一種鋰離子二次電池制造技術

本發明專利技術公開了一種鋰離子二次電池，所述電池包括正極、負極、隔膜及電解液，所述電池的負極所采用的負極活性材料包括如下質量分數的組分：20~30%改性氟化碳、30%~50%石墨、2%~5%錫化物、30%~50%硅?碳復合物，其中，所述的改性氟化碳是由鎵化物、鈦化物、氟化碳按投料質量比1:1~2:10~20經球磨后制得的。本發明專利技術的鋰離子二次電池具有較好的低溫放電性能，同時在常溫下還具有較好的充電性能。

A lithium ion secondary battery two

The invention discloses a lithium ion secondary battery two, the battery includes a cathode, anode, separator and electrolyte, cathode active material of the negative electrode of the battery used comprises the following components: the mass fraction of 20~30% modified carbon fluoride, 30%~50% graphite, 2%~5% tin oxide, 30%~50% silicon carbon composite among them, fluoride modified carbon, which is composed of a gallium compounds, titanium compounds, carbon fluoride according to the ratio of 1:1~2:10~20 after ball milling prepared. The lithium ion secondary battery of the present invention has better low temperature discharge performance, and has better charging performance at normal temperature at two.

【技術實現步驟摘要】
一種鋰離子二次電池
本專利技術涉及鋰離子電池
，具體涉及一種鋰離子二次電池。
技術介紹
鋰離子電池作為一種清潔環保的功能元件，目前已經在越來越多的領域得到了越來越廣泛的應用。例如，在消費電子產品領域、電動車領域、儲能系統領域以及最近新興的平衡車領域等。其中，在電動車領域，例如快遞電動車，在寒冷的冬季，在零下20℃的溫度條件下，電動車的電池基本無法放電，給使用者帶來了很大的不便因此，如何在低溫下實現放電是本領域技術人員急需解決的問題。而為了解決上述技術問題，申請號2016101846435（非水電解液及包含它的鋰離子電池）中提出了對電池的電解液進行改進，即電解液中采用了環狀硫酸酯類化合物和鈉鹽作為添加劑，從而不僅能夠提高鋰離子電池的高溫循環性能，同時還能在-10℃的溫度條件下，0.5C放電至3.0V，其放電容量能達到常溫放電容量的78.37%，而申請號2014103742643（鋰離子電池及其電解液）中通過改進電解液，添加氟代碳酸乙烯酯，使得該鋰電池在-10℃的溫度條件下，0.5C放電至3.0V，其放電容量能達到常溫放電容量的95%，但是其在更低的溫度條件下無法放電，對于快遞員對所使用的電動車的需求，該低溫放電性能仍不能滿足其需求。同時，快遞員在使用電動車的過程中，還需要電池能夠實現快速充電，以提高送貨效率。而目前，現有的鋰離子電池還不能同時滿足快充和低溫放電的要求。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術的不足，提供一種鋰離子二次電池，其在-20℃的低溫下仍有較好的放電性能，同時在常溫下還具有較好的充電性能。為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種鋰離子二次電池，所述電池包括正極、負極、隔膜及電解液，所述電池的負極所采用的負極活性材料包括如下質量分數的組分：20~30%改性氟化碳、25%~50%石墨、2%~5%錫化物、25%~50%硅-碳復合物，其中，所述的改性氟化碳是由鎵化物、鈦化物、氟化碳按投料質量比1:1~2:10~20經球磨后制得的。其中，氟化碳通常情況下應用于電池的正極中，以形成導電路徑從而降低正極中的電阻，而本專利技術中，采用改性后的氟化碳，能夠有效改善電池負極的低溫放電性能，通過在氟化碳中加入鎵化物及鈦化物，能夠提高鋰離子進出負極的速度，同時配合錫化物、硅-碳復合物、石墨能夠使得本專利技術的鋰離子電池在常溫下具有較好的充電性能。優選地，所述的鎵化物選自氮化鎵、砷化鎵、硒化鎵中的至少一種。優選地，所述的鈦化物為二氧化鈦。優選地，所述負極活性材料中還添加有5%~15%的鍺材料。優選地，所述電池的正極所采用的正極活性材料中包括如下質量分數的組分：20%~30%錳酸鋰、20%~30%鈷酸鋰、30%~50%鎳鈷錳酸鋰、10%~20%鎳鈷鋁酸鋰。進一步優選地，所述正極活性材料的表面還包覆有一層保護層，所述保護層是由占所述正極活性材料質量的1%~5%的M的氧化物構成，所述M的氧化物是由氧化銅、氧化鎂、氧化釔按照質量比1:1~2:1~3混合而成。通過在正極活性性材料的表面包覆保護層，使得即使在電極體內部混入了導電性異物的情況下，也可以有效防止正極板與負極板間發生短路的現象，提高該鋰離子電池的安全系數。進一步優選地，所述正極材料中還添加有1%~5%的鈦酸鋰。優選地，所述電池的電解液包括鋰鹽、溶劑及添加劑，所述添加劑的使用質量為所述鋰鹽與所述溶劑總質量的0.1%~5%，所述添加劑包括亞硫酸丙烯酯、1,3-丙烷磺酸內酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、乙腈、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一種或多種的組合。1,3-丙烷磺酸內酯能與氟代碳酸乙烯酯在負極表面還原形成HF氣體之前在正極表面形成穩定的正極SEI保護膜，避免正極活性材料受到HF氣體的腐蝕，同時還可在負極表面形成穩定的負極SEI保護膜，并提高負極SEI保護膜處的鋰離子的傳導性能，因此，鋰離子電池的阻抗得到明顯的降低，有效改善鋰離子電池的低溫放電倍率性能。進一步優選地，所述溶劑包括碳酸乙烯酯和線性羧酸酯，其中，所述的線性羧酸酯選自乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一種。進一步優選地，所述電池的電解液中所采用的鋰鹽為六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰、二草酸硼酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、高氯酸鋰、甲基磺酰亞胺鋰鹽中的至少一種。由于上述技術方案的運用，本專利技術與現有技術相比具有下列優點：本專利技術的鋰離子二次電池，其負極活性材料采用了改性的氟化碳、石墨、錫化物、硅-碳復合物，能夠有效改善鋰電池的低溫放電性能，同時還能提高常溫下電池的充電性能，從而滿足用戶的需求。本專利技術的鋰離子二次電池，以容量為5000mAH的電池為例，其在常溫下，采用3C恒流充電至4.2V，再以4.2V的恒壓充電至0.05C，期間，恒流充電時間16min時，其充電量能達到滿容量的83%，而整個電池充滿時間不超過43min。同時，在-10℃的溫度條件下，1C放電至2.75V，其放電容量可達95.3%以上，在-20℃的低溫條件下，1C放電至2.75V，其放電容量可達71.8%以上。附圖說明附圖1為實施例1中的鋰離子電池常溫下，3C充電曲線圖；附圖2為實施例1中的鋰離子電池分別在-10℃、-20℃溫度條件下，1C放電至2.75V的放電效率曲線圖。具體實施方式下面結合具體實施例來對本專利技術的技術方案作進一步的闡述。實施例1本例中，提供了一種鋰離子二次電池，該電池包括正極、負極、隔膜及電解液，其電解液包括鋰鹽、溶劑及添加劑，其添加劑的使用質量為鋰鹽與溶劑總質量的0.1%~5%。本例中，該添加劑的使用量為鋰鹽與溶劑總質量的2%。正極活性材料包括如下質量分數的組分：錳酸鋰25%、鈷酸鋰20%、鎳鈷錳酸鋰40%、鎳鈷鋁酸鋰15%。負極活性材料包括如下質量分數的組分：改性氟化碳25%、石墨40%、錫化物3%、硅-碳復合物32%，其中，改性氟化碳是由鎵化物、鈦化物及氟化碳按照質量比1:2:15經球磨后制得的。其中的鎵化物為氮化鎵，鈦化物為二氧化鈦。電解液，其鋰鹽為六氟磷酸鋰，其采用的溶劑包括碳酸乙烯酯和線性羧酸酯，具體的，該線性羧酸酯選自乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一種。本例中所采用的添加劑包括1,3-丙烷磺酸內酯、乙腈、氟代碳酸乙烯酯。這里的鋰鹽還可以是六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰、二草酸硼酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、高氯酸鋰、甲基磺酰亞胺鋰鹽中的至少一種。這里的添加劑還可以是亞硫酸丙烯酯、1,3-丙烷磺酸內酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、乙腈、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一種或多種的組合。為了防止正極板與負極板間發生短路，同時提高鋰離子電池的安全系數，本例中，在正極活性材料的表面還包覆有一層保護層，該保護層是由占正極活性材料質量的3%的M的氧化物構成的，本例中，M的氧化物是由氧化銅、氧化鎂、氧化釔按照質量比1:1:2混合而成的。實施例2本例中提供了一種鋰離子二次電池。正極活性材料包括如下質量分數的組分：錳酸鋰20%、鈷酸鋰25%、鎳鈷錳酸鋰35%、鎳鈷鋁酸鋰17%、鈦酸鋰3%。該正極活性材料的表面包覆的保護層，是由占正極活性材料質量的2.5%的M的氧化物構成的，本例中，M的氧化物是由氧化銅、氧化鎂、氧化釔按照質量比1:1.5:1混合而成的。負極活性材料包括如下質量分數的組分：改性氟化碳20%、石墨33%本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋰離子二次電池，所述電池包括正極、負極、隔膜及電解液，其特征在于，所述電池的負極所采用的負極活性材料包括如下質量分數的組分：20~30%改性氟化碳、25%~50%石墨、2%~5%錫化物、25%~50%硅?碳復合物，其中，所述的改性氟化碳是由鎵化物、鈦化物、氟化碳按投料質量比1:1~2:10~20經球磨后制得的。

【技術特征摘要】
2017.02.21 CN 20171009232271.一種鋰離子二次電池，所述電池包括正極、負極、隔膜及電解液，其特征在于，所述電池的負極所采用的負極活性材料包括如下質量分數的組分：20~30%改性氟化碳、25%~50%石墨、2%~5%錫化物、25%~50%硅-碳復合物，其中，所述的改性氟化碳是由鎵化物、鈦化物、氟化碳按投料質量比1:1~2:10~20經球磨后制得的。2.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述的鎵化物選自氮化鎵、砷化鎵、硒化鎵中的至少一種。3.根據權利要求1或2所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述的鈦化物為二氧化鈦。4.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述負極活性材料中還添加有5%~15%的鍺材料。5.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述電池的正極所采用的正極活性材料中包括如下質量分數的組分：20%~30%錳酸鋰、20%~30%鈷酸鋰、30%~50%鎳鈷錳酸鋰、10%~20%鎳鈷鋁酸鋰。6.根據權利要求5所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋以仁，敖曉憑，
申請(專利權)人：張家港金盛蓮能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32