一種動力鈦酸鋰電池及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種動力鈦酸鋰電池及其制備方法，動力鈦酸鋰電池包括正極片、負極片、電解液、殼體和隔膜，制作所述正極片的正極干粉是由以下質量百分含量的組分制備而成：三元材料96.8?98.1％，碳納米管1?2％，聚偏氟乙烯0.9?1.2％；制作所述負極片的負極干粉是由以下質量百分含量的組分制備而成：鈦酸鋰93?97％，碳納米管1?3％，聚偏氟乙烯2?4％。本發明專利技術的動力鈦酸鋰電池提升了鋰離子電池的功率密度和安全性，能夠百分之百通過針刺，提升高倍率充放電性能，并且可以在?20℃下充電，不會影響電池性能。

Power lithium titanate battery and preparation method thereof

The invention discloses a power lithium titanate battery and a preparation method thereof, including power lithium titanate anode plate and a cathode plate, electrolyte, shell and membrane, cathode powder making the cathode is composed of the following contents prepared by material: three yuan 96.8 98.1% carbon nanotubes 1 2% PVDF 0.9 anode powder 1.2%; making the negative pole piece is composed of the following contents were prepared by lithium titanate 93 97%, 1 3% carbon nanotubes, polyvinylidene fluoride 2 4%. Power lithium titanate battery of the invention improves the power density and the safety of lithium-ion batteries, to one hundred percent by acupuncture, to enhance the high rate charge and discharge performance, and can be charged in under 20 DEG C, will not affect the battery performance.

【技術實現步驟摘要】
一種動力鈦酸鋰電池及其制備方法
本專利技術屬于電池制作領域，具體涉及一種動力鈦酸鋰電池及其制備方法。
技術介紹
鋰離子電池是目前手機、筆記本電腦、新能源汽車、儲能等現代數碼及動力產品中應用最廣泛的電池，而鈦酸鋰電池作為鋰離子電池中的一種，由于其的高安全性、高倍率性、充放電環境溫度適應性好(-30-70℃)、長壽命和綠色環保的特點，當前已經被廣泛應用在二次電池中，當今現有的正極鎳鈷錳酸鋰、負極鈦酸鋰電池能量密度低，電壓平臺低，正極鎳鈷錳酸鋰、負極石墨/硅碳電池產品的安全性能、高倍率充放電環境溫度適應性、循環性能差，比如基本通過不了針刺，電池的熱穩定性差，內部短路后容易熱擴散，爆炸起火，循環性能1C充放5C低于1000周，重量充電比功率低于200WH/Kg，低溫(零度以下)不能充電或者出現安全問題，如此種種問題限制了鋰電池的發展。
技術實現思路
為了克服現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種動力鈦酸鋰電池，該動力鈦酸鋰電池提升了正極鎳鈷錳酸鋰(或鎳鈷鋁酸鋰)、負極鈦酸鋰電池的使用電壓平臺，改善正極鎳鈷錳酸鋰(或鎳鈷鋁酸鋰)、負極石墨/硅碳電池功率密度和安全性能，能夠百分之百通過針刺，提升高倍率充放電性能、長循環性能，并且可以在-20℃下充電，不會影響電池性能。實現本專利技術的目的可以通過采取如下技術方案達到：一種動力鈦酸鋰電池，包括正極片、負極片、電解液、殼體和隔膜，其特征在于，制作所述正極片的正極干粉是由以下質量百分含量的組分制備而成：三元材料96.8-98.1％，碳納米管1-2％，聚偏氟乙烯0.9-1.2％；制作所述負極片的負極干粉是由以下質量百分含量的組分制備而成：鈦酸鋰93-97％，碳納米管1-3％，聚偏氟乙烯2-4％。優選地，三元材料為鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰中的一種。優選地，所述鎳鈷錳酸鋰中鎳、鈷、錳的元素質量比例為8：1：1，其中，鎳鈷錳酸鋰中鎳、鈷、錳的比例分別可以在80-90％、8-15％、2-10％這一比例范圍內進行調節，調節合適的配比為止。優選地，所述鎳鈷鋁酸鋰中鎳、鈷、鋁的元素質量比例為8.2：1.5：0.3，其中，鎳鈷鋁酸鋰中鎳、鈷、鋁的比例分別可以在80-90％、8-15％、2-10％這一比例范圍內進行調節，調節合適的配比為止。優選地，正極片制作步驟如下：1-1)按配比將三元材料、聚偏氟乙烯倒入打漿機中，先以25r/min的轉速公轉40min，然后加入碳納米管的漿料及N-甲基吡咯烷酮，再以48r/min轉速的公轉、以1700r/min的轉速自轉，共轉動90min，得到第一漿料；1-2)再將第一漿料用高速分散機進行分散，分散的轉速為3000-4000r/min，分散粘度達到3000-7000mPa·s，分散完畢；1-3)然后用噴涂設備將分散后的第一漿料按照75-90g/㎡的面密度涂覆在14-20μm厚的鋁箔上，烘干得到第一極片；1-4)最后，將第一極片按壓3.4-3.7g/mm3的壓實密度進行滾壓，得到正極片。優選地，負極片制作步驟如下：2-1)按配比將鈦酸鋰、聚偏氟乙烯倒入打漿機中，以25r/min的轉速公轉60min，然后加入碳納米管的漿料，再加入占原重量四分之三的N-甲基吡咯烷酮，再以48r/min轉速的公轉、以1500r/min的轉速自轉，共轉動90min，再加入剩余的四分之一重量的N-甲基吡咯烷酮，繼續以公轉48r/min轉速的公轉、1700r/min轉速的自轉打制30min，得到第二漿料；2-2)再將第二漿料用高速分散機進行分散，分散的轉速為3000-5000r/min，分散粘度達到3000-7000mPa·s，分散完畢；2-3)然后用噴涂設備將分散后的第二漿料按照90-110g/㎡的面密度涂覆在14-20μm厚的鋁箔上，烘干得到第二極片；2-4)最后，將第二極片按壓1.8-2.1g/mm3的壓實密度進行滾壓，得到負極片。本專利技術還提供一種動力鈦酸鋰電池的制備方法，包括以下步驟：1)準備正極片、負極片；2)然后將步驟1)得到的正極片和負極片分別進行烘烤除濕；3)再在濕度為≦1％RH，溫度為22-28℃條件下，對正極片和負極片按所需尺寸進行裁剪；4)裁剪后，將正極片和負極片用隔膜隔離后，放入真空烤箱中，將真空烤箱內抽真空后，充入氮氣，進行烘烤，得到卷芯；5)將卷芯放入殼體中，向殼體內注入電解液，密封，得到電芯；6)在溫度為35-45℃條件下，將電芯活化24-72h，然后置于化成柜中，化成至電壓為2.65-2.85V結束；7)再將化成后的電芯放置于溫度為35-45℃的條件下，老化5天，然后對電芯進行電壓內阻篩選，將篩選合格的電芯在溫度為35-45℃的條件下，繼續老化5天；8)最后通過配組機，將電芯篩選成不同電壓內阻檔次，將合格電芯分容、FQC外觀全檢合格后的電芯，OQC全檢合格后出貨。優選地，步驟4)中烘烤的溫度為75-95℃，壓力為-40至-90MPa，烘烤10-36h，使卷芯中的水分含量≤150PPM。優選地，步驟5)中向殼體內注入電解液的條件為溫度20-25℃，露點≦-35℃。優選地，步驟7)中合格電芯的標準為分容單充電壓控制在2.0-2.6V。本專利技術的有益效果在于：1、本專利技術的動力鈦酸鋰電池正極配方中使用了包覆的新型三元鎳鈷錳酸鋰/鎳鈷鋁酸鋰作為正極活性物，因為其比能量大，電壓電位為4.2-4.4V，高于常規的4.2V，同時負極使用新型的鈦酸鋰，提高了鈦酸鋰的高克容量，導電劑使用碳納米管優良的導電性能，及網狀導電性能，解決了鈦酸鋰作為負極使用時活性物占比少，電池比能量低的問題，同時將負極中粘結劑的含量減少1/3的使用量，將活性物比例進一步提升，涂布過程中面密度的降低減少了PVDF粘結劑的使用，能更好的增強導電性，并提升活性物比例及電芯綜合性能；同時因為負極使用了高容的鈦酸鋰，正極的活性物使用了綜合性能更好的包覆的新型三元鎳鈷錳酸鋰/鎳鈷鋁酸鋰材料，將電池的使用電壓平臺提高，提升安全性、充放電倍率，尤其是突破鋰離子電池低溫不能充電的問題及循環性能提升到新的高度，綜合性能完全超過國家標準要求；2、本專利技術的制備方法制備得到的動力鈦酸鋰電池提升了正極鎳鈷錳酸鋰、負極鈦酸鋰電池的使用電壓平臺，改善正極鎳鈷錳酸鋰、負極石墨/硅碳電池功率密度和安全性能，能夠百分之百通過針刺，提升高倍率充放電性能，并且可以在-20℃下充電，不會影響電池性能；3、本專利技術的制備方法制備得到的動力鈦酸鋰電池可以通過GBT31485-2015電動汽車用動力蓄電池安全要求，包括：過充電、過放電、短路、跌落、加熱、擠壓、針刺、海水浸泡、溫度循環、低氣壓等安全測試要求，循環性能10C充10C放循環10000周容量保持率>80％(現有的產品為1C充10C放1500周，容量保持率<80％)、重量充電比功率高為780WH/Kg(現有產品為200WH/Kg)。具體實施方式下面，結合具體實施方式，對本專利技術做進一步描述：實施例1一種動力鈦酸鋰電池，包括正極片、負極片、電解液、殼體和隔膜，制備正極片所需的正極干粉是由以下質量百分含量的組分制備而成：鎳鈷錳酸鋰98％，碳納米管1％，聚偏氟乙烯1％，其中，鎳鈷錳酸鋰中鎳、鈷、錳的元素質量比例為80％：10％：10％；制備負極片所需的負極干粉是由以下質量百分含量的組分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種動力鈦酸鋰電池，包括正極片、負極片、電解液、殼體和隔膜，其特征在于，制作所述正極片的正極干粉是由以下質量百分含量的組分制備而成：三元材料96.8?98.1％，碳納米管1?2％，聚偏氟乙烯0.9?1.2％；制作所述負極片的負極干粉是由以下質量百分含量的組分制備而成：鈦酸鋰93?97％，碳納米管1?3％，聚偏氟乙烯2?4％。

【技術特征摘要】
1.一種動力鈦酸鋰電池，包括正極片、負極片、電解液、殼體和隔膜，其特征在于，制作所述正極片的正極干粉是由以下質量百分含量的組分制備而成：三元材料96.8-98.1％，碳納米管1-2％，聚偏氟乙烯0.9-1.2％；制作所述負極片的負極干粉是由以下質量百分含量的組分制備而成：鈦酸鋰93-97％，碳納米管1-3％，聚偏氟乙烯2-4％。2.根據權利要求1所述的動力鈦酸鋰電池，其特征在于，三元材料為鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰中的一種。3.根據權利要求2所述的動力鈦酸鋰電池，其特征在于，所述鎳鈷錳酸鋰中鎳、鈷、錳的比例為8：1：1。4.根據權利要求2所述的動力鈦酸鋰電池，其特征在于，所述鎳鈷鋁酸鋰中鎳、鈷、鋁的比例為8.2：1.5：0.3。5.根據權利要求1所述的動力鈦酸鋰電池，其特征在于，所述正極片制作的步驟如下：1-1)按配比將三元材料、聚偏氟乙烯倒入打漿機中，先以25r/min的轉速公轉40min，然后加入碳納米管的漿料及N-甲基吡咯烷酮，再以48r/min轉速的公轉、以1700r/min的轉速自轉，共轉動90min，得到第一漿料；1-2)再將第一漿料用高速分散機進行分散，分散的轉速為3000-4000r/min，分散粘度達到3000-7000mPa·s，分散完畢；1-3)然后用噴涂設備將分散后的第一漿料按照75-90g/㎡的面密度涂覆在14-20μm厚的鋁箔上，烘干得到第一極片；1-4)最后，將第一極片按壓3.4-3.7g/mm3的壓實密度進行滾壓，得到正極片。6.根據權利要求1所述的動力鈦酸鋰電池，其特征在于，所述負極片制作的步驟如下：2-1)按配比將鈦酸鋰、聚偏氟乙烯倒入打漿機中，以25r/min的轉速公轉60min，然后加入碳納米管的漿料，再加入占原重量四分之三的N-甲基吡咯烷酮再以48r/min轉速的公轉、以1500r/min的轉速自轉，共轉動90min，再加入剩余的四分之一重量的N-甲基吡咯烷酮，繼續以公轉48r/mi...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉國壯，黃延新，鄧綸浩，李星，黃連芳，江利金，
申請(專利權)人：廣西卓能新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣西,45