[发明专利]一种高镍正极－锂硅碳负极锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高镍正极－锂硅碳负极锂离子电池及其制备方法，锂离子电池包括正极片、负极片、陶瓷隔膜、电解液以及电池壳，正极片、陶瓷隔膜、负极片、陶瓷隔膜依次重复层叠后形成为干电芯，锂离子电池由干电芯放入电池壳并经过注入电解液、开口化成、封口、分容制成，其创新点在于：正极片和负极片分别为多元高镍正极片、锂硅碳复合负极片，正极片的正反两面均设有正极片预留极耳，负极片的正反两面均设有负极片预留极耳,本发明通过对优选材料的应用和工艺技术的优化，制成的锂离子电池质量能量密度到达360wh/kg以上，非常适合3C、动力和储能等领域的应用。

技术领域

本发明涉及二次锂电池技术领域，特别是涉及一种高镍正极－锂硅碳负极锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量高、无记忆效应等优点，已在市场上得到广泛应用，而近年来各个领域对电池能量密度的需求飞速提高，迫切需要开发出更高能量密度的锂离子电池。目前，商业化的锂离子电池所使用的正极材料主要为磷酸亚铁锂、钴酸锂、锰酸锂和镍钴锰酸锂，所使用的负极材料主要为中间相碳微球、人造石墨。因此，相应锂离子电池能量密度的提升空间已相当有限。

影响能量密度的主要电性能指标为：放电电压平台、放电电流倍率、放电比容量，因此，电池材料的选型和应用、工艺技术的优化是电池企业需要面临的问题。

发明内容

本发明的目的提供了一种高镍正极－锂硅碳负极锂离子电池及其制备方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高镍正极－锂硅碳负极的锂离子电池，锂离子电池包括正极片、负极片、陶瓷隔膜、电解液以及电池壳，正极片、陶瓷隔膜、负极片、陶瓷隔膜依次重复层叠后形成为干电芯，锂离子电池由干电芯放入电池壳并经过注入电解液、开口化成、封口、分容制成，其创新点在于：正极片和负极片分别为多元高镍正极片、锂硅碳复合负极片，正极片的正反两面均设有正极片预留极耳，负极片的正反两面均设有负极片预留极耳；

干电芯包括正极全极耳和负极全极耳，若干正极片层叠时，正极片预留极耳之间相互对齐且形成为多重正极片极耳，多重正极片极耳和平面金属薄片集流体焊接形成为正极全极耳，若干负极片层叠时，负极片预留极耳之间相互对齐且形成为多重负极片极耳，多重负极片极耳和平面金属薄片集流体焊接形成为负极全极耳；

陶瓷隔膜为高机械强度、高孔隙率和高润湿性的纳米微孔陶瓷隔膜的纳米微孔陶瓷隔膜；

电解液由浓度为0.7～2mol的锂盐和有机溶剂混合制成，有机溶剂为碳酸脂或羧酸脂；

电池壳的两端分别设有壳体正极集流体、壳体负极集流体，锂离子电池由干电芯放入电池壳，且使得正极全极耳、负极全极耳分别连接壳体正极集流体、壳体负极集流体，并经过注入电解液、开口化成、封口、分容制成。

进一步的，上述锂盐为:六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂；

碳酸脂为:碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯；

羧酸脂为:甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯。

进一步的，上述电池壳的形状为方型，电池壳的材质为钢或铝或铝塑。

本发明提供一种高镍正极－锂硅碳负极锂离子电池的制备方法，其操作过程在露点小于-60℃的环境内进行，具体包括以下步骤：

S1、制备多元高镍正极片