[发明专利]一种高比特性全密封锂离子电池

说明书

本发明属于空间全密封锂离子电池领域，具体是一种高比特性全密封锂离子电池。其正极活性物质采用粒径在5‑10μm的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)三元材料，负极活性物质采用粒径在6‑8μm的中间相碳微球石墨负极，隔膜材料采用基膜为干法聚烯烃隔膜的陶瓷隔膜，基膜厚度为8‑12μm，陶瓷涂层厚度为3‑5μm。正极面密度为60‑80mg/m²(单面)，电池比能量为110Wh/kg，最大持续放电倍率为50C。本发明技术通过对于正负极材料的筛选设计，隔膜的改性增效技术以及极片工艺优化，大大提高了空间攻防电源用全密封锂离子电池的高比特性。

技术领域

本发明属于空间全密封锂离子电池领域，具体是一种高比特性全密封锂离子电池技术。

背景技术

空间攻防等领域要求全密封锂离子电池具有高倍率性能，同时，由于空间应用的特殊性，要求电池在具有高功率的同时，保持一定的比能量。而电池的高比能量和高功率设计，是两条截然相反的技术路线，怎样将这两个技术相融合，开发高比特性的全密封锂离子电池技术，是目前空间攻防用电源发展的重中之重。

发明内容

针对上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种高比特性全密封锂离子电池技术，在保证电池高功率性能发挥的同时，兼具一定的比能量设计。

为实现上述目的，本发明提供如一种高比特性全密封锂离子电池，其特征在于，正极活性物质采用LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)三元材料，负极活性物质采用中间相碳微球石墨负极，隔膜采用陶瓷隔膜。

所述正极活性物质粒径在5-10μm。

所述负极活性物质粒径在6-8μm。

所述陶瓷隔膜的基膜采用干法聚烯烃薄膜，厚度在8-12μm，陶瓷涂层厚度为3-5μm。

所述正极面密度为60-80mg/m²。

所述负极面密度为30-50mg/m²(单面)。

本发明得到高比特性全密封锂离子电池的电池比能量为110Wh/kg，最大持续放电倍率为50C。

本发明所述高比特性全密封锂离子电池的制备方法为：将粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中得到粘结剂溶液；在一份上述混合溶液中依次加入导电剂和正极活性物质，得到正极浆料；在另一份上述粘结剂溶液中依次加入导电剂和负极活性物质，得到负极浆料；将正极浆料涂布在铝箔上，将负极浆料涂布在铜箔集流体上，烘烤除去溶剂，辊压后冲片，分别得到正极极片和负极极片；将正极极片和负极极片通过叠片方式交替叠加组装，再装入铝壳并注入电解液、密封，通过首次充放电进行电化学活化，制得全密封锂离子电池。

本发明的有益效果是：本发明提供的高比特性全密封锂离子电池，其正极材料决定了电池的容量发挥，因此选择高设计容量的正极材料，同时通过降低材料的粒度，增加材料颗粒的比表面积，用以提高其倍率性能。此外，负极材料是影响电池倍率性能的关键因素，本发明选择了小颗粒粒径的中间相碳微球材料，形成的极片孔隙率高，可以提供快速高效的锂离子传输通道。隔膜具有隔断正负极接触，同时导通锂离子的作用，针对干法基膜的高透气性，陶瓷涂层的倍率增效和安全可靠性，引入了陶瓷隔膜，提高电池的倍率性能和安全可靠性。采用较低的正极面密度，以保证极片的高孔隙率，可以提高电池的倍率性能。将高比能量和高功率两个相反的技术路线有机融合，达到双高的高比特性指标，有效解决空间全密封锂离子电池的高比特性。

附图说明

图1为本发明实施例1在常温下的1C充放电曲线图。