[发明专利]锂离子动力电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子动力电池及其制备方法。

背景技术

世界能源与环保形势日趋紧张，电池作为新能源越来越受到人们的青睐。锂离子电池由于其能量密度高，体积轻，重量小，环保无污染，成为新能源发展的主要方向。随着电动汽车、空间技术、国防工业以及电力储能系统等的迅猛发展，对二次电池的比容量、循环寿命、安全性等方面提出了更高的要求，改进和提高电池的电化学性能可从电极材料等方面入手。

传统的锂离子电池无不以石墨作为负极材料主要活性物质。以石墨作为负极活性物质的配方已经比较成熟。石墨为负极的锂离子电池体系，也有自身固有的缺陷。如电压过高容易“析锂”，造成安全性隐患，目前商品化的锂离子电池负极材料大多都是嵌锂碳材料。负极材料表面形成的保护膜，在循环使用过程中由于持续不断的化学反应及晶型变化，也在不断的影响电池的循环性及电性能。并最终造成性能下降及电池衰减。同时，石墨电极还存在电解液的共嵌入问题，这也将影响电极的循环稳定性。

钛酸锂负极材料为尖晶石结构钛酸锂超细粉末，是一种高性能、高倍率型的锂二次电池负极材料。LTO相对于锂电极的电位为1.55V，理论比容量为175mAh/g,实际比容量150-160 mAh/g,并集中在平台区域，具有良好的循环性能和优良的充放电平台。 在Li嵌入或脱出过程中，晶型不发生变化，体积变化小于1%，因此被称为“零应变材料”，这具有重要意义，能够避免充放电循环中由于电极材料的来回伸缩而导致结构的破坏，从而提高电极的循环性能和使用寿命，减少了随循环次数增加而带来比容量大幅度的衰减，是（Li₄Ti₅O₁₂）具有比碳负极更优良的循环性能。钛酸锂不存在电解液共嵌入问题，不会由于SEI的不稳定而影响循环寿命。钛酸锂负极材料具有稳定的物理和化学性质，不与电解液反应，具有突出的使用稳定性和安全性。在25℃下，Li₄Ti₅O₁₂的化学扩散系数为2×10^-8cm²/s,比碳负极材料中的扩散系数打一个数量级，高的扩散系数使得该负极材料可以快速、多循环充放电。钛酸锂材料电势比纯金属锂的高，不易产生锂晶枝，为保障锂电池的安全提供了基础。被认为可彻底解决锂电池的安全性。

正极材料也是锂离子动力电池的一个重要组成部分，最先由索尼公司产业化的正极材料主要采用了钴酸锂（LiCoO₂），而现在由于钴资源越来越匮乏，其价格也越来越高，同时其热稳定性较差，对环境也有较大的破坏作用，因此，越来越多的研究人员和工程人员将目光投向了其他的正极材料，锂离子动力电池备受关注的正极材料还有LiNiO₂、LiMn₂O₄等，LiNiO₂容量较大，但是制备起来比较困难，得到比较纯的物质很难，而且其安全性能不好；LiMn₂O₄价格相对便宜，安全性能也较好，然而，其循环性能较差，容量不高，同时高温性能不佳，LiFePO₄不含贵重元素，原料廉价，资源极大丰富；工作电压适中，电压较平稳，理论容量大，结构稳定，安全性能也不错，是理想的正极材料。 

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子动力电池及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种锂离子动力电池，负极材料是由以下质量百分比的原料组成：83-95%的钛酸锂、2-10%的粘合剂、3-10%的导电剂，正极材料由以下质量百分比的原料组成：83-95%的磷酸亚铁锂、2-10%的粘合剂、3-12%的导电剂。

所述的粘合剂为PVDF、PTFE中的至少一种。

所述的导电剂为SP、超导碳黑、导电石墨、碳纳米管中的至少一种。

一种锂离子动力电池的制备方法，包括以下的步骤：

1）正极片的制作：按配方量加入正极材料，加溶剂溶解，搅拌均匀，得正极浆料，将正极浆料涂布在铝箔上，在真空环境下，80-120℃烘烤5-12小时后，辊压、分切成正极片； 

2）负极片的制作：按配方量加入负极材料，加溶剂溶解，搅拌均匀，得负极浆料，将负极浆料涂布在铝箔上，在真空环境下，80-120℃烘烤5-12小时后，辊压、分切成负极片；