[发明专利]高能量密度超低温锂离子电池及负极片

权利要求书

1.一种高能量密度超低温锂离子电池，包括外壳、设置在所述外壳内的电池内芯以及电解液；所述电池内芯包括正极片、负极片及设置在所述正极片和负极片之间的隔膜；其特征在于，所述正极片采用粒径为11-20μm的碳包覆钴酸锂制成；所述负极片采用低结晶碳表面改性人造石墨制成；所述电解液的溶剂包括质量比例为3:3:2:1:2:(2-3)的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二已酯、聚碳酸酯、丙酸丙酯和丙酸乙酯；

所述低结晶碳表面改性人造石墨采用多颗粒复合球形化人造石墨，并通过煤油、沥青以及酚醛树脂中一种或多种进行包覆，在1000-1500℃氮气保护的环境下低结晶改性制成；其中包覆的厚度为0.5-1μm；所述多颗粒复合球形化人造石墨为采用粒径3-6μm的人造石墨，与粘度10000-20000mpa.s的沥青按90-60:10-40比例混合形成10-19μm的颗粒，在3000-4000℃下石墨化形成；

所述低结晶碳表面改性人造石墨的粒径为11-20μm，压实密度为1.60-1.75g/cm³。

2.根据权利要求1所述的高能量密度超低温锂离子电池，其特征在于，所述碳包覆钴酸锂的压实密度为4.2-4.5g/cm³。

3.根据权利要求1所述的高能量密度超低温锂离子电池，其特征在于，所述碳包覆钴酸锂的表面包覆或掺杂0.1-5%的以下氧化物中的一种或多种：氧化铝、氧化镁、氧化锆、氧化铑、氧化钌、氧化锶、氧化钡、氧化镧、氧化铈、氧化铱、氧化镨、氧化钇以及氧化铌；

所述氧化物和碳包覆钴酸锂混合后，通过在600-800℃的隧道炉或箱式炉中处理2-5h，使所述氧化物包覆或掺杂在所述碳包覆钴酸锂的表面。

4.根据权利要求1所述的高能量密度超低温锂离子电池，其特征在于，所述碳包覆钴酸锂通过将钴酸锂、导电剂与溶剂混合，与玛瑙球按1:2-3的料球比在球磨机中制成固含量为10-40%的粉浆，在喷雾造粒机中干燥制成；

所述粉浆温度控制为70-80℃；所述钴酸锂与导电剂的质量配比为100:1-2。

5.根据权利要求4所述的高能量密度超低温锂离子电池，其特征在于，所述导电剂包括炭黑、碳纳米管、气相生长碳纤维中的一种或多种；所述溶剂为纯水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮或二甲基乙酰胺。

6.根据权利要求1所述的高能量密度超低温锂离子电池，其特征在于，所述电解液的原料包括锂盐、所述溶剂以及添加剂；所述锂盐包括LiPF6，还包括0.01-0.1mol/L的LiBF4和/或LiBOB；

所述锂盐浓度1.2-1.5mol/L；

所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种；所述碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯在所述电解液中的质量百分比分别为2-4%。

7.根据权利要求1-6任一项所述的高能量密度超低温锂离子电池，其特征在于，所述隔膜厚度为5-13μm；所述隔膜包括基体膜、设置在所述基体膜上的陶瓷层和/或PVDF胶层；

所述陶瓷层的厚度为1-2μm；所述PVDF胶层的厚度为1μm。

8.一种负极片，其特征在于，采用低结晶碳表面改性人造石墨制成；

所述低结晶碳表面改性人造石墨采用多颗粒复合球形化人造石墨，并通过煤油、沥青以及酚醛树脂中一种或多种进行包覆，在1000-1500℃氮气保护的环境下低结晶改性制成；其中包覆的厚度为0.5-1μm；

所述多颗粒复合球形化人造石墨为采用粒径3-6μm的人造石墨，与粘度10000-20000mpa.s的沥青按90-60:10-40比例混合形成10-19μm的颗粒，在3000-4000℃下石墨化形成；

所述低结晶碳表面改性人造石墨的粒径为11-20μm，压实密度为1.60-1.75g/cm³。