[发明专利]锂离子电池及其制备方法和锂离子电池的充电方法

摘要

一种锂离子电池，包括正极、负极、电解液及位于正极和负极之间的隔膜，正极、负极及隔膜浸泡于电解液中，隔膜包括依次层叠的第一有机物层、第一混合物层、基体、第二混合物层和第二有机物层，其中，第一有机物层和第二有机物层为多孔结构，第一有机物层和第二有机物层的材料均为聚偏氟乙烯，第一混合物层和第二混合物层的材料均为聚偏氟乙烯和氧化物的混合物，氧化物选自氧化铝、氧化锆及二氧化钛中的至少一种。上述锂离子电池具有较好的循环性能和安全性能。此外，还提供一种锂离子电池的制备方法及锂离子电池的充电方法。

主权项

一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)正极的制备：首先，制备改性钴酸锂：将硝酸钴、硝酸锂和硝酸镁按照质量比为1:1:0.1溶解于质量百分浓度为60％柠檬酸的水溶液中，得到溶胶；然后将上述溶胶于120℃烘干，得到凝胶，经研磨后，于800℃下烧结12小时，得到镁掺杂的钴酸锂；再将聚丙烯酸溶解于去离子水中，得到聚丙烯酸的水溶液，在该聚丙烯酸的水溶液中加入碳酸锆，得到透明溶液，其中，透明溶液中的羧基与碳酸锆中的锆元素的摩尔比为2.5:1；按照镁掺杂的钴酸锂中的锂和碳酸锆中的锆元素的摩尔比为1:0.002，将镁掺杂的钴酸锂加入透明溶液中，得到浆状物；接着，于60℃除去溶剂，再于600℃烘烤12小时，得到氧化锆包裹的镁掺杂的钴酸锂，即为改性钴酸锂；将聚偏氟乙烯溶解于N‑甲基吡咯烷酮中，得到正极母液，其中，正极母液中的聚偏氟乙烯的质量百分含量为8％，然后按照聚偏氟乙烯、改性钴酸锂及碳纳米管的质量百分比为0.8:98.2:1，在母液中加入碳纳米管和改性钴酸锂，得到正极浆料；将正极浆料涂覆于厚度为14微米的铝箔上，然后经100℃烘干，并碾压至厚度为130微米，裁剪，得到正极，并在正极的表面焊接铝引线；(2)负极的制备：将羧甲基纤维素钠溶剂于水中，得到负极母液，且负极母液中的羧甲基纤维素钠的质量百分含量为0.5％，然后按照羧甲基纤维素钠、天然石墨、导电剂及丁苯橡胶的质量比为5:88:2:5，在负极母液中加入天然石墨、导电剂及丁苯橡胶，得到负极浆料，导电剂为导电石墨、导电炭黑和碳纳米管；将负极浆料涂覆于厚度为8微米的铜箔上，经100℃烘干，碾压至厚度为130微米，裁剪，得到负极，在负极的表面焊接镍引线；(3)隔膜的制备：将聚偏氟乙烯溶解于丙酮中，得到质量百分浓度为3％的聚偏氟乙烯的有机溶液，在有机溶液中加入氧化物，且氧化物与聚偏氟乙烯的质量比为5:1，得到混合浆料，其中，氧化物为氧化铝、氧化锆和二氧化钛，在PE基体的相对的两个表面分别涂覆混合浆料，经50℃干燥去除丙酮，分别得到第一混合物层和第二混合物层，且第一混合物层的厚度为2微米，第二混合物层的厚度为2微米；按照聚偏氟乙烯、N‑甲基‑2‑吡咯烷酮和柠檬酸的质量比为7:200:10，将聚偏氟乙烯溶解于N‑甲基‑2‑吡咯烷酮中，并加入柠檬酸，得到混合料，在第一混合物层和第二混合物层上分别涂覆混合料，经50℃干燥，去除N‑甲基‑2‑吡咯烷酮和柠檬酸，分别得到第一有机物层和第二有机物层，第一有机物层的厚度为1微米，第二有机物层的厚度为1微米；(4)将正极、隔膜及负极依次贴合，卷绕成电池芯，经组装，注入电解液，使正极、隔膜及负极浸泡于电解液中，再经封口、清洗、活化、化成、老化和分容，得到锂离子电池，其中，电解液的电解质为LiPF6，体积百分浓度为1.15％；溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯；成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯和亚硫酸丙烯酯，体积百分浓度为2％；过充添加剂为联苯，体积百分浓度为0.01％；(5)将锂离子电池先恒流充电至终止电压为4.35V，再恒压充电至终止电流为0.01C。