[发明专利]一种低温锂离子电池

说明书

本发明公开了一种低温锂离子电池，属于锂离子电池技术领域，其特征是：正极片包括铝箔集流体和涂覆于铝箔集流体上的正极活性物质、粘结剂和导电剂；负极片包括铜箔集流体和涂覆于铜箔集流体上的负极活性物质、粘结剂和导电剂；电解液包括含氟溶剂、锂盐和共溶剂；含氟溶剂为1,1,1,3,3,3‑六氟丙烷、1,1,1,2,3,3,3‑七氟丙烷、1‑甲氧基七氟丙烷、1,1,2,2,3,3,4‑七氟环戊烷中的一种或多种的复合物；锂盐为LiTFSI、LiFSI中的一种或多种；共溶剂为甲缩醛。本发明通过使用具有碳纳米管复合的多层石墨化碳作为负极和低沸点含氟不燃溶剂可以大幅提升锂离子的迁移速率，改善电池的低温性能和安全性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种低温锂离子电池。

背景技术

目前，锂离子电池因其高能量密度，良好的循环性能和倍率性能被广泛应用。但是对于低温环境下，能够兼顾高能量密度和高安全性的锂离子电池还没有成熟的产品和技术。在低温环境下，由于电解液粘度变大，锂离子电池中的锂离子迁移速率降低，导致锂离子电池在低温下放电性能大幅降低。因此，提高锂离子电池中锂离子传输速率是解决锂离子电池低温性能劣化的关键。现有技术主要围绕低沸点溶剂的使用以提高低温下锂离子的迁移性能(如专利CN111525089B)，但由于低沸点有机溶剂的易燃特性会给锂离子电池的安全性带来不确定因素。因此，需要开发一种低温性能好不易燃的高安全锂离子电池。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种低温锂离子电池，在低温条件下具有良好的充放电性能、较高的能量密度以及较好的安全性能。

本发明的目的是提供一种低温锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液；

所述正极片包括铝箔集流体和涂覆于铝箔集流体上的正极活性物质、粘结剂和导电剂；

所述负极片包括铜箔集流体和涂覆于铜箔集流体上的负极活性物质、粘结剂和导电剂；

所述电解液包括含氟溶剂、锂盐和共溶剂；其中，含氟溶剂为1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷、1-甲氧基七氟丙烷、1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷中的一种或多种组分的复合物；所述锂盐为LiTFSI、LiFSI中的一种或多种；所述共溶剂为甲缩醛。

优选地，所述正极活性物质为钴酸锂。

优选地，所述负极活性物质为采用Co@Al-MOF(1,4-H₂NDC)为前体制备的碳材料。

优选地，所述负极活性物质的制备方法为：

S1、将负载有1％～6％CoNO₃的Al-MOF(1,4-H₂NDC)在氮气氛围中900～1200℃高温碳化3～6小时；

S2、将碳化后的材料用盐酸水溶液进行清洗除去残留金属元素，干燥后得到负极活性物质。

优选地，所述正极片的制备方法为：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，将正极活性材料、导电剂和粘结剂按照质量比95.5:3:1.5进行混合匀浆，将正极浆料涂覆于铝箔集流体上，经过干燥、辊压制得正极片。

优选地，所述负极片的制备方法为：首先制备负极活性物质；然后以水为溶剂，将负极活性材料、导电炭黑和SBR、CMC按照质量比94.5:2.5:1.5:1.5进行混合匀浆，将负极浆料涂覆于铜箔集流体上，经过干燥、辊压制得负极片。

优选地，所述电解液的制备方法为：在低温干燥环境中，将LiFSI溶于1-甲氧基七氟丙烷和甲缩醛的混合溶剂中，所述1-甲氧基七氟丙烷和甲缩醛的质量比为9：1；电解液浓度为1.0mol/L。

本发明具有的优点和积极效果是：