[发明专利]一种基于石墨烯和超导碳纤维的超低温锂离子动力电池

说明书

本发明提供一种基于石墨烯和超导碳纤维的超低温锂离子动力电池，包括外壳、正极片、负极片、隔膜以及低温电解液，所述正极片包括正极集流体、正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和DBP；所述负极片包括负极集流体、负极活性物质、负极导电剂和负极粘结剂。本发明耐低温锂离子动力电池，‑40℃的超低温条件下，仍具有良好的放电性能，能满足绝大部分低温地区对动力锂离子电池的要求。

技术领域

本发明涉及锂离子动力电池，具体涉及一种基于石墨烯和超导碳纤维的超低温锂离子动力电池及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

近几年，随着锂离子动力电池的发展日益成熟，其使用范围越来越广泛，而电池的使用环境相对复杂多变，因此对锂离子动力电池的性能要求也越高。

在冬季相对温度较低的环境下，特别是在-40℃甚至更低的温度下，传统技术的锂离子动力电池不能够正常工作。现有的锂离子动力电池在低温下工作，即电池在低温环境下充放电，电池的内阻加大，放电电压平台降低，可充放容量减少，电池的充放电效率明显降低，且对电池本身有一定的损害。

超低温环境下，锂离子电池充放电性能下降的主要原因在于锂离子在超低温条件下的传输速率降低，因此，要解决现有技术的锂离子电池超低温条件下工作效率低、充放电容量减小的问题，关键技术为解决锂离子超低温条件下传输速率低的问题。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种基于石墨烯和超导碳纤维的超低温锂离子动力电池及其制备方法，实现以下发明目的：使锂离子动力电池能在超低温（-40℃）环境下正常充放电使用并保证良好的使用寿命。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于石墨烯和超导碳纤维的超低温锂离子动力电池，包括外壳、正极片、负极片、隔膜以及低温电解液。

正极片包括正极集流体、正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和DBP。

所述的正极集流体为涂覆有石墨烯和超导碳纤维混合物的铝箔，混合物的涂覆厚度为2-5μm。

所述正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂、DBP的混合物涂覆于所述正极集流体上，涂覆密度150-180g/cm²；所述涂覆后得到的极片经过丙酮萃取去除DBP后得到正极片；

所述的正极活性物质为镍钴锰酸锂；

所述正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂、DBP的质量比为（90-94）：（3-6）：（2-4）：（2-4）。

正极导电剂为超导碳纤维和导电碳黑的混合物；超导碳纤维和导电碳黑的质量比为（60-90）：（10-40）。

负极片包括负极集流体、负极活性物质、负极导电剂和负极粘结剂。

所述的负极集流体为铜箔。

负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂的混合物涂覆于负极集流体上，涂覆密度60-90g/cm²；所述的负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂的比例为（91-95）：（2-5）：（2-5）；所述的负极活性物质为人造石墨和天然石墨的一种或其混合物。

电池结构采用叠片结构，将正极片、负极片、隔膜依次按照负极片间隔隔膜包覆正极片的顺序叠片组装成锂离子电池。

电解液采用超低温型电解液。

作为优选，正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂、DBP的质量比为92：4：2：2，涂覆密度为180g/cm²；负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂的质量比为95：2.5：2.5，涂覆密度为85 g/cm²；超导碳纤维、导电碳黑的质量比为3: 1。