[发明专利]快速充电且安全的低温锂离子电池及其制造方法

说明书

本发明公开了一种快速充电且安全的低温锂离子电池及其制造方法，所述电池由干电芯经入壳、注入电解液、化成、封口、分容制成，所述干电芯由正极片、陶瓷隔膜、负极片、陶瓷隔膜组合经卷绕形成。正/负极活性物质为一次纳米粒子构成的二次微米颗粒，纳米级粒子能有效缩减锂离子的迁移距离，提高锂离子在电池充放电过程的迁移速度；同时干电芯的正负极片引出的多重极耳聚集后与平面金属薄片集流体焊接在一起形成全极耳，有效降低电池在充电过程的内阻和温升，解决了电池高倍率快速充电的问题，提高了电池的大电流充放电性能，也提高了电池的安全稳定性能和低温电化学性能。

技术领域

本发明涉及动力和储能锂离子二次电池技术领域，特别是涉及一种快速充电且安全的低温锂离子电池及其制造方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量高、充放电寿命长、自放电率低和无记忆效应等优点，使其在便携式电子设备和电动工具等民用市场应用范围越来越广泛。但是其较差的低温性能、快速充放电性能和安全稳定性能使其在航空、航天，特殊通讯，极地考察和军事等特殊领域的应用受到限制。如目前锂离子电池的低温快速充电性能，特别是在-40℃以下低温环境中的工作性能很差，主要表现为充电容量低、充电时间长，以及充电温升高，安全稳定性难以控制。

影响锂离子电池低温性能下降的主要原因是锂离子在电极中以及电极与电解液界面之间的运输速度变慢，电子在电极中以及电极和电极与电解液界面之间的迁移扩散速度减慢；其次是电解液在低温下粘度增加，离子电导率下降。除此之外，电极的孔隙率、孔径、比表面积、电极密度、压实、电极与电解液在低温下的润湿性、以及电解液的低温流动性等均影响着锂离子电池的低温性能。

目前改善电子迁移的方法通常采用向电极活性材料中添加导电剂( 导电碳粉，碳纳米管，石墨烯, 碳纳米线等)。但仅从改善电子迁移方面改善低温电化学性能的程度有限。中国专利201110055390.9通过在正极中加入锂离子导体添加剂-钙钛矿型氧化物来改善锂离子半电池的低温-20^oC电化学放电容量。中国专利201210134320.7则是通过调整正负极片孔隙率以及电解液组成实现电解液稳定性的保持、低温电导率的提高，以及电池在低温-20^oC环境下电压平台和放电容量的提升。

发明内容

本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供一种快速充电且安全的低温锂离子电池及其制造方法。

技术方案：

一种快速充电且安全的低温锂离子电池，优选所述锂离子电池为圆柱型，所述锂离子电池主要由正极片、负极片、陶瓷隔膜、高低温电解液和电池壳体组成，所述低温小于-45℃，所述高倍率快速充电分别为：“1C充/1C放”、“3C充/1C放”、“5C充/1C放”、“20C充/1C放”；所述锂离子电池由干电芯经入壳、注入电解液、化成、封口、分容制成，所述干电芯由正极片、陶瓷隔膜、负极片、陶瓷隔膜组合经卷绕形成；所述陶瓷隔膜位于正极片与负极片之间；所述正极片包括纳米微孔覆碳铝网，纳米微孔覆碳铝网的表面设置有正极涂层；所述负极片包括纳米微孔铜网，纳米微孔铜网的表面设置有负极涂层（5）；所述正极涂层和负极涂层的外侧表面均设置有高温绝缘胶带，高温绝缘胶带表面设置有高分子胶。

所述正极涂层：将一次纳米粒子构成二次微米颗粒的活性正极材料、正极电子导电添加剂加入适当大分子增塑剂，通过粘结剂涂布在纳米微孔覆碳铝网上；并通过烘干和辊压后，借助IPA把大分子增塑剂从正极涂层内萃取出来，得到纳米微孔正极涂层。

所述陶瓷隔膜：为低温环境中具有高孔隙率和高润湿性的多孔陶瓷隔膜。

所述负极涂层：将一次纳米粒子构成二次微米颗粒的活性负极材料、负极电子导电添加剂加入适当大分子增塑剂，通过粘结剂涂布在纳米微孔铜网上；并通过烘干和辊压后，借助IPA把大分子增塑剂从负极涂层内萃取出来，得到纳米微孔负极涂层。

所述电解液：将低粘度、低熔点的溶剂和低温环境下高电导率离子的锂盐-溶剂组合混合形成电解液。