[发明专利]一种以硅碳材料为负极的快充型锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种以硅碳材料为负极的快充型锂离子电池及其制备方法。本申请的以硅碳材料为负极的快充型锂离子电池，所述锂离子电池由铝箔、正极极片、隔膜、负极极片、铜箔逐层叠加构成，所述负极极片由硅碳材料、导电剂、粘结剂组成；所述正极极片由正极材料、导电剂、粘结剂组成；所述隔膜上涂覆有钛酸锂材料，所述钛酸锂材料由有机溶剂、分散剂、粘结剂和钛酸锂粉末混合而成，提高硅碳负极电池的倍率性能和循环性能，同时利用钛酸锂材料快速充电的能力，使得制成的电池同时具备高能量密度和快充能力，且该电池制备方法简便易行，具备批量生产的可行性和广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种以硅碳材料为负极的快充型锂离子电池及其制备方法。

背景技术

近几年来，新能源汽车产销量呈现爆发式增长。动力锂电池作为新能源汽车的核心部件，为了解决电动车的“行驶里程焦虑”问题，不断提高电池的能量密度是目前主要开发方向之一。硅负极的理论比容量高达4200mAh/g，石墨作为成熟的负极材料，其能量密度已经基本被充分发挥，要想在能量密度上有所提升，与硅结合是一种较好的方式。因此，以硅碳材料为负极的锂离子电池技术开发受到了行业内的普遍关注。但由于该材料在充放电过程中体积易膨胀，使其在实际应用过程中的倍率性能较差。目前开发的电池一般以能量型为主，限制了其在新能源汽车的应用范围。

电池的快速充电能力和安全性问题也是电动汽车能否大规模普及应用的关键因素和技术难题。以钛酸锂材料为负极的电池具有快速充电、超长循环寿命和高安全性等突出特点，但其能量密度低一直是限制其在新能源汽车大范围应用的主要问题。

发明内容

为了解决上述锂离子电池在充放电过程中体积易膨胀，倍率性能较差，能量密度低等问题，本发明提供一种以硅碳材料为负极的快充型锂离子电池及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种以硅碳材料为负极的快充型锂离子电池，所述锂离子电池由铝箔、正极极片、隔膜、负极极片、铜箔逐层叠加构成，所述负极极片由硅碳材料、导电剂、粘结剂组成；所述正极极片由正极材料、导电剂、粘结剂组成；所述隔膜上涂覆有钛酸锂材料，所述钛酸锂材料由有机溶剂、分散剂、粘结剂和钛酸锂粉末混合而成。

进一步的，硅碳材料为硅或氧化硅类中的一种与碳形成的复合材料。

进一步的，正极材料为磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂中的一种或多种。

进一步的，隔膜的材质包括PE、PP、PP/PE/PP、PI、PET中的一种或多种。

进一步的，钛酸锂材料各组分的重量为：有机溶剂80-200份；分散剂3-6份；粘结剂5-20份；钛酸锂粉末20-45份。

进一步的，隔膜上钛酸锂材料的涂层厚度为1-5μm，涂层水分含量为≤700ppm。

进一步的，隔膜的厚度为10-20μm。

进一步的，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、丙酮中的一种或多种。

进一步的，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。

进一步的，粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的一种或多种。

进一步的，钛酸锂粉末的颗粒大小为50-200nm。

一种以硅碳材料为负极的快充型锂离子电池的制备方法，制备上述的以硅碳材料为负极的快充型锂离子电池，其制备方法具体如下：

步骤一，制备钛酸锂材料：将有机溶剂、分散剂、粘结剂和钛酸锂粉末按一定比例混合，搅拌至呈浆状；

步骤二，制备涂覆钛酸锂材料的隔膜：将步骤一中的钛酸锂材料按一定厚度涂覆到隔膜上；