[发明专利]一种快充快放型高功率锂离子电池及制作方法

说明书

本发明公开了一种快充快放型高功率锂离子电池及制作方法，正、负极集流体分别包括铝箔和导电涂层、铜箔和导电涂层；隔膜采用双向同步拉伸PE材质，其表面涂有陶瓷氧化物；正极涂膏包括10‑35钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸铁锰锂或磷酸钒锂、62‑81镍钴锰酸锂、1‑3科琴黑或碳纳米管、1‑3石墨烯或Super‑P和1‑3改性聚偏二氟乙烯；负极涂膏包括55‑75人造石墨或中间相碳微球、20.5‑36软碳或硬碳、1‑2CMC、2‑4的Super‑P和1.5‑3丁苯橡胶SBR或者聚苯乙烯‑丙烯酸酯。本发明可以满足30C的持续充放电，30C恒流充电容量比例可以达到1C容量的70%以上，30C放电比例可以达到1C容量的90%以上。

技术领域

本发明属于锂离子电池制备技术领域，涉及一种快充快放型锂离子电池及制作方法。

背景技术

锂离子二次电池如今已成为主流的化学电源，广泛应用于绝大部分移动终端设备以及新能源汽车等领域，相较于镍氢镍镉铅酸电池它具有工作电压高、比能量高和循环寿命长等优点。近几年，随着电动工具，无人机、航模、新能源汽车的快速发展，尤其随着锂离子电池在HEV混合动力车、12V/48V车载启停系统的批量应用，对锂离子二次电池的充电和放电功率提出的要求越来越高，一般都需要满足30-40C倍率充放电要求，但是目前商品化锂离子电池很难满足这种大功率充放电要求。

车载动力型锂离子电池更是需要面临三个方面的基本需求：一是长寿命，质保期一般要求为5-8年或者8-10万公里，但是锂离子电池在循环的充放电过程中，电池极化会不断增加，导致电池寿命达不到使用要求。第二个是高功率，但是锂离子电池在大电流充放电情况下会导致电池极化增加，电池产热严重，从而造成副反应增加，继而造成电池容量衰减，导致电池的功率不能达到使用要求。第三个是宽温程，需要满足-20℃-60℃工作范围的要求，但是锂离子电池在低温条件下极化会显著增加，导致析锂和容量的衰减，使其在低温条件下不能使用。所以车载动力锂电池首要解决的问题是如何在高倍率和低温等条件下，最大限度的降低电池的极化。

电池极化从类别来说包含三类，第一类是欧姆极化，第二类是电化学反应极化，第三类是浓差极化。这三类极化中最难平衡解决的是后两者，电化学反应极化主要涉及到材料体系的交换电流密度、电荷转移阻抗、电化学反应面积以及电化学反应活化能。浓差极化主要包括固相浓差极化和液相浓差极化。固相浓差极化主要涉及材料迁移扩散系数和锂离子迁移扩散路径。液相浓差极化主要涉及材料比表面积、材料极片孔隙率、隔膜的孔径大小和孔隙分布、孔隙率和透气度、电解液的电导率、粘度等等。设计一款性能优良的快充快放高功率锂离子电池，需要保证锂离子和电子在整个电化学体系中迁移扩散的速度以及两者之间电荷平衡。传统功率型锂离子电池比较容易满足大倍率持续或者脉冲放电，但是在大倍率持续充电或者脉冲充电，锂离子电池很容易析锂，导致电池不可逆容量损失，甚至局部锂枝晶产生内短路并由此导致电池发生热失控问题，这种问题在低温条件下表现的尤为显著。因此，研究开发一款既能满足大倍率持续或者脉冲放电，又很好地完成在大倍率持续充电或者脉冲充电的具备高功率快充快放的动力锂离子电池具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种可以满足高功率快充快放，寿命长的快充快放型高功率锂离子电池及制作方法。

为实现本发明的目的，本发明的技术解决方案是：一种快充快放型高功率锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液；其采用Z字形叠片结构，叠片体最外圈采用电芯体上下两面负极极片收尾的结构；所述正极极片包括正极集流体和分布在正极集流体上的正极涂膏；所述负极极片包括负极集流体和分布在负极集流体上的负极涂膏；

所述的正极集流体包括铝箔和导电涂层，负极集流体包括铜箔和导电涂层；导电涂层由导电剂和树脂组成，其中导电剂包括导电石墨、碳黑、碳纳米管和石墨烯中的至少三种；