[发明专利]一种高能量密度高安全的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，特别涉及一种高能量密度高安全的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池：是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。

锂离子电池由日本索尼公司于1990年最先开发成功。它是把锂离子嵌入碳(石油焦炭和石墨)中形成负极(传统锂电池用锂或锂合金作负极)。正极材料常用LixCoO2,也用LixNiO2，和LixMnO4，电解液用LiPF6+二乙烯碳酸酯(EC)+二甲基碳酸酯(DMC)。

锂离子电池能量密度大，平均输出电压高。自放电小，好的电池，每月在2％以下(可恢复)。没有记忆效应。工作温度范围宽为-20℃～60℃。循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100％，而且输出功率大。使用寿命长。不含有毒有害物质，被称为绿色电池。

最近广泛受到人们关注的是手机爆炸的事情，其实手机爆炸是于锂离子电池是息息相关的，手机厂商为提升电池的能量密度，使用了较薄的隔膜，以便在有限的体积中储存更多电能。厚度的降低增大了隔膜的生产难度，易造成质量缺陷，使隔膜不能有效隔离正负极，进而引发电池的短路与爆炸。在此种情况下，开发一种高能量密度高安全的锂离子电池是人们非常关注的事情，也具有非常现实的意义。

目前，新能源汽车的电池大多数采用磷酸铁锂材料，在示范推广中已经显现出能量密度瓶颈，这极大地阻碍了续航里程的提高。磷酸铁锂材料的理论克容量只有170mAh/g，工作电压为3.2V(相对石墨负极)，三元材料的理论克容量则为278mAh/g，工作电压为3.65V(相对石墨负极)，因此，把他们都做成电池，三元材料的比能量能够达到170Wh/kg以上，铝塑膜的外包装材料又极大减轻电池重量，相比铝壳电池这将进一步提高电池的能量密度，而磷酸铁锂电池远远不及的。三元材料在未来一段时期内将成为动力电池的主流材料。同时三元材料体系电池其安全性较差，不管是单体还是模组安全性都不能达到公共乘用车检测标准，目前我公司通过改进工艺参数、材料配比、电池体系，有效提高其安全特性。三元材料由于其理论克容量高达278mAh/g，工作电压达到3.65V(相对石墨负极)，其材料特性本身以及外包装材料极大提高了电池能量密度，其比能量能够达到170Wh/kg以上，有效解决新能源汽车续航里程短的问题。通过相关技术改进、体系优化，电池安全特性得到较大改善，在挤挤压、针刺、过充等安全特性检测中，可以达到国标要求。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，研制出一种高能量密度高安全的锂离子电池。

一种高能量密度高安全的锂离子电池，将正极配方由9100:4300：CNT：

NCM＝1.0:1.5:2：95.5优化为9100:4300：SP：NCM＝(0.8-1.2):(0.6-1.0):(0.8-1.2)：(90-120)，所述9100为聚偏氟乙烯(9100)；4300为聚偏氟乙烯；SP为导电炭黑；NCM为镍钴锰酸锂。

作为优选，9100:4300：SP：NCM＝1.0:0.8:1：97.2。

作为优选，正极具有小于4.0g/100cm²的面密度。

作为优选，正极具有大于3.0g/cm³的辊压压实密度。

作为优选，正极的叠片层数大于15层。

作为优选，电池厚度优选小于9.0mm，更优选为7.0mm。

作为优选，铝塑膜替代铝壳、钢壳作为电池的外包装。

作为优选，铝塑膜厚度为152u，面密度为215g/m²。

作为优选，负极材料包括羧甲基纤维素钠(CMC)、导电炭黑(SP)、人造石墨中间相炭微球(C)和丁苯胶(SBR)。

作为优选，羧甲基纤维素钠(CMC)：导电炭黑(SP)：人造石墨中间相炭微球(C)：丁苯胶(SBR)＝(1.5-2.0):(0.8-1.2)：(90-100):(1.5-2.0)。

作为优选，羧甲基纤维素钠(CMC)：导电炭黑(SP)：人造石墨中间相炭微球(C)：丁苯胶(SBR)＝1.8:1.0:95.4:1.8。

作为优选，负极具有小于2.5g/100cm²的面密度。