[发明专利]能在零下60℃正常工作的超低温锂离子电池的制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种在零下60℃正常工作的超低温锂离子电池的制备方法。通过磷酸铁锂包覆介孔碳作为正极材料，利用静电纺丝技术制备的富含介孔结构的硬炭材料作为负极材料，双三氟甲磺酰亚胺锂盐LiTFSi盐和DIOX(1,3‑二氧杂环己烷)+EC(碳酸乙烯酯)+VC(碳酸亚乙烯脂)溶剂配成的电解液组装成的锂离子电池。本发明的电池的电池材料具有非常好的离子传输特性和锂离子的快速去溶剂化的特性，以及在低温下性能保持很好的低温电解液，保证了该电池在零下60℃依然可以正常工作。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种在零下60℃正常工作的超低温锂离子电池的制备方法。

背景技术

随着电池技术的不断发展，越来越多的机械化、自动化产品使用电池作为驱动电机的手段，近年来电动车市场也飞速的扩大，越来越多的电动车投入运营，对于电池的技术要求也越来越高，尤其在冬季常常会听到，因为天气温度太低，电动车无法进行工作，北方寒冷地带无法使用电动车。此外，随着国防事业以及科考事业的发展，对于极寒地区的供电储能也存在着巨大的挑战。因而具有能够在超低温下正常工作的电池的研究迫在眉睫。

锂离子电池作为电池行业发展最为迅速的技术，以其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和“绿色”环保等优点受到了大众的广泛欢迎，同时科研界、产业界也投入了大量的研究。对于能够适应超低温的锂离子的研究也越来越多，然而，低温环境下，电解液的粘度会急剧增加，锂离子电池在电极材料间的移动会非常的缓慢，此外低温下电解液在正负极在形成的SEI层会发生相变更加的不稳定。因此，本发明中的正负极材料提供了更稳定的SEI形成环境，以及更短的传输距离，低温下粘度更小的电解液，实现了在零下60℃超低温下依然能够进行工作的锂电池。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服锂电材料在低温环境下应用中存在的局限性的问题以及常规电解液在低温下粘度大离子迁移率低的问题，提供一种超低温下可大倍率充放的锂离子电池及其制备方法，利用锂离子电池在低温下实现优异的充放电性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种低温锂离子电池，主要涉及电极材料和电解液。包括：磷酸铁锂包覆介孔碳作为正极材料，利用静电纺丝技术制备的富含介孔结构的硬炭材料作为负极材料，双三氟甲磺酰亚胺锂盐(LiTFSi盐)和1,3-二氧杂环己烷(DIOX)+碳酸乙烯酯(EC)+碳酸亚乙烯脂(VC)(Diox+EC+VC)溶剂配成的电解液。

上述锂离子电池的制备方法包括如下步骤：

(1)称取纳米磷酸铁锂粉末、三羟甲基氨基甲烷缓冲剂、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，加入去离子水，进行搅拌；然后加入盐酸多巴胺,继续搅拌后进行离心洗涤，干燥；对干燥的样品进行碳化处理，得到正极材料。

所述纳米磷酸铁锂粉末、三羟甲基氨基甲烷缓冲剂、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、盐酸多巴胺的质量比为5-20：0.75-3：1.35-5：1-8。所述纳米磷酸铁锂粉末与去离子水的质量比为5-20:1000-3000。

所述搅拌时间为3-8小时，继续搅拌时间为24小时-48小时，搅拌转速为1500-2500转/分钟。

所述干燥指在80-100℃真空烘箱中进行真空干燥，干燥时长为8-12小时。

所述碳化处理指以1-2℃/分钟升温至400℃，保温1.5-3小时，然后再以5℃/分钟升温至700-900℃，保温2-4小时。

该步骤的有益效果是：首先纳米级的磷酸铁锂拥有非常好的充放电稳定性，在包覆上一层薄薄介孔碳后，更易会形成稳定的SEI层，同时包覆的介孔碳会增强电极材料的导电性从而提高倍率性能，而且介孔材料的浸润性好，在低温环境下，会有效的加快离子进出材料的速率，从而实现低温下正极材料的脱嵌锂。