[发明专利]新型超低温锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型超低温锂离子电池及其制备方法，本发明从提高锂离子在活性材料中的扩散能力和电极界面性能的角度入手，通过优化材料性能和改进制浆工艺，有效提高了锂离子电化学可逆性能和低温导电性能，改善了电极比容量。本发明所述制备方法制备出的锂离子电池在‑60℃的超低温环境条件下0.2C放电，容量保持率仍可达到80％以上，并且‑60℃的温度条件下可以正常充电，突破了传统锂离子电池在低于‑20℃低温条件时难以正常使用的技术难题，大大拓宽了锂离子电池在军用装备上的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，具体涉及一种新型超低温锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为新一代的绿色能源，具有工作电压高、循环寿命长、质量轻、能量密度高、倍率性能和安全性能好、自放电小、无记忆效应、无环境污染等优点，被广泛的应用到电子、交通、医疗、航空等各个领域中，随着应用领域及应用范围的不断拓展，对电池的性能也提出了更高的要求。而传统锂离子电池的低温放电性能较差，尤其是低温充电性能差，大多数锂电池在-20℃以下难以正常使用，大大制约了其在高纬度、高海拔地区和水下低温环境中的应用。

另外，锂离子电池在低温环境下充电会极大地影响电池的电化学性能。锂离子电池低温无法充电的问题，大大制约了其在特殊环境领域的应用。传统的锂离子电池工作温度一般在-20℃到60℃，相当多的应用环境尤其是军用装备需要达到比这个工作温度更宽的适应范围。但低温下锂电池的放电容量会严重下降，如在-40℃时，锂离子电池的低温放电容量只能达到室温放电容量10％-30％，放电倍率性能也下降很大，在-60℃的超低温环境根本无法正常使用。因此提高锂离子电池在超低温状态下的性能是锂离子电池广泛应用迫切要解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型超低温锂离子电池及其制备方法，突破了传统锂离子电池在低于-20℃低温条件时难以正常使用的技术难题，大大拓宽了锂离子电池在军用装备上的应用范围。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种新型超低温锂离子电池制备方法，首先分别制备正极浆料和负极浆料，然后将制备的正极浆料按面密度300g/m²-400g/m²，压实密度3.4kg/m³-4.0kg/m³进行涂布，负极浆料按面密度150g/m²-220g/m²，压实密度1.3kg/m³-1.6kg/m³进行涂布；最后再经裁切、卷绕或叠层、封装后，即可；

所述负极浆料包括95.5-97份人造石墨、2.5-5份聚偏氟乙烯和2-4份超导石墨，所述负极浆料中人造石墨、聚偏氟乙烯和超导石墨采用N-甲基吡咯烷酮作为溶剂稀释，所述负极浆料的固含量为50％-60％、粘度为5000mPa·s-6000mPa·s。

进一步地，所述负极浆料的制备方法如下：

(1)按重量份计，称取95.5-97份人造石墨、2.5-5份聚偏氟乙烯和2-4份超导石墨在搅拌机中搅拌30min-60min；

(2)加入N-甲基吡咯烷酮，控制固含量为75％-80％，在搅拌机中以每分钟5m-10m的线速度搅拌120min；

(3)再加入N-甲基吡咯烷酮稀释，然后以每分钟15m-20m的线速度搅拌120min；

(4)将搅拌结束后制备的浆料进行抽真空除泡后，即得。

进一步地，所述负极浆料的制备采用行星式搅拌机进行搅拌；所述步骤(3)中加入N-甲基吡咯烷酮稀释的过程中控制固含量为50％-60％、粘度为5000mPa·s-6000mPa·s。