Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN103560266A - 一种长寿命锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

一种长寿命锂离子电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103560266A
CN103560266A CN201310552380.5A CN201310552380A CN103560266A CN 103560266 A CN103560266 A CN 103560266A CN 201310552380 A CN201310552380 A CN 201310552380A CN 103560266 A CN103560266 A CN 103560266A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight ratio
lithium ion
positive
battery
ion battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310552380.5A
Other languages
English (en)
Inventor
马华
从长杰
王驰伟
冯树南
孙翠平
赵珊珊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin EV Energies Co Ltd
Original Assignee
Tianjin EV Energies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin EV Energies Co Ltd filed Critical Tianjin EV Energies Co Ltd
Priority to CN201310552380.5A priority Critical patent/CN103560266A/zh
Publication of CN103560266A publication Critical patent/CN103560266A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/5835—Comprising fluorine or fluoride salts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种长寿命锂离子电池及其制备方法。所述一种长寿命锂离子电池，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液。本发明所提供的长寿命锂离子电池具有优异的充放电循环性能、良好的低温和高温放电特性，使用温度范围宽，安全性好，可作为储能系统用于清洁能源储存和转换。

Description

一种长寿命锂离子电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及储能用锂离子电池，尤其涉及一种长寿命锂离子电池及其制备方法。
背景技术
储能系统是推动智能电网建设，发展清洁能源与可再生能源，实现低碳经济和节能减排的重要保障。锂离子电池作为储能系统已在智能电网中进行示范。目前储能用锂离子电池主要采用磷酸铁锂/石墨体系。虽然磷酸铁锂具有环境友好、结构稳定的优点，但其平台电压低、导电性差，倍率和低温性能较差，批次稳定性差。另一方面在以石墨为负极活性物质的锂离子电池中，锂离子在电池充电过程中嵌入到石墨层间，造成石墨层间膨胀大于10%，石墨的这一特点导致电池循环性能差，且由于石墨嵌锂电位低，在循环过程中易析锂，存在安全问题。因此，采用磷酸铁锂/石墨体系的锂离子电池存在倍率性能差、低温充放电性能差，一致性差等问题，并且其能量密度和循环寿命不足以满足智能电网对储能系统的要求。
近年来，具有高容量的富锂锰基固溶体正极材料受到人们的广泛关注，该材料是基于层状Li2MnO3和LiMO2结构的固溶体，化学式为xLi2MnO3·(1-x)LiMO2 (M=Mn、Ni、Co)。当该材料在较低电位时，有部分Li从LiMO2组分中脱出。同时，Li2MnO3在充放电过程中起着稳定正极结构的作用，由该材料制备的锂离子电池具有循环性能良好的优点。 
硬碳是一种难石墨化的碳，其平均层面间距比石墨微晶的层面间距大。硬碳颗粒中除了含有六方晶簇外，还有大量的微孔、晶簇间隙、晶簇表面缺陷等结构，所有这些结构或缺陷都是可以储存锂。硬碳嵌锂机制决定在充放电的过程中，锂离子的嵌入和脱嵌过程中颗粒膨胀很小，颗粒结构基本不会损坏，循环性能比石墨优秀。而且，硬碳各向同性的结构能够提高电极的电导率，电化学极化要比石墨小得多，所以硬碳材料有更好的功率特性。另外，硬碳在低温条件下也有优异的充放电循环特性和功率特性。
软碳的结晶度介于石墨和硬碳之间，晶粒尺寸小，晶面间距较大，与电解液的相容性好，充放电电位与硬碳类似；与硬碳一样也具有长寿命、高倍率，安全性好的优点。
基于此，本发明提供一种循环寿命长、温度使用范围宽、安全性高的锂离子电池。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术中锂离子电池能量密度低、循环寿命短、低温性能差等缺点，采用以富锂锰基材料为正极，以硬碳或软碳为负极的材料体系，提供一种能量密度高、循环性能好、温度使用范围宽、安全性好的锂离子电池，满足储能系统的使用要求。
为此，本发明提供了一种长寿命锂离子电池，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液，所述正极材料包括正极活性物质70-95%（重量比），导电剂3-28%（重量比），粘结剂2-27%（重量比），所述正极活性物质为富锂锰基材料，其通式为xLi2MnO3·(1-x)LiMO2 (M=Mn、Ni、Co、Cr、Zn、Mg、Al、Ti中的任意一种)，0<x<1；富锂锰基材料在充放电中具有良好的结构稳定性，循环性能优良；
所述负极材料包括负极活性物质80-95%（重量比），导电剂3-18%（重量比），粘结剂2-17%（重量比），所述负极活性物质为硬碳、软碳中的一种或几种的组合；
所述导电剂为超导电炭黑、导电石墨、鳞片状石墨哦、碳纤维、碳纳米管中的一种或几种混合；所述粘结剂为SBR与CMC组合、PVDF、PTFE、PVDF-HFP中的一种；
所述电解液包括锂盐、有机溶剂、成膜添加剂。
优选的，所述富锂锰基材料为0.1Li2MnO3·0.9LiNiMnO2，0.2Li2MnO3·0.8LiNiMnO2，0.3Li2MnO3·0.7LiNiMnO2，0.4Li2MnO3·0.6LiNiMnO2，0.3Li2MnO3·0.7LiCoNiMnO2中的一种。
优选的，所述隔膜为聚烯烃微孔隔膜、陶瓷隔膜、无纺布隔膜、纤维隔膜中的一种，隔膜表面含有微孔。
优选的，所述电解液中的锂盐为LiPF6、LiBF6、LiClO4、LiN(CF3SO2)2、Li(CF3SO2)3中的一种或者其中的几种，其浓度为0.8摩尔/升---3摩尔/升；所述电解液中的有机溶剂为碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、戊二腈（CLN）、己二腈（ADN）、甲乙砜（EMS）、甲氧基乙基甲基砜（MEMS）中的两种或两种以上的组合；所述电解液中的成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯（VC）、亚硫酸丙烯酯（PS）中的一种或两种的组合。
本发明提供了所述一种长寿命锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
正极浆料、负极浆料的制备包括以下步骤：将正极活性物质70-95%（重量比），导电剂3-28%（重量比），粘结剂2-27%（重量比）分别加入有机溶剂中，经过高速搅拌后配置成正极浆料；将负极活性物质80-95%（重量比），导电剂3-18%（重量比），粘结剂2-17%（重量比）分别加入有机溶剂或去离子水中，经过高速搅拌后配置成负极浆料；
正极极片、负极极片的制备包括以下步骤：将正极浆料通过涂布机均匀地涂覆在铝箔双面，经烘烤、辊压后得到单面密度为5-25mg/cm2，压实密度为2.3-3.2g/cm3的正极极片；将负极浆料通过涂布机均匀地涂覆在铜箔双面，经烘烤、辊压、制片后得到单面密度为4-12mg/cm2，压实密度为0.6-1.5g/cm3的负极极片；
 电芯的制备包括以下步骤：将制备好的正、负极极片按正、负极交替的方式堆叠或卷绕成电芯，其中正负极以隔膜隔开，并保证附料区负极尺寸大于正极尺寸；正、负极极耳通过焊接固定；将电芯放入电池壳体内，电池壳体上留有电解液注入口；电芯在60-90°C烘烤12-48h除去水分；
封装注液：从电解液注入口向电池壳体内注入电解液后封好注液口；
化成：将封装好的的电池化成分容后即得到长寿命锂离子动力电池。
由以上本发明提供的技术方案可见，本发明具有以下技术效果：本发明所提供的长寿命锂离子电池具有优异的充放电循环性能、良好的低温和高温放电特性，使用温度范围宽，安全性好，可作为储能系统用于清洁能源储存和转换。
附图说明
图1为本发明提供的一种长寿命锂离子电池的循环寿命测试图。
图2为本发明提供的一种长寿命锂离子电池不同温度下的放电曲线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面对本发明作进一步的详细说明：本发明提供了一种长寿命锂离子电池，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液，所述正极材料包括正极活性物质70-95%（重量比），导电剂3-28%（重量比），粘结剂2-27%（重量比），所述正极活性物质为富锂锰基材料，其通式为xLi2MnO3·(1-x)LiMO2 (M=Mn、Ni、Co、Cr、Zn、Mg、Al、Ti中的任意一种)，0<x<1；选用的富锂锰基材料在充放电中具有良好的结构稳定性，循环性能优良；
所述负极材料包括负极活性物质80-95%（重量比），导电剂3-18%（重量比），粘结剂2-17%（重量比），所述负极活性物质为硬碳、软碳中的一种或几种的组合；
所述导电剂为超导电炭黑、导电石墨、鳞片状石墨哦、碳纤维、碳纳米管中的一种或几种混合；所述粘结剂为SBR与CMC组合、PVDF、PTFE、PVDF-HFP中的一种；
所述电解液包括锂盐、有机溶剂、成膜添加剂。
所述富锂锰基材料为0.1Li2MnO3·0.9LiNiMnO2，0.2Li2MnO3·0.8LiNiMnO2，0.3Li2MnO3·0.7LiNiMnO2，0.4Li2MnO3·0.6LiNiMnO2，0.3Li2MnO3·0.7LiCoNiMnO2中的一种。
所述隔膜为聚烯烃微孔隔膜、陶瓷隔膜、无纺布隔膜、纤维隔膜中的一种，隔膜表面含有微孔。
所述电解液中的锂盐为LiPF6、LiBF6、LiClO4、LiN(CF3SO2)2、Li(CF3SO2)3中的一种或者其中的几种，其浓度为0.8摩尔/升---3摩尔/升；所述电解液中的有机溶剂为碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、戊二腈（CLN）、己二腈（ADN）、甲乙砜（EMS）、甲氧基乙基甲基砜（MEMS）中的两种或两种以上的组合；所述电解液中的成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯（VC）、亚硫酸丙烯酯（PS）中的一种或两种的组合。
本发明提供了所述一种长寿命锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
正极浆料、负极浆料的制备包括以下步骤：将正极活性物质70-95%（重量比），导电剂3-28%（重量比），粘结剂2-27%（重量比）分别加入有机溶剂中，经过高速搅拌后配置成正极浆料；将负极活性物质80-95%（重量比），导电剂3-18%（重量比），粘结剂2-17%（重量比）分别加入有机溶剂或去离子水中，经过高速搅拌后配置成负极浆料；
正极极片、负极极片的制备包括以下步骤：将正极浆料通过涂布机均匀地涂覆在铝箔双面，经烘烤、辊压后得到单面密度为5-25mg/cm2，压实密度为2.3-3.2g/cm3的正极极片；将负极浆料通过涂布机均匀地涂覆在铜箔双面，经烘烤、辊压、制片后得到单面密度为4-12mg/cm2，压实密度为0.6-1.5g/cm3的负极极片；
 电芯的制备包括以下步骤：将制备好的正、负极极片按正、负极交替的方式堆叠或卷绕成电芯，其中正负极以隔膜隔开，并保证附料区负极尺寸大于正极尺寸；正、负极极耳通过焊接固定；将电芯放入电池壳体内，电池壳体上留有电解液注入口；电芯在60-90°C烘烤12-48h除去水分。
封装注液：从电解液注入口向电池壳体内注入电解液后封好注液口。 
化成：将封装好的的电池化成分容后即得到长寿命锂离子动力电池。
下面将通过实施例来更详细地描述本发明：
实施例 1  
（1）制备正极浆料、负极浆料：将91%（重量比）的富锂锰基材料0.3Li2MnO3·0.7LiNiMnO2，5.5%（重量比）的导电炭黑，3.5%（重量比）的PVDF分别加入到NMP中，经高速搅拌后均匀混合成正极浆料；将91.5%（重量比）的硬碳，4%（重量比）的导电炭黑，1.5%（重量比）的CMC和3%（重量比）的SBR分别加入到去离子水中，经高速搅拌后均匀混合成负极浆料。
（2）制备正极极片：将制备得到的正极浆料通过涂布机均匀涂覆在铝箔的两面，单面面密度为16 mg/cm2，经干燥，辊压后，得到正极极片，压实密度为2.8g/cm3。制备负极极片：将制备得到的负极浆料通过涂布机均匀涂覆在铜箔的两面，单面面密度为7 mg/cm2，经干燥，辊压后，得到负极极片，压实密度为0.98g/cm3。
（3）制备电芯：将制备好的正、负极极片按正、负极交替的方式堆叠或卷绕成电芯，其中正负极以隔膜隔开，并保证附料区负极尺寸大于正极尺寸；正、负极极耳通过焊接固定；将电芯放入电池壳体内，电池壳体上留有电解液注入口；电芯在80°C烘烤24h除去水分。
（4）封装注液：从电解液注入口向电池壳体内注入耐高压电解液后封好注液口。
（5）化成：将封装好的的电池采用阶梯式的充电方式化成，先将电池以0.05C-0.2C电流充电到3.9V，并排除产生的气体，并密封排气通道。继续以0.02-0.05C电流充电至4.2V，转为4.2V恒压充电，在4.2-2.5V电压范围再进行两次充放电。经过老化和分容后，得到长寿命锂离子电池。
对得到的长寿命锂离子电池做循环寿命测试，循环设为1C充电/1C放电，如图1所示，该电池在循环2000周后，容量仍保持在97%，表明电池具有较好的循环性能。
对得到的长寿命锂离子电池做不同温度放电测试，放电倍率设为0.5C，如图2所示，电池在-20°C、-10°C、0°C和55°C的放电容量分别为25°C放电容量的72.4%、83.6%、91%和103%，表明该电池具有良好的低温和高温放电性能，使用温度范围较宽。
实施例 2 
（1）制备正极浆料、负极浆料：将95%（重量比）的富锂锰基材料0.3Li2MnO3·0.7LiNiMnO2，3%（重量比）的导电炭黑，2%（重量比）的PVDF分别加入到NMP中，经高速搅拌后均匀混合成正极浆料；将95%（重量比）的软碳、3%（重量比）的导电炭黑、1%（重量比）的CMC和1%（重量比）的SBR分别加入到去离子水中，经高速搅拌后均匀混合成负极浆料。
（2）制备正极极片：将制备得到的正极浆料通过涂布机均匀涂覆在铝箔的两面，单面面密度为15 mg/cm2，经干燥，辊压后，得到正极极片，压实密度为2.8g/cm3。制备负极极片：将制备得到的负极浆料通过涂布机均匀涂覆在铜箔的两面，单面面密度为7 mg/cm2，经干燥，辊压后，得到负极极片，压实密度为0.98g/cm3。
（3）制备电芯：将制备好的正、负极极片按正、负极交替的方式堆叠或卷绕成电芯，其中正负极以隔膜隔开，并保证附料区负极尺寸大于正极尺寸；正、负极极耳通过焊接固定；将电芯放入电池壳体内，电池壳体上留有电解液注入口；电芯在80°C烘烤24h除去水分。
（4）封装注液：从电解液注入口向电池壳体内注入耐高压电解液后封好注液口。
（5）化成：将封装好的的电池采用阶梯式的充电方式化成，先将电池以0.05C-0.2C电流充电到3.9V，并排除产生的气体，并密封排气通道。继续以0.02-0.05C电流充电至4.2V，转为4.2V恒压充电，在4.2-2.5V电压范围再进行两次充放电。经过老化和分容后，得到长寿命锂离子电池。
经测试，所得到的锂离子电池1C充电/1C放电循环2000周后，容量仍保持在95%。
实施例3
（1）制备正极浆料、负极浆料：将70%（重量比）的富锂锰基材料0.3Li2MnO3·0.7LiNiMnO2，28%（重量比）的导电炭黑，2%（重量比）的PVDF分别加入到NMP中，经高速搅拌后均匀混合成正极浆料；将80%（重量比）的硬碳，18%（重量比）的导电炭黑，1%（重量比）的CMC和1%（重量比）的SBR分别加入到去离子水中，经高速搅拌后均匀混合成负极浆料。
（2）制备正极极片：将制备得到的正极浆料通过涂布机均匀涂覆在铝箔的两面，单面面密度为18 mg/cm2，经干燥，辊压后，得到正极极片，压实密度为2.8g/cm3。制备负极极片：将制备得到的负极浆料通过涂布机均匀涂覆在铜箔的两面，单面面密度为7 mg/cm2，经干燥，辊压后，得到负极极片，压实密度为0.98g/cm3。
（3）制备电芯：将制备好的正、负极极片按正、负极交替的方式堆叠或卷绕成电芯，其中正负极以隔膜隔开，并保证附料区负极尺寸大于正极尺寸；正、负极极耳通过焊接固定；将电芯放入电池壳体内，电池壳体上留有电解液注入口；电芯在80°C烘烤24h除去水分。
（4）封装注液：从电解液注入口向电池壳体内注入耐高压电解液后封好注液口。
（5）化成：将封装好的的电池采用阶梯式的充电方式化成，先将电池以0.05C-0.2C电流充电到3.9V，并排除产生的气体，并密封排气通道。继续以0.02-0.05C电流充电至4.35V，转为4.35V恒压充电，在4.35-2.5V电压范围再进行两次充放电。经过老化和分容后，得到长寿命锂离子电池。
经测试，所得到的锂离子电池1C充电/1C放电循环1000周后，容量仍保持在92%，-20°C放电容量为25°C放电容量的70%。
实施例 4 
（1）制备正极浆料、负极浆料：将70%（重量比）的富锂锰基材料0.3Li2MnO3·0.7LiNiMnO2，3%（重量比）的导电炭黑，27%（重量比）的PVDF分别加入到NMP中，经高速搅拌后均匀混合成正极浆料；将80%（重量比）的硬碳，3%（重量比）的导电炭黑，6%（重量比）的CMC和11%（重量比）的SBR分别加入到去离子水中，经高速搅拌后均匀混合成负极浆料。
（2）制备正极极片：将制备得到的正极浆料通过涂布机均匀涂覆在铝箔的两面，单面面密度为18 mg/cm2，经干燥，辊压后，得到正极极片，压实密度为3.1g/cm3。制备负极极片：将制备得到的负极浆料通过涂布机均匀涂覆在铜箔的两面，单面面密度为7 mg/cm2，经干燥，辊压后，得到负极极片，压实密度为0.98g/cm3。
（3）制备电芯：将制备好的正、负极极片按正、负极交替的方式堆叠或卷绕成电芯，其中正负极以隔膜隔开，并保证附料区负极尺寸大于正极尺寸；正、负极极耳通过焊接固定；将电芯放入电池壳体内，电池壳体上留有电解液注入口；电芯在80°C烘烤24h除去水分。
（4）封装注液：从电解液注入口向电池壳体内注入耐高压电解液后封好注液口。
（5）化成：将封装好的的电池采用阶梯式的充电方式化成，先将电池以0.05C-0.2C电流充电到3.9V，并排除产生的气体，并密封排气通道。继续以0.02-0.05C电流充电至4.2V，转为4.2V恒压充电，在4.2-2.5V电压范围再进行两次充放电。经过老化和分容后，得到长寿命锂离子电池。
经测试，所得到的锂离子电池1C充电/1C放电循环1000周后，容量仍保持在96%。
实施例 5 
（1）制备正极浆料、负极浆料：将85%（重量比）的富锂锰基材料0.3Li2MnO3·0.7LiNiMnO2，7%（重量比）的导电炭黑、8%（重量比）的PVDF分别加入到NMP中，经高速搅拌后均匀混合成正极浆料；将80%（重量比）的软碳、5%（重量比）的导电炭黑、15%（重量比）的PVDF分别加入到NMP中，经高速搅拌后均匀混合成负极浆料。
（2）制备正极极片：将制备得到的正极浆料通过涂布机均匀涂覆在铝箔的两面，单面面密度为17 mg/cm2，经干燥，辊压后，得到正极极片，压实密度为2.8g/cm3。制备负极极片：将制备得到的负极浆料通过涂布机均匀涂覆在铜箔的两面，单面面密度为8 mg/cm2，经干燥，辊压后，得到负极极片，压实密度为0.98g/cm3。
（3）制备电芯：将制备好的正、负极极片按正、负极交替的方式堆叠或卷绕成电芯，其中正负极以隔膜隔开，并保证附料区负极尺寸大于正极尺寸；正、负极极耳通过焊接固定；将电芯放入电池壳体内，电池壳体上留有电解液注入口；电芯在80°C烘烤24h除去水分。
（4）封装注液：从电解液注入口向电池壳体内注入耐高压电解液后封好注液口。
（5）化成：将封装好的的电池采用阶梯式的充电方式化成，先将电池以0.05C-0.2C电流充电到3.9V，并排除产生的气体，并密封排气通道。继续以0.02-0.05C电流充电至4.2V，转为4.2V恒压充电，在4.2-2.5V电压范围再进行两次充放电。经过老化和分容后，得到长寿命锂离子电池。
经测试，所得到的锂离子电池1C充电/1C放电循环1000周后，容量仍保持在98%。
由以上本发明提供的技术方案可见，本发明具有以下技术效果：本发明所提供的长寿命锂离子电池具有优异的充放电循环性能、良好的低温和高温放电特性，使用温度范围宽，安全性好，可作为储能系统用于清洁能源储存和转换。

Claims (5)

1.一种长寿命锂离子电池，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液，其特征在于：
所述正极材料包括正极活性物质70-95%（重量比），导电剂3-28%（重量比），粘结剂2-27%（重量比），所述正极活性物质为富锂锰基材料，其通式为xLi2MnO3·(1-x)LiMO2 (M=Mn、Ni、Co、Cr、Zn、Mg、Al、Ti中的任意一种)，0<x<1；
所述负极材料包括负极活性物质80-95%（重量比），导电剂3-18%（重量比），粘结剂2-17%（重量比），所述负极活性物质为硬碳、软碳中的一种或几种的组合；
所述导电剂为超导电炭黑、导电石墨、鳞片状石墨哦、碳纤维、碳纳米管中的一种或几种混合；所述粘结剂为SBR与CMC组合、PVDF、PTFE、PVDF-HFP中的一种；所述电解液包括锂盐、有机溶剂、成膜添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种长寿命锂离子电池, 其特征在于：所述富锂锰基材料为0.1Li2MnO3·0.9LiNiMnO2，0.2Li2MnO3·0.8LiNiMnO2，0.3Li2MnO3·0.7LiNiMnO2，0.4Li2MnO3·0.6LiNiMnO2，0.3Li2MnO3·0.7LiCoNiMnO2中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种长寿命锂离子电池, 其特征在于：所述隔膜为聚烯烃微孔隔膜、陶瓷隔膜、无纺布隔膜、纤维隔膜中的一种，隔膜表面含有微孔。
4.根据权利要求1所述的一种长寿命锂离子电池, 其特征在于：所述电解液中的锂盐为LiPF6、LiBF6、LiClO4、LiN(CF3SO2)2、Li(CF3SO2)3中的一种或者其中的几种，其浓度为0.8摩尔/升---3摩尔/升；所述电解液中的有机溶剂为碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、戊二腈（CLN）、己二腈（ADN）、甲乙砜（EMS）、甲氧基乙基甲基砜（MEMS）中的两种或两种以上的组合；所述电解液中的成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯（VC）、亚硫酸丙烯酯（PS）中的一种或两种的组合。
5. 一种制备权利要求1-4任意一项所述的一种长寿命锂离子电池的方法，其特征在于：包括以下步骤：
正极浆料、负极浆料的制备包括以下步骤：将正极活性物质70-95%（重量比），导电剂3-28%（重量比），粘结剂2-27%（重量比）分别加入有机溶剂中，经过高速搅拌后配置成正极浆料；将负极活性物质80-95%（重量比），导电剂3-18%（重量比），粘结剂2-17%（重量比）分别加入有机溶剂或去离子水中，经过高速搅拌后配置成负极浆料；
正极极片、负极极片的制备包括以下步骤：将正极浆料通过涂布机均匀地涂覆在铝箔双面，经烘烤、辊压后得到单面密度为5-25mg/cm2，压实密度为2.3-3.2g/cm3的正极极片；将负极浆料通过涂布机均匀地涂覆在铜箔双面，经烘烤、辊压、制片后得到单面密度为4-12mg/cm2，压实密度为0.6-1.5g/cm3的负极极片；
电芯的制备包括以下步骤：将制备好的正、负极极片按正、负极交替的方式堆叠或卷绕成电芯，其中正负极以隔膜隔开，并保证附料区负极尺寸大于正极尺寸；正、负极极耳通过焊接固定；将电芯放入电池壳体内，电池壳体上留有电解液注入口；电芯在60-90°C烘烤12-48h除去水分；
封装注液：从电解液注入口向电池壳体内注入电解液后封好注液口；
化成：将封装好的的电池化成分容后即得到长寿命锂离子动力电池。
CN201310552380.5A 2013-11-07 2013-11-07 一种长寿命锂离子电池及其制备方法 Pending CN103560266A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310552380.5A CN103560266A (zh) 2013-11-07 2013-11-07 一种长寿命锂离子电池及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310552380.5A CN103560266A (zh) 2013-11-07 2013-11-07 一种长寿命锂离子电池及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103560266A true CN103560266A (zh) 2014-02-05

Family

ID=50014465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310552380.5A Pending CN103560266A (zh) 2013-11-07 2013-11-07 一种长寿命锂离子电池及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103560266A (zh)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104201376A (zh) * 2014-09-19 2014-12-10 中物院成都科学技术发展中心 可控激活富锂锰基正极材料中Li2MnO3组分的方法
CN105428642A (zh) * 2015-12-15 2016-03-23 新余英泰能科技有限公司 一种用富锂基锰正极材料制作储能锂离子电池的方法
CN106229543A (zh) * 2016-08-31 2016-12-14 深圳市沃特玛电池有限公司 一种钛酸锂电池及制作方法
CN106252714A (zh) * 2016-09-09 2016-12-21 贵州梅岭电源有限公司 一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池及其制备方法
CN106299502A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 桐乡市众胜能源科技有限公司 提高锂离子电池能量密度和循环寿命的方法
CN108155379A (zh) * 2017-12-25 2018-06-12 北京国能电池科技有限公司 适用于低温环境的锂离子电池及其制备方法
CN108346794A (zh) * 2017-01-25 2018-07-31 武汉理工力强能源有限公司 一种基于金属锂粉与石墨负极电池的制备方法
CN108574112A (zh) * 2017-08-08 2018-09-25 江苏智航新能源有限公司 长循环寿命的快充电池
CN109244559A (zh) * 2018-08-24 2019-01-18 湖北锂诺新能源科技有限公司 内部防触壳锂离子极芯及电池制备方法
CN109742455A (zh) * 2018-12-24 2019-05-10 深圳市量能科技有限公司 一种锂离子电池的制作方法
CN109786737A (zh) * 2018-12-28 2019-05-21 双一力(宁波)电池有限公司 一种高安全性能的锂离子电池及其制备方法
CN111600012A (zh) * 2020-04-30 2020-08-28 孚能科技(赣州)股份有限公司 无钴富锂锰基正极材料、复合正极极片及锂离子电池
CN111740158A (zh) * 2018-09-21 2020-10-02 宁德新能源科技有限公司 电解液和包含该电解液的电化学装置
CN112968160A (zh) * 2020-10-23 2021-06-15 星恒电源股份有限公司 一种长循环寿命锂离子电池用正极极片
CN113054270A (zh) * 2021-03-24 2021-06-29 骆驼集团新能源电池有限公司 一种软包锂离子电池化成工艺
CN113845153A (zh) * 2021-09-17 2021-12-28 天津市捷威动力工业有限公司 一种多元高熵固溶体正极材料以及制备方法和用途

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020136954A1 (en) * 2000-06-22 2002-09-26 Michael M. Thackeray Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
CN101867064A (zh) * 2010-06-11 2010-10-20 西安瑟福能源科技有限公司 兼顾高温性能的低温型锂离子电池电解液及锂离子电池
CN103208646A (zh) * 2012-12-31 2013-07-17 深圳宏泰电池科技有限公司 一种锰酸锂和镍钴锰酸锂纳米电池及其制作方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020136954A1 (en) * 2000-06-22 2002-09-26 Michael M. Thackeray Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
CN101867064A (zh) * 2010-06-11 2010-10-20 西安瑟福能源科技有限公司 兼顾高温性能的低温型锂离子电池电解液及锂离子电池
CN103208646A (zh) * 2012-12-31 2013-07-17 深圳宏泰电池科技有限公司 一种锰酸锂和镍钴锰酸锂纳米电池及其制作方法

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104201376B (zh) * 2014-09-19 2017-11-21 中物院成都科学技术发展中心 可控激活富锂锰基正极材料中Li2MnO3组分的方法
CN104201376A (zh) * 2014-09-19 2014-12-10 中物院成都科学技术发展中心 可控激活富锂锰基正极材料中Li2MnO3组分的方法
CN105428642A (zh) * 2015-12-15 2016-03-23 新余英泰能科技有限公司 一种用富锂基锰正极材料制作储能锂离子电池的方法
CN106299502B (zh) * 2016-08-31 2019-07-09 桐乡市众胜能源科技有限公司 提高锂离子电池能量密度和循环寿命的方法
CN106229543A (zh) * 2016-08-31 2016-12-14 深圳市沃特玛电池有限公司 一种钛酸锂电池及制作方法
CN106299502A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 桐乡市众胜能源科技有限公司 提高锂离子电池能量密度和循环寿命的方法
CN106252714A (zh) * 2016-09-09 2016-12-21 贵州梅岭电源有限公司 一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池及其制备方法
CN108346794A (zh) * 2017-01-25 2018-07-31 武汉理工力强能源有限公司 一种基于金属锂粉与石墨负极电池的制备方法
CN108574112A (zh) * 2017-08-08 2018-09-25 江苏智航新能源有限公司 长循环寿命的快充电池
CN108155379A (zh) * 2017-12-25 2018-06-12 北京国能电池科技有限公司 适用于低温环境的锂离子电池及其制备方法
CN109244559A (zh) * 2018-08-24 2019-01-18 湖北锂诺新能源科技有限公司 内部防触壳锂离子极芯及电池制备方法
US12125983B2 (en) 2018-09-21 2024-10-22 Ningde Amperex Technology Limited Electrolyte and electrochemical device including the same
CN111740158A (zh) * 2018-09-21 2020-10-02 宁德新能源科技有限公司 电解液和包含该电解液的电化学装置
US12125982B2 (en) 2018-09-21 2024-10-22 Ningde Amperex Technology Limited Electrolyte and electrochemical device comprising the same
US11901513B2 (en) 2018-09-21 2024-02-13 Ningde Amperex Technology Limited Electrolyte and electrochemical device comprising the same
US11888120B2 (en) 2018-09-21 2024-01-30 Ningde Amperex Technology Limited Electrolyte and electrochemical device comprising the same
CN109742455A (zh) * 2018-12-24 2019-05-10 深圳市量能科技有限公司 一种锂离子电池的制作方法
CN109742455B (zh) * 2018-12-24 2022-01-18 深圳市量能科技有限公司 一种锂离子电池的制作方法
CN109786737A (zh) * 2018-12-28 2019-05-21 双一力(宁波)电池有限公司 一种高安全性能的锂离子电池及其制备方法
CN111600012B (zh) * 2020-04-30 2023-09-26 孚能科技(赣州)股份有限公司 无钴富锂锰基正极材料、复合正极极片及锂离子电池
CN111600012A (zh) * 2020-04-30 2020-08-28 孚能科技(赣州)股份有限公司 无钴富锂锰基正极材料、复合正极极片及锂离子电池
CN112968160A (zh) * 2020-10-23 2021-06-15 星恒电源股份有限公司 一种长循环寿命锂离子电池用正极极片
CN113054270A (zh) * 2021-03-24 2021-06-29 骆驼集团新能源电池有限公司 一种软包锂离子电池化成工艺
CN113845153B (zh) * 2021-09-17 2023-10-10 天津市捷威动力工业有限公司 一种多元高熵固溶体正极材料以及制备方法和用途
CN113845153A (zh) * 2021-09-17 2021-12-28 天津市捷威动力工业有限公司 一种多元高熵固溶体正极材料以及制备方法和用途

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103560266A (zh) 一种长寿命锂离子电池及其制备方法
WO2022042373A1 (zh) 锂离子电池
CN201682023U (zh) 一种锂离子电池
CN102290245B (zh) 一种聚酰亚胺电容电池及其制作方法
JP5999604B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP6058151B2 (ja) 高容量リチウム二次電池用正極添加剤
Zhang et al. Pre-lithiation design and lithium ion intercalation plateaus utilization of mesocarbon microbeads anode for lithium-ion capacitors
KR20170003393A (ko) 리튬 이온 2차 전지
CN103560250A (zh) 一种以富锂锰基材料为正极的锂离子电池及其制备方法
US20130155577A1 (en) Capacitor cell with high-specific-energy organic system
CN105745774A (zh) 非水电解质二次电池
US20080152998A1 (en) Secondary battery
CN103682417A (zh) 一种凝胶聚合物储能锂离子电池及其制备方法
Ping et al. Electrochemical performance of MCMB/(AC+ LiFePO 4) lithium-ion capacitors
CN105914394B (zh) 一种低温锂离子电池复合正极材料，低温锂离子电池正极极片及其制备方法，锂离子电池
WO2020043151A1 (zh) 正极极片、其制备方法及锂离子二次电池
JP2017174648A (ja) 蓄電デバイス
JP2018106964A (ja) 非水系電解液及びリチウム二次電池
CN112614703B (zh) 一种离子电容器负极材料及其制备方法和应用
CN104051778B (zh) 非水电解质二次电池
Guan et al. Comparative study of different membranes as separators for rechargeable lithium-ion batteries
CN106229587A (zh) 可于宽温度范围提供高放电脉冲的锂电池组件及形成方法
CN105761944A (zh) 一种混合超级电容器用复合正极片及其制备方法、混合超级电容器
JP2000340262A (ja) リチウム二次電池のエージング処理方法
JP5487598B2 (ja) リチウム二次電池及びその使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140205