[发明专利]一种快充型锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种快充型锂离子电池，其中，负极活性物质采用软碳包覆的石墨，电解液的溶质为六氟磷酸锂，有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、丙酸乙酯和聚丙烯。本发明的锂离子电池支持2C倍率循环，且循环寿命长，性能稳定，在2C/1C充放电倍率下循环使用900次，电池容量仍能保持在87％以上。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种快充型锂离子电池及其制备方法。

专业名词：SBR指丁苯橡胶、CMC指羟甲基纤维素、PTFE指聚四氟乙烯、NMP指N-甲基吡咯烷酮、PAni指聚苯胺、PAA指聚丙烯酸、PAALi指聚丙烯酸锂、PEAA指聚乙烯丙烯酸。

背景技术

锂离子电池由于其平均输出电压高，能量密度大，无记忆效应等优点，被广泛的应用于数码领域中。随着社会的发展，人们对电子产品的需求日益提高，在快节奏的生活中，除了续航能力及安全性能外，电池能在短时间内快速充电也是市场的一大需求。

专利号为201811648697.8的公开了一种快充锂离子电池及其制备方法，包括：1)分别制备正/负极导电材料；2)制备导电浆液；3)将导电浆液与导电材料混合，涂覆在基材上，得到正/负极片；极片的涂层边缘预留空白；4)切割极片的预留空白，形成电极连接片；5)卷成方形电芯，引出电极连接片；6)将连接片与金属复合片焊接；7)裁切连接片；8)将连接片弯折成型；9)对外露的连接片贴胶保护；10)将电芯半成品进行顶侧封边；11)将电芯进行烘烤，然后注入电解液，分容，得到快充锂离子电池。50A/9C充电倍率下能够将充电时间缩短在15分钟以内，6分钟即可充电达电池总电量的90％以上。但是电池的循环性较差，可循环使用300次左右。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一种可快充、循环性能优良的锂离子电池，采用如下技术方案。

一种快充型锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液；所述正极片包括正极集流体和正极材料层，所述正极材料层的材料包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂；所述负极片包括负极集流体和负极材料层，所述负极材料层的材料包括负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂，所述负极活性物质采用软碳包覆的石墨，所述负极粘结剂包括苯丙乳液；所述电解液包括锂盐和有机溶剂，所述锂盐为六氟磷酸锂，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、丙酸乙酯和聚丙烯。

软碳结构为无定型结构，层间距较大，负极活性物质采用软碳包覆的石墨，层间距较大，有利于锂离子的扩散，缩短锂离子的嵌入时间，有利于提高锂离子电池的快充性能。粘结剂选用苯丙乳液，苯丙乳液附着力好，耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好。苯丙乳液的玻璃化温度更高，在宏观上表现为硬度越大，因此在极片中可以起到一定的支撑作用，制造通道，有利于锂离子在正负极片中的传输。电解液配方采用碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、丙酸乙酯和聚丙烯四种溶剂复配，提升了电解液的电导率，提高了锂离子电池的倍率性能。

进一步地，所述负极活性物质的软碳包覆量为0.5～10wt％。

进一步地，所述正极活性物质为钴酸锂，所述正极导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、石墨烯以及碳掺杂的碳纳米管或石墨烯中的一种或多种，所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯。

碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键，其共轭效应显著，结构与石墨的片层结构相同，具有很好的导电性能。掺杂型碳纳米管，可通过增加碳纳米管表面的缺陷来增加接收电子的空穴，从而进一步提高碳纳米管的导电性，以减少碳纳米管在电芯中的使用量来进一步提高电芯的能量密度。同时具有优异导电性的碳纳米管在活性材料之间搭建起长程导电网络，当活性材料在循环过程中发生碎裂时依然可以导通电子，提高电芯的长循环性能。

进一步地，所述负极导电剂包括导电炭黑、碳纳米管以及石墨烯中的一种或多种。

进一步地，所述电解液中有机溶剂的质量配比为碳酸乙烯酯：碳酸丙稀酯：丙酸乙酯：聚丙烯＝15～30：35～50：5～10：20～40。