[发明专利]一种锰、镍、钛系锂离子动力电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要以锰、镍、钛系为正负极原材料，以铝箔为正负极集流体的锂离子动力电池及其制备方法，特别是一种循环寿命长、高低温性能好、安全可靠、生产成本低的锂离子动力电池及其制备方法。

背景技术

能源和环境是人类社会赖以生存和发展而极为重要的物质基础。世界各国自先后建立在石油、煤炭和天然气等化石燃料基础上的能源体系形成后，极大地推动了人类社会的繁荣、进步和发展。但是，随着当今世界各国所遭遇到各种不幸灾难事实的惨痛教训和人类科学预测能力的不断提高，全球村民愈来愈感觉到其前进道路上正面临着严峻的两难困境：不可再生的化石燃料将逐渐枯竭，能源危机的风暴愈演愈烈；化石燃料的大量开采和使用，造成了环境的严重污染及生态的破坏。因此，世界各国纷纷寻找能源安全的战略措施，大力开发以太阳能、风能、水电、核电等多元化能源体系，并极其重视发展以锂离子电池为动力模块的电动汽车，采用以电代石油，减少二氧化碳的排放，同时又能储存电网低电谷，可谓取得一举三得的收益。

最近国家有关部委指出，我国到2020年国内汽车的保有量将达到2亿辆，届时能源安全和环境污染将出现严重危机，因此，传统燃油汽车的节能减排和新能源汽车的产业化就成为亟待解决的重要课题。

近期由国家科技部牵头的《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》已制定完毕。根据此规划，小型化和汽车电气化是中国汽车未来发展的两大方向，2015年中国电动汽车保有量计划达到100万辆。另外，由国家工信部牵头制定的《节能与新能源汽车发展规划》已经完成。据此规划，今后10年，将投入1000亿扶持资金，国内将累计直接增加投资5万亿元......。2020年中国新能源汽车销售目标规模可能是全球第一。

锂离子动力电池的新突破已经使纯电动汽车的生产成本大大降低，性能有了很大的提高，市场化近在眼前。刻不容缓地推动锂离子动力电池的产业化，带动新能源电动汽车产业化是符合我国国情的战略选择。推广纯电动汽车是我国在激烈的国际竞争中难得的一次历史机遇。锂离子动力电池的产业化将使我国有可能据此在全球新能源产业发展中实现跨越式发展，并走在世界前列，将可能成为“电动汽车王国”。

目前，国内外绝大多数单位在研发制造锂离子动力电池的过程中，仍然使用人工石墨为动力电池的负极材料。但是，生产制造人工石墨的原材料要用石焦油，当石油枯竭之后，石焦油也就没有了，届时，动力电池的负极材料人工石墨也就无以为继了。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明以锰酸锂(LiMn₂O₄)加三元(LiNixCoyMnz)复合材料为正极，以纳米钛酸锂(Li4Ti₅O₁₂)为负极，铝箔为正负极集流体的锂离子动力电池，其生产原料中金属锂、钛、锰、镍的化合物和金属铝，在我国很丰富，具有明显优势。特别是我们发明的锰、镍、钛系锂离子动力电池的循环寿命长、高低温性能范围宽、安全可靠、生产成本低，为锂离子动力电池的广泛应用创造了十分广阔的前景。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：本发明的锰、镍、钛系锂离子动力电池，正极配方由锰酸锂、三元复合材料、正极其它固体混合物、正极溶剂组成，其中：所述三元复合材料由Ni、Co、Mn组成，所述正极其它固体混合物由SP、S-O、PVDF组成，所述正极溶剂为NMP构成，所述锰酸锂∶所述三元复合材料＝(70％～100％)∶(30％～0％)；所述三元复合材料的组份为：Ni∶Co∶Mn＝[(10/3)～5]∶[2～(10/3)]∶[3～4]，所述正极固体混合物∶NMP＝(64～66)∶(36～34)；负极配方由纳米钛酸锂、负极其它固体混合物、负极溶剂组成，其中：所述负极其它固体混合物由SP、PVDF组成，所述负极溶剂为NMP构成，所述负极固体混合物∶NMP＝(0.9～1.1)∶(1.1～0.9)。

本发明还可以所述正极其它固体混合物由碳黑、PVDF、DBP组成，所述正极溶剂为丙酮，所述正极固体混合物∶丙酮＝(34～36)∶(66～64)；所述负极其它固体混合物由SP、DBP组成；所述负极溶剂为丙酮，其中：所述负极固体混合物∶丙酮＝(44～46)∶(56～54)。

本发明所述的锰、镍、钛系锂离子动力电池，其特征在于所述三元复合材料的组份为：Ni∶Co∶Mn＝4∶2∶4。

本发明所述的锰、镍、钛系锂离子动力电池中，所述三元复合材料的组份还可以为：Ni∶Co∶Mn＝5∶2∶3。