專利名稱：高性能電解液的鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，特別涉及一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池。
背景技術：
鋰離子電池根據正極電池材料的不同，鋰離子電池可以分為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、三元材料電池、磷酸亞鐵鋰電池、其它鋰材料電池。鎳鈷錳酸鋰的克容量高，循環(huán)性能優(yōu)良，是制造鋰離子動力電池良好的正極材料。在以石墨作為負極主要原材料鋰離子電池中，石墨、電解液在固液相界面上反應， 形成覆蓋于電極表面的一層鈍化層。這層鈍化層能夠防止溶劑大分子嵌入負極，而造成負極材料的剝落。電解液溶劑含有PC時，生成的SEI膜不能覆蓋電極全部，電極材料容易在循環(huán)中發(fā)生剝落。鈦酸鋰材料是一種高性能、高倍率型的鋰二次電池負極材料。在Li嵌入或脫出過程中，晶型不發(fā)生變化，體積變化小于1%，因此被稱為“零應變材料”，這具有重要意義，能夠避免充放電循環(huán)中由于電極材料的來回伸縮而導致結構的破壞，從而提高電極的循環(huán)性能和使用壽命，具有比碳負極更優(yōu)良的循環(huán)性能。而且鈦酸鋰材料電勢比純金屬鋰的高，不易產生鋰晶枝，為保障鋰電池的安全提供了基礎，被認為可徹底解決鋰電池的安全性。鈦酸鋰材料與PC有很好的兼容性，不會由于大分子嵌入而導致鈦酸鋰材料剝落。但是以鈦酸鋰為負極主要原材料的電池容易氣脹，影響電池的循環(huán)壽命。作為電解液主要的電解質，也是大部分電解液產品中唯一的電解質LiPF6,是目前性能最穩(wěn)定的電解質。但LiPF6易水解，在痕量水分的作用下也會分解產生HF。HF會破壞碳材料表面的SEI膜，使電池產生氣脹，增大電池的不可逆容量，降低電池的循環(huán)壽命。相對于LiPF6, LiBOB具有以下優(yōu)點
(1)、對水不敏感，不會由于水的存在而導致LiPF6分解生產HF。(2)、可以在負極表面生產致密的SEI膜。(3)、高低溫性能優(yōu)良。(4)、安全性好。(5)、循環(huán)壽命高。要獲得性能優(yōu)良的鋰離子動力電池，需要綜合考慮其正負極材料及電解液。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池。本發(fā)明所采取的技術方案是
一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池，其正極材料由鎳鈷錳酸鋰85 95質量份、 粘合劑2 10質量份、導電劑2 10質量份；其負極材料由鈦酸鋰85 95質量份、粘合劑3 10質量份、導電劑3 10質量份組成；其電解液含有電解質和有機溶劑，其中電解質為LiPF6或由LiPF6和雙 草酸硼酸鋰組成，有機溶劑中含有質量百分含量為20% 50%的碳酸丙烯酯。

優(yōu)選的，電解質在電解液中的物質的量濃度為0. 8 1. 5mol/L。LiBOB的質量百分含量為電解質總質量的0 20%。優(yōu)選的，有機溶劑由質量百分含量為20% 50%的碳酸丙烯酯、20 40%的碳酸二乙酯和20 40%的碳酸甲乙酯組成。優(yōu)選的，導電劑為SP、超導碳黑、導電石墨、碳納米管中的至少一種。優(yōu)選的，粘合劑為LA132、W811、PVDF中的至少一種。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池，其電解液使用溫度范圍寬，化學穩(wěn)定性好，克服了使用鈦酸鋰作為電極材料易發(fā)生氣脹的問題，提高了其循環(huán)壽命。本發(fā)明的鋰離子電池，安全性高，循環(huán)壽命長。


圖1是本發(fā)明電池的IC放電曲線； 圖2是本發(fā)明電池的倍率曲線。
具體實施例方式本發(fā)明提供的鋰離子動力電池包括正極、負極、隔膜、電解液、塑料外殼，使用鎳鈷錳酸鋰作為正極主要活性物質，鈦酸鋰作為負極主要活性物質。將正、負極材料分別用溶劑溶解，高速分散成正、負極漿料，之后均勻涂布于集流體上。在本發(fā)明中，集流體選擇為鋁箔。涂布結束經過分切、烘烤、輥壓后與隔膜一起層疊成電芯，電芯經過入殼、裝配、烘烤，進入注液工序注液完畢后化成分容成為20Ah電池。一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池，其正極材料由鎳鈷錳酸鋰85 95質量份、粘合劑2 10質量份、導電劑2 10質量份；其負極材料由鈦酸鋰85 95質量份、 粘合劑3 10質量份、導電劑3 10質量份組成；其電解液含有電解質和有機溶劑，其中電解質為LiPF6或由LiPF6和雙草酸硼酸鋰組成，有機溶劑中含有質量百分含量為20% 50%的碳酸丙烯酯。更佳的，正極材料由鎳鈷錳酸鋰89 94質量份、粘合劑3 5質量份、 導電劑3 6質量份；其負極材料由鈦酸鋰85 92質量份、粘合劑3 8質量份、導電劑 3 7質量份組成。優(yōu)選的，電解質在電解液中的物質的量濃度為0. 8 1. 5mol/L。LiBOB的質量百分含量為電解質總質量的0 20%，更佳為4% 10%。優(yōu)選的，有機溶劑由質量百分含量為20% 50%的碳酸丙烯酯、20 40%的碳酸二乙酯和20 40%的碳酸甲乙酯組成。優(yōu)選的，導電劑為SP、超導碳黑、導電石墨、碳納米管中的至少一種。優(yōu)選的，粘合劑為LA132、W811、PVDF中的至少一種。下面結合實施例，進一步說明本發(fā)明。以下實施例中，如無特別說明，所述的百分比均為質量百分比。其中電解質為LiPF6或由LiPF6和雙草酸硼酸鋰組成。
實施例1
一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池
其正極材料由鎳鈷錳酸鋰90質量份、粘合劑5質量份、導電劑5質量份組成，其中，粘合劑為LA132，導電劑為SP;
其負極材料由鈦酸鋰90質量份、粘合劑5質量份、導電劑5質量份組成，其中，粘合劑為LA132，導電劑為導電石墨；
其電解液 含有電解質和溶劑，其中電解質濃度為1.0 mol/L，雙草酸硼酸鋰質量百分比含量為5%，溶劑由等量的PC、DEC和EMC組成。實施例2
一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池
其正極材料由鎳鈷錳酸鋰89質量份、粘合劑5質量份、導電劑6質量份組成，其中，粘合劑為W811，導電劑為超導碳黑；
其負極材料由鈦酸鋰91質量份、粘合劑5質量份、導電劑4質量份組成，其中，粘合劑為LA132，導電劑為碳納米管；
其電解液含有電解質和溶劑，電解質濃度為1.2 mol/L，其中雙草酸硼酸鋰質量百分比含量為10%，溶劑由20%的PC、40%的DEC和40%的EMC組成。實施例3
一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池
其正極材料由鎳鈷錳酸鋰92質量份、粘合劑4質量份、導電劑4質量份組成，其中，粘合劑為W811，導電劑由等量的SP、超導碳黑、導電石墨組成；
其負極材料由鈦酸鋰85質量份、粘合劑8質量份、導電劑7質量份組成，其中，粘合劑為LA132，導電劑由碳納米管、SP按3 1的質量比混合組成；
其電解液含有電解質和溶劑，其中電解質由LiPF6和雙草酸硼酸鋰組成，濃度為0.8 mol/L, 其中LiBOB質量百分比含量為4%。溶劑由40%的PC、20%的DEC和40%的EMC 組成。實施例4
一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池
其正極材料由鎳鈷錳酸鋰94質量份、粘合劑3質量份、導電劑3質量份組成，其中，粘合劑為PVDF，導電劑由等量的超導碳黑、導電石墨組成；
其負極材料由鈦酸鋰92質量份、粘合劑5質量份、導電劑3質量份組成，其中，粘合劑為LA132，導電劑由碳納米管、超導碳黑按2 3的質量比混合組成；
其電解液含有電解質和溶劑，其中電解質由LiPFf^n雙草酸硼酸鋰組成，濃度為1.2 mol/L，其中雙草酸硼酸鋰質量百分比含量為6%。溶劑由20%的PC、40%的DEC和40%的EMC 組成。圖1是本發(fā)明實施例1電池的IC放電曲線，圖2是本發(fā)明實施例1電池的倍率曲線。從圖中可以看出，本發(fā)明的電池具有很少的充放電性能，使用壽命長。
權利要求
1.一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池，其正極材料由鎳鈷錳酸鋰85 95質量份、粘合劑2 10質量份、導電劑2 10質量份；其負極材料由鈦酸鋰85 95質量份、粘合劑3 10質量份、導電劑3 10質量份組成；其電解液含有電解質和有機溶劑，其中電解質為LiPF6或由LiPF6和雙草酸硼酸鋰組成，有機溶劑中含有質量百分含量為20% 50% 的碳酸丙烯酯。
2.根據權利要求1所述的一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池，其特征在于 LiBOB的質量百分含量為電解質總質量的0 20%。
3.根據權利要求1所述的一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池，其特征在于有機溶劑由質量百分含量為20% 50%的碳酸丙烯酯、20 40%的碳酸二乙酯和20 40%的碳酸甲乙酯組成。
4.根據權利要求1所述的一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池，其特征在于電解質在電解液中的物質的量濃度為0. 8 1. 5mol/L。
5.根據權利要求1所述的一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池，其特征在于導電劑為SP、超導碳黑、導電石墨、碳納米管中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池，其特征在于粘合劑為LA132、W811、PVDF中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池，其正極材料由鎳鈷錳酸鋰、粘合劑3、導電劑組成；其負極材料由鈦酸鋰、粘合劑、導電劑組成；其電解液含有電解質和溶劑，其中電解質為LiPF6或由LiPF6和雙草酸硼酸鋰組成。本發(fā)明的鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系鋰離子電池，其電解液使用溫度范圍寬，化學穩(wěn)定性好，適配于鎳鈷錳酸鋰與鈦酸鋰體系的鋰離子電池。本發(fā)明的鋰離子電池，安全性高，循環(huán)壽命長。
文檔編號H01M10/056GK102306830SQ20111023954
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月20日 優(yōu)先權日2011年8月20日
發(fā)明者劉興福, 李寶玉, 王保 申請人:珠海鋰源新能源科技有限公司