[发明专利]一种高功率锂离子蓄电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子蓄电池，具体来说，涉及一种具备高功率充、放电特性的锂离子蓄电池及其制造方法，属于高功率锂离子蓄电池技术领域。

背景技术

锂离子电池自1991年商业化以来，由于其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、绿色环保，发展十分迅猛，已广泛应用于信息、能源、交通等领域，尤其是在小型移动电子设备和移动终端的应用最为明显。由于传统锂离子电池材料存在一定程度的安全缺陷，科学界一直致力于寻找高安全性的电极材料。1997年美国人Padhi等发现的橄榄石型磷酸亚铁锂明显提高了电池的安全性能，同时该材料还具备快速脱、嵌锂离子的特性，还兼顾了传统正极材料如钴酸锂、锰酸锂和镍钴锰酸锂的优点，而且无毒、对环境友好、原材料丰富等特点，被认为是最具发展潜力的锂电正极材料之一，该材料2004年开始商业化生产。2005年美国Altair Nanotechnologies公司报道一款5分钟充满额定容量90%的电池引起业界广泛关注，该电池使用尖晶石钛酸锂作负极电活性物质。2009年日本东芝公司报道一款超级充电电池--SCiB，该电池也使用尖晶石钛酸锂为负极材料，具备一定的快速充电能力。

另一方面，各国政府均竞相部署新型清洁能源战略，如风能、光能、生物质能，同时电动交通工具如电动自行车、电动汽车和混合动力汽车出现，并预示着广阔的发展空间。这些新的清洁能源形式对作为能量转换和储存装置的电池提出了更高的要求。而目前锂离子电池和电池组均存在明显的安全性缺陷，大容量高电压的电池组表现更为明显，即电池大电流充、放电过程中放出大量热，热的聚积加剧单体电池的失效速度和电池组中组件电池的差异，进而导致电池组失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有在高功率充、放电情况下具有较高稳定性的锂离子蓄电池，该电池在高功率或超高功率充、放电过程中能保持良好的稳定状态。

为实现以上目的，本发明提供了一种高功率锂离子蓄电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和外包装，该正极包含粘结剂、正极导电剂和正极电活性物质，该负极包含粘结剂、负极导电剂和负极电活性物质；其中：

所述的正极电活性物质选择层状钴酸锂及其改性材料、层状镍钴酸锂及其改性材料、层状镍钴锰酸锂及其改性材料、尖晶石型锰酸锂及其改性材料、橄榄石型磷酸亚铁锂及其改性材料中的任意一种以上；

所述的负极电活性物质选择尖晶石型钛酸锂及其改性材料、中间相碳微球、硬碳中的任意一种以上。  

上述的高功率锂离子蓄电池，其中，所述的正极导电剂包含：

碳纳米管、碳纤维中的任意一种以上；及

超导电炭黑、鳞片石墨的任意一种以上。

所述的正极导电剂选择不同维度和不同种类搭配的混合导电剂，由此构成复合导电网络，该导电网络中超导电炭黑和鳞片石墨均起到导电网络结点的作用，碳纤维和碳纳米管均起到导电桥的作用。

上述的高功率锂离子蓄电池，其中，所述的负极导电剂包含：

碳纳米管或碳纤维中的任意一种以上；及

超导电炭黑。

所述的负极导电剂选择碳纳米管或碳纤维与超导电炭黑的混合物，由此构成复合导电网络，该导电网络中超导电炭黑为导电网络结点，碳纤维和碳纳米管为导电桥。

上述的高功率锂离子蓄电池，其中，所述的碳纳米管管长小于100微米，所述的碳纤维长度小于100微米，所述的超导电炭黑粒径小于5微米，所述的鳞片石墨粒径小于15微米。

本发明还提供了一种高功率锂离子蓄电池的制造方法，该方法包含以下具体步骤：

步骤1，制备正极：将N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯混合搅拌一定时间直至混合液的粘度变化小于3%，再加入正极导电剂搅拌至混合物粘度变化小于3%，最后加入正极电活性物质搅拌至混合物粘度变化小于5%，然后将上述混合物涂覆于铝箔表面上，烘干即得到正极；

步骤2，制备负极：将N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯混合搅拌至混合液的粘度变化小于3%,再加入负极导电剂搅拌至内混合物粘度变化小于3%，最后加入负极电活性物质搅拌至混合物粘度变化小于5%，然后将上述混合物涂覆于铜箔或铝箔表面上（若负极电活性物质只含有尖晶石钛酸锂则将固液混合物也可涂覆于铝箔表面上），烘干即得到负极；