[发明专利]一种聚合物锂离子低温电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池，特别是涉及一种在-40℃低温条件下放电的聚合物锂离子低温电池。

背景技术

锂离子电池由于工作电压高、能量密度大、无记忆效应、循环寿命长、无污染等优点，已越来越广泛地应用于消费、动力、储能及特种电池中，逐步取代了传统的可充电电池成为电池领域的主要产品。随着市场的拓展，寒带地区对锂离子电池的需求也越来越大，如防寒鞋服、寒带通讯设备电源、寒带科考仪器电源、寒带民用、寒带急救抢险备用电源及寒带电动机车电源等市场均有很大的需求。在寒带环境下，要求电池在-40℃～-50℃仍能正常工作，但在低温环境下，常规锂离子电池有难以逾越的缺陷。主要体现在：1)低温放电性能差，常规放电温度范围为-20℃～+55℃，在低于-20℃时无法放电或放电时间短；2)放电倍率小，无法满足设备低温工作时的所需的大电流；3)电池内阻大。

武汉中聚能源科技有限公司公开了申请号为200910063261.7的发明专利，在其发明中提到了一种低温动力电池，其在低温环境可满足在温度-40℃的条件下可正常工作，其放电容量可达到初始容量的70％。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低温放电性能好、放电倍率大、产品性能稳定、比能量高、安全性好的聚合物锂离子低温电池。

为了解决上述的技术问题，本发明提供的聚合物锂离子低温电池，由正极片、负极片、隔膜、电解液、铝塑膜、极耳组分构成，所述的正极片的压实厚度为53～82μm，所述的正极片的正极活性材料为锰酸锂或镍钴锰酸锂、钴酸锂中的一种或几种，粘接剂为聚偏氟乙烯；导电剂为磷片石墨、比表面积在1500±200m²/g的乙炔、VGCF、CNF中的一种或几种；正极活性材料∶粘接剂∶磷片石墨∶乙炔∶VGCF的重量百分比为85～96∶1～5∶1～3∶1～4∶1～3；所述的负极片的压实厚度为56～62μm，所述的负极片的负极活性材料为人工石墨或中间相碳微球中的一种或几种，粘接剂为聚偏氟乙烯、SBR、CMC中的一种或几种，导电剂为导电碳黑、VGCF、CNF中的一种或几种；负极活性材料∶SBR∶CMC∶碳黑∶VGCF的重量百分比为85～96∶1～5∶1～3∶1～4∶1～3；所述的电解液采用锂盐的有机混合溶液，锂盐为LiPF6(0.8～1.1mol/L)+(LiODFB+LIBF4+LiBOB)0.4％～2％，EC(20％～30％)+PC(4～8％)+(EMC+EP+DMC)62～76％；添加剂VC(0.5％～2％)，PS(0.5％～5％)；稳定剂0.01％～2％；润湿剂0.01％～1％。

隔膜4采用UBE孔隙率为(44～55)％，厚度为(25±2)um的PE/PP/PE三层隔膜纸。

在上述技术方案中，所述电池采用单卷芯三极耳结构。

采用上述技术方案的聚合物锂离子低温电池，采用常规制作工艺和低温的材料体系来完成锂离子低温电池的制作。其优点在于产品性能稳定、比能量高、安全性好，3C5V过充不起火、爆炸；炉热130℃不起火、爆炸。常温环境可满足高倍率放电；常温下3C/0.2C放电容量≥98.5％，在温度-50℃的条件下0.2C能正常放电工作。-50℃时，0.2C放电容量为初始容量的40％以上；-40℃时0.2C放电容量为初始容量的85％以上。

综上所述，本发明是一种低温放电性能好、放电倍率大、产品性能稳定、比能量高、安全性好的聚合物锂离子低温电池。

附图说明

图1为本发明锂离子低温电池结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。

实施例1：

参见图1，本发明聚合物锂离子低温电池，由正极片3、负极片5、隔膜4、电解液6、铝塑膜2、极耳1构成。

正极片3：正极片压实厚度为(82±2)μm，正极活性材料为锰酸锂，粘接剂为聚偏氟乙烯；导电剂为磷片石墨、乙炔和VGCF；正极活性材料∶粘接剂∶鳞片石墨∶乙炔∶VGCF的重量百分比为93∶2.0∶1.0∶2∶2。在引入VGCF、CNF和高比表面积的炭黑后，能有效的改善电极的吸液量，直接增加导电离子的数量和减小离子在活性物质颗粒之间的传输距离，增加离子导电性和低温导电性能；同时鳞片石墨∶乙炔∶VGCF配合使用形成更加完善的空间导电网络，增加了电子传递路径的数量和缩短电子传输路径，间接减小电子在固体间(固体内)的迁移距离，增加电子导电性。