[发明专利]一种锰酸锂‑钴酸锂动力锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锰酸锂-钴酸锂动力锂离子电池。

背景技术

随着能源环保意识的逐渐加强，近年来新能源汽车得到了长足的发展。其中，电动汽车是主要方向之一。而在电动汽车的动力电池中，锂离子电池占据了非常重要的地位。

在锂离子动力电池中，锰酸锂和钴酸锂是正极活性物质的选择之一。

如申请号为CN200980114320.7的中国发明专利公开了一种锂离子电池，包括活性阴极材料的阴极。该活性阴极材料包括钴酸锂和尖晶石型锰酸锂的阴极混合物，其中钴酸锂和锰酸锂的重量比系在钴酸锂∶锰酸锂介于约0.95∶0.05至约0.55∶0.45之间，及其中钴酸锂的平均粒径对锰酸锂的平均粒径的比率系在介于约1∶0.35和约1∶1.4之间的范围。

但是，现有技术的锰酸锂-钴酸锂锂离子动力电池存在一定的缺陷，例如，负极材料普遍选为石墨，锰酸锂-钴酸锂正极材料与负极材料的配合不够理想；此外负极材料颗粒大、负极材料在铜箔上的附着力和均匀性较差的问题，进而会导致电池内阻较高，低温性能、高温放电性能、循环性能较差的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锰酸锂-钴酸锂动力锂离子电池。本发明选用锰酸锂-钴酸锂作为正极活性物质，选用特制的核壳型碳材料作为负极材料，正极材料与负极材料配合好；且负极材料颗粒小，负极材料在铜箔上的附着力和均匀性好，接触内阻低。制作成锂离子电池后，不但降低电池内阻，而且还能提高电池的低温性能、高温性能和循环性能。

本发明的具体技术方案为：一种锰酸锂-钴酸锂动力锂离子电池，包括正极和负极，所述正极包括正极集流体和正极材料，所述负极包括负极集流体和负极材料；按重量份计，所述正极材料包括正极活性物质91-93份，正极导电剂2-4份，正极粘合剂2-3份，溶解剂20-30份；所述正极活性物质为锰酸锂-钴酸锂复合材料。

所述负极材料包括：负极颗粒材料94-96份，负极导电剂0.9-1.2份，增稠剂2-2.4份，负极粘合剂2-2.4份；所述负极颗粒材料具有核-壳结构，其中核材料为人造石墨，壳材料为无定型炭。

本发明选用锰酸锂-钴酸锂作为正极活性物质，选用特制的核壳型碳材料作为负极材料，正极材料与负极材料配合好；且负极材料颗粒小，负极材料在铜箔上的附着力和均匀性好，接触内阻低。制作成锂离子电池后，不但降低电池内阻，而且还能提高电池的低温性能、高温性能和循环性能。

作为优选，所述锰酸锂-钴酸锂复合材料中锰酸锂和钴酸锂的质量比为2:8或3:7或4:6或5:5。

作为优选，所述负极颗粒材料的粒径为d₅₀≤6μm。

作为优选，所述负极粘合剂由质量比为1:1-2的羧甲基纤维素和丁苯橡胶组成，其中所述丁苯橡胶为粒径小于0.2μm 的苯乙烯共聚物，丁苯橡胶的pH 值为6.5-7.5。

上述负极粘合剂与本发明中特定的其他组份复合后，与集流体的粘合效果好，不易脱落。

作为优选，所述负极颗粒材料的制备方法包括以下步骤：

1）将煤焦油与沥青按质量比5-50:1在75-85℃下混合，混合均匀后加热至400-430℃进行热聚合反应2-4h；

2）将步骤1）的产物进行低温处理以去除轻组分，其中温度为350-420℃、真空度为-0.10至-0.08MPa，时间为0.5-1.5h；

3）将步骤2）的产物在2800-3000℃下石墨化处理4-8h，得到人造石墨；

4）向所述人造石墨中添加软碳或硬碳，在惰性气体氛围下加入到聚合物前驱体溶液中进行有机液相包覆处理，得到碳聚合物包覆有机复合物，然后在600-1700℃下进行高温煅烧处理，恒温保持0.5-48h，得到炭包覆负极材料；

5）对所述炭包覆负极材料在惰性气体氛围下进行炭化处理，炭化温度为800-1200℃，炭化时间为4-6h；然后对炭化产物进行粉碎，粉碎后按粒径进行分级，得到负极颗粒材料。

本发明选用选择具有倍率性能好及循环性能优异的原料，进行热聚合后，再低温改性处理，然后高温热处理得到的特定粒径的单颗粒结构人造石墨，其大电流充放电性能好，制备成致密的小粒径人造石墨基材，具有良好的大电流充放电性能和循环寿命。

负极颗粒材料的作用为：

1、小颗粒的负极颗粒材料能够缩短锂离子扩散距离、增加电解液浸润面积、减小极片OI值，从而有效提升材料的倍率和功率性能。