.016～0.020mm的铝箔上并烘干，然后对其进行滚压，裁切成正极片，并在正极片上焊接极耳；

第五步：制作负极片

将负极溶液均匀的涂布在厚度0.009～0.012mm的铜箔上并烘干，然后对其进行滚压，裁切成负极片，并在负极片上焊接极耳；

第六步：卷绕