[发明专利]一种高电压、高安全锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高电压、高安全锂离子电池及其制备方法，包括正极片、负极片、隔膜和电解液；正极片包含正极活性物质、导电剂、粘结剂及集流体，正极活性物质含有磷酸钒锂；负极片包括负极活性物质、导电剂、粘结剂及集流体，负极活性物质为碳基材料和/或硅基材料；隔膜为耐高温、耐高电压高安全隔膜；电解液为高电压电解液。制备方法包括制作正、负极极片；将正极片、隔膜、负极片组装成极组并装配电池；注液；采用“中低电压分段梯度化成”结合“高电压分段梯度化成结合涓流化成”的方法化成。该高电压、高安全锂离子电池在4.4‑5.0V长期工作条件下具有优异的循环寿命，同时具备优异的安全性能，实现了能量密度及安全性的双重提升。

技术领域

本发明属于电池技术领域，特别是涉及一种高电压、高安全锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池与镉镍、铅酸等体系电池相比，具有电压高，能量密度大，循环性能好，自放电小，无记忆效应，工作温度范围宽等优点，目前主要的应用在动力、储能及消费类几大领域。

随着锂离子电池使用范围的不断扩大，广泛应用于车载、船载等载人动力领域。动力电池对续航能力需求增加，储能电池对电池能量输出能力的不断增加，都要求锂离子电池应具备更高的容量性能，即具备良好的能量密度。此外，车载、船载等载人动力领域对于对锂离子电池的安全性提出了更高的要求，要求动力电池具有优异的安全性。

安全性问题是制约锂离子动力电池能量密度进一步提升的瓶颈。目前已商业化的材料中，以磷酸铁锂为代表的聚阴离子正极材料具有良好的热稳定性及安全性，已广泛应用于动力、储能等领域。

磷酸铁锂电池也具有自身的劣势。其比容量较低、工作电压低、限制了其能量密度的进一步提升，不能满足车、船、艇对动力电池高安全、高能量密度的要求。与磷酸铁锂相比，单斜晶系的磷酸钒锂材料氧化还原电位较高，结构稳定性好，具有优异的安全性能，具备三维的锂离子扩散通道，大电流充放电性能和低温性能好等优点。为有效提升电池能量密度，必须提升其上限充电电压至5.0V左右。而现有的商业化动力电池充电上限电压多在4.3V以下。随充电电压的提高，电池在高电压下工作易出现高电压下电解液氧化分解、隔膜氧化、正、负极钝化膜劣化速度加快，高电压下循环性能衰降较快的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种高电压、高安全锂离子电池及其制备方法，该电池具备高电压(4.4-5.0V)稳定、优异的工作能力，高电压(4.4-5.0V)长期工作的优异循环寿命，在针刺、挤压、过充、过放等滥用条件下具备良好的安全性能，可以实现能量密度及安全性的双重提升。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高电压、高安全锂离子电池，包括正极片、负极片、设于正极片与负极片之间的隔膜、电解液，正极片包括正极集流体与涂覆在正极集流体上的正极活性层，正极活性层包括正极活性物质、导电剂及粘结剂；负极片包括负极集流体与涂覆在负极集流体上的负极活性层，负极活性层包括负极活性物质、导电剂、粘结剂；隔膜为耐高温、耐高电压高安全隔膜，满足电池长期稳定工作电压在4.4-5.0V；电解液为高电压电解液，电解液具备高电压的电化学窗口稳定性，满足电池在4.4-5.0V长期工作。

所述正极活性物质含有磷酸钒锂。

所述负极活性物质为碳基材料和/或硅基材料。

一种高电压、高安全锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)含有磷酸钒锂的正极片的制备

将占总正极活性物质20％-100％重量百分比的第一正极活性物质磷酸钒锂，占总正极活性物质0％-80％重量百分比的第二正极活性物质，与导电剂均匀混合，一次或分多次加入粘结剂,混合搅拌均匀后得到正极浆料,正极浆料经涂覆工序转移至集流体铝箔上，经烘干、碾压，裁分或冲切后制得正极片；