[发明专利]高倍率高能量密度锂离子电池

说明书

本发明公开了一种高倍率高能量密度锂离子电池，通过镍钴锰酸锂正极材料的配方优化，提高了正极材料高能量密度下的结构稳定性和循环稳定性，并且在类球形正极颗粒的空隙中间填充纳米导电材料，在不影响材料体积能量密度的前提下，同时提高材料导电性和材料高倍率放电特性；本发明通过微孔隔膜上涂覆三氧化二铝涂层，从而提高微孔隔膜的耐高温性能和电解液吸收保持性能；本发明添加1，3‑丙磺酸内酯用于提高高镍正极的高温稳定性；本发明添加二草酸硼酸锂可以提高电解液的抗氧化性，在正极表面形成稳定的SEI膜，减少电池内部氢氟酸含量，降低氢氟酸对正极材料的破坏，提升电池性能。

技术领域

本发明涉及一种高倍率高能量密度锂离子电池。

背景技术

目前国内生产的高倍率型锂离子电池18650型可以持续20A电流放电的最高容量为 2000mAh。

有些行业需要更多容量的电池以延长续航，并且原有的体积并不能更改以便于安装。导致高倍率放电的电池在设计上需要较低的材料压实密度和更多的导电材料以及更厚的集流体来保证高倍率放电的性能，避免温升过高和锂析出导致的循环性能下降。而高能量密度的电芯又需要较高的材料压实密度，更少的辅助材料来给活性物质提供空间。因此在工艺设计上高倍率放电特性和高能量密度特性是互相矛盾的技术指标。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种高倍率高能量密度锂离子电池，提高正负极材料的能量密度的同时，又要保证高倍率放电的性能。

技术方案：本发明所述的高倍率高能量密度锂离子电池，包括铝箔片，在铝箔片上涂覆镍钴锰锂氧化物其特征在于镍钴锰锂氧化物中镍钴锰的的比例为8:1:1，铝箔片涂覆镍钴锰锂氧化物构成镍钴锰正极极片，镍钴锰锂正极极片通过粘结剂和溶剂涂覆一层纳米导电材料，纳米导电材料填充至镍钴锰锂氧化物中的类球形正极颗粒之间。

通过采用上述技术方案，类球形正极颗粒的空隙中间填充纳米导电材料，在电池充放电时电子能够快速通过导电材料在正极材料中运动，从而提供锂离子穿梭反应所消耗的电子，使电池能够快速充放电。所以，在不影响材料体积能量密度的前提下，同时提高材料导电性，提高材料高倍率放电特性。同时提高镍的含量降低钴和锰的含量用以提高电池的蓄电量。

有益效果：本发明通过镍钴锰酸锂正极材料的配方优化，提高了正极材料高能量密度下的结构稳定性和循环稳定性，并且在类球形正极颗粒的空隙中间填充纳米导电材料，在不影响材料体积能量密度的前提下，同时提高材料导电性和材料高倍率放电特性；本发明通过微孔隔膜上涂覆三氧化二铝涂层，从而提高微孔隔膜的耐高温性能和保液性能；本发明添加1，3-丙磺酸内酯用于提高高镍正极的高温稳定性；本发明添加二草酸硼酸锂用以调节高镍正极表面界面膜组分，有效缓解电解液的氧化和过渡金属离子的流失。

具体实施方式

一种高倍率高能量密度锂离子电池，包括正极、负极、微孔隔膜以及电解液，正极通过镍钴锰锂氧化物涂覆在铝箔片形成，其中镍钴锰锂氧化物中镍钴锰的比例为8:1:1。提高镍的含量能够有效的提高锂离子电池的蓄电能力，相比于市场上的高倍率放电型 18650锂离子电池，本发明的18650锂离子电池放电容量达到2500mAh以上，比原先提升 25％。

考虑到电池的蓄电能力增加，必然对放电速度提出更高的要求。放电速度与材料的导电性有直接关系，因此提升材料的导电性必然能够提升电池的放电速度。因此，镍钴锰正极材料涂覆一层纳米导电材料，纳米导电材料填充至镍钴锰锂氧化物中的类球形正极颗粒之间。具体为纳米导电材料、溶剂N甲基吡咯烷酮、粘结剂聚偏氟乙稀混合，然后混合液涂覆在镍钴锰正极极片上，溶剂挥发，纳米导电材料粘结在镍钴锰锂氧化物上，并渗入镍钴锰锂氧化物的类球形正极颗粒之间。在电池充放电时电子能够快速通过导电材料在正极材料中运动，从而提供锂离子穿梭反应所消耗的电子，使电池能够快速充放电。