[发明专利]一种高能量密度聚合物锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高能量密度聚合物锂离子电池及其制备方法，该锂离子电池主要包括正极片、负极片、多孔隔离膜和有机电解液。所述正极片主要含有钴酸锂，所述负极片主要含有硅系复合材料，所述隔离膜为三氧化二铝和聚偏氟乙烯(PVDF)混涂隔离膜，所述有机电解液由锂盐、碳酸酯、羧酸酯和各种添加剂组成。本发明的聚合物锂离子电池工作电压范围是4.4V～3.0V，具有高能量密度，电池循环寿命好，1C充放常温循环500周，容量保持率80％以上；高温和低温性能优异，55度高温放电，容量保持率98％以上，低温负20度放电，容量保持率60％以上。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高能量密度聚合物锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于其环境友好、能量密度高、循环性能好等优点广泛应用于汽车、储能、电子产品等领域。聚合物锂离子电池能量密度相对液态锂离子电池更高，而且电池外形可根据需要定制，在电子产品领域尤其受欢迎。随着电子产品日新月异变化，对聚合物锂离子电池的能量密度要求也越来越高，电池的能量密度普通，导致电池容量低，引起电子产品的待机时间和使用时间较短，大大影响消费者的使用体验，急需提出一种高能量密度的电池解决此类问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种高能量密度聚合物锂离子电池及其制备方法，该聚合物锂离子电池工作电压范围是4.4V～3.0V，电池循环寿命好，1C充放常温循环500周，容量保持率80％以上；高温和低温性能优异，55度高温放电，容量保持率98％以上，低温负20度放电，容量保持率60％以上。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种高能量密度聚合物锂离子电池，所述锂离子电池包括正极片、负极片、多孔隔离膜和有机电解液，

所述正极片包括钴酸锂；

所述负极片包括硅系复合材料；

所述多孔隔离膜为三氧化二铝和聚偏氟乙烯(PVDF)混涂隔膜；

所述电解液由锂盐、碳酸酯、羧酸酯和若干添加剂组成。

进一步地，所述正极片中钴酸锂D50为10～14μm，比表面积为：0.2～0.3m2/g，钴酸锂掺杂铝和钛两种元素，铝元素的质量百分含量为0.05％～0.1％，钛元素的质量百分含量为0.03～0.07％。

进一步地，所述负极片中硅系复合材料为硅氧材料和石墨材料的混合材料，其中硅氧材料的克容量是1500～1700mAh/g，材料粒度D50为3～8μm，比表面积是2～4m2/g；石墨材料的克容量是340～360mAh/g，材料粒度D50为10～15μm，比表面积是0.7～3m2/g；混合材料的克容量是430～460mAh/g，混合材料粒度D50为10～15μm，比表面积是0.6～1.5m2/g，硅元素质量百分含量为5％～10％，碳元素含量是90～95％。

进一步地，所述多孔隔离膜的基膜是聚乙烯多孔膜，基膜厚度为5～12μm，混涂层是三氧化二铝和聚偏氟乙烯的混合物组成，涂层厚度是3μm，混涂层对应正极面。

进一步地，所述电解液中锂盐为LiPF6，锂盐的含量为1.0～1.2mol/L；

所述电解液中碳酸酯、羧酸酯的质量比例如下：

碳酸乙烯酯(EC)：碳酸丙烯酯(PC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸乙甲酯(EMC)：丙酸乙酯(EP)＝20～45：5～20：30～45：0～15：0～15；

所述电解液中添加剂含量占电解液总质量的1％～9％，各种添加剂的质量比例如下：

氟代碳酸乙烯酯(FEC)：碳酸亚乙烯酯(VC)：1,3-丙烷磺酸内酯(PS):丁二腈(AN)：己二腈(ADN)＝1～9：1～3：0.2～5：0～2：0～2。