本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域,具體是指一種圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池。
背景技術(shù):
隨著現(xiàn)代社會(huì)信息化和智能化的高速發(fā)展,以及環(huán)境污染和能源匱乏日漸嚴(yán)重,社會(huì)對(duì)蓄電器件的容量和輸出功率要求越來(lái)越高,鋰離子電池和電容器等成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。鋰離子電池具有能量密度高、自放電率低等優(yōu)點(diǎn),但倍率性能不理想,功率密度較低。
鈷酸鋰鋰離子電池是目前常用的鋰離子電池,為了滿足實(shí)際加工可操作性需要,目前的圓柱軟包電池由于卷繞電芯結(jié)構(gòu)所限,電池的電芯正負(fù)極只能采用單極耳結(jié)構(gòu),故超高倍率電芯將變得困難,往往可以只能做到5-10C倍率循環(huán)要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池,具有倍率性能優(yōu)異、循環(huán)性能好、安全性高和成本低廉的特點(diǎn)。
本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明公開了一種圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池,包括正極片、負(fù)極片,所述正極片和負(fù)極片之間設(shè)有隔離膜,所述正極片、隔離膜、負(fù)極片通過卷繞方式形成圓柱狀。
所述正極片包括鈷酸鋰活性材料,所述鈷酸鋰活性材料的D50為4-6μm、比表面積為0.5-0.8m2/g之間,所述正極片的壓實(shí)密度為3.0-3.6 g/cm3。采用更小顆粒正極材料,縮短鋰離子的擴(kuò)散距離,增加比表面積,提升電解液浸潤(rùn)性及接觸面積,采用葡萄糖或者蔗糖混勻,然后高溫?zé)Y(jié),在顆粒表面形成均勻的導(dǎo)電炭黑,降低材料的電化學(xué)阻抗,進(jìn)而提升電池的倍率及功率性能。
所述負(fù)極片包括中間相碳微球,所述中間相碳微球的D50為6-9μm、比表面積為2.1-2.5m2/g。采用更小顆粒負(fù)極材料,縮短鋰離子的擴(kuò)散距離,增加比表面積,提升電解液浸潤(rùn)性及接觸面積,采用無(wú)定型碳包覆工藝,降低材料的電化學(xué)阻抗,進(jìn)而提升電池的倍率及功率性能。
進(jìn)一步地,所述圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池還包括殼體,所述殼體為鋁塑膜。
進(jìn)一步地,所述圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池還包括電解液,所述電解液的電導(dǎo)率在12.5±0.5mS/cm、鋰鹽濃度在1.2-1.5mol/L。
進(jìn)一步地,所述正極片還包括導(dǎo)電劑,所述導(dǎo)電劑為SP、KS-6和CNT漿料的混合物。
進(jìn)一步地,在所述CNT漿料中,所述碳納米管的比表面積為220-280m2/g、管徑為6-8nm、管長(zhǎng)為5-10μm、純度為99.9%以上。
進(jìn)一步地,所述正極片中,各個(gè)組分的質(zhì)量占比為:鈷酸鋰活性材料為94-97份、SP為0.5-2份、KS-6為0.5-2份、CNT漿料為 1.0-1.5份。
進(jìn)一步地,所述正極片還設(shè)有極耳,所述極耳設(shè)置在所述正極片的中部,所述正極片為黑膠黑膠0.15mm×6mm銅鍍鎳復(fù)合極耳。在本發(fā)明的極耳中,金屬帶采用銅帶用化學(xué)鍍鍍上0.1-0.2μm的鎳層,極耳膠采用PP/鐵氟龍網(wǎng)/PP的三層結(jié)構(gòu),保證密封性,保證電池倍率放電120℃下,不融膠開裂。
進(jìn)一步地,所述正極片為雙面涂布設(shè)計(jì),所述正極片的單面面度度為11-13mg/cm2,所述正極片對(duì)輥厚度為85-95μm。
進(jìn)一步地,所述隔離膜為干法PP膜、濕法PE膜或PP/PE/PP復(fù)合膜。為了有效保證電池的倍率性能,本發(fā)明采用高孔隙率隔離膜,孔隙率控制在45-55%之間。
本發(fā)明一種圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池,具有如下的有益效果:
第一、倍率性能優(yōu)異,通過合理的正極材料配比和負(fù)極材料配比,本發(fā)明所得的電芯倍率性能可以滿足15C-25C倍率放電需求;
第二、循環(huán)性能好,本發(fā)明所得的電池可以滿足1C/20A倍率循環(huán)300周保持率90%以上,倍率循環(huán)性能優(yōu)秀,具有大倍率循環(huán)性好的特點(diǎn),而其它疊片結(jié)構(gòu)循環(huán)大多在100周以內(nèi);
第三、安全性高,采用卷繞方式制作高倍率的鈷酸鋰軟包電池,此圓柱卷繞結(jié)構(gòu)相對(duì)疊片結(jié)構(gòu)具有安全性能好的優(yōu)勢(shì);
第四、成本低廉,采用卷繞結(jié)構(gòu),相對(duì)于疊片結(jié)構(gòu)方式的倍率型電池,有效優(yōu)化工序節(jié)約工序成本;通過優(yōu)化材料體系的方式在極片中部設(shè)置極耳的方式有效降低加工難度節(jié)省人工成本。
具體實(shí)施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,下面結(jié)合實(shí)施例及對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
實(shí)施例1
本發(fā)明公開了一種圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池,包括正極片、負(fù)極片,所述正極片和負(fù)極片之間設(shè)有隔離膜,所述正極片、隔離膜、負(fù)極片通過卷繞方式形成圓柱狀; 所述正極片包括鈷酸鋰活性材料,所述鈷酸鋰活性材料的D50為4-6μm、比表面積為0.5-0.8m2/g之間,所述正極片的壓實(shí)密度為3.6 g/cm3;所述負(fù)極片包括中間相碳微球,所述中間相碳微球的D50為6-9μm、比表面積為2.3m2/g。
在本實(shí)施例中,所述圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池還包括殼體,所述殼體為鋁塑膜。所述圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池還包括電解液,所述電解液的電導(dǎo)率在12.5±0.5mS/cm、鋰鹽濃度在1.2mol/L。所述正極片還包括導(dǎo)電劑,所述導(dǎo)電劑為SP、KS-6和CNT漿料的混合物。在所述CNT漿料中,所述碳納米管的比表面積為220-280m2/g、管徑為6-8nm、管長(zhǎng)為5-10μm、純度為99.9%以上。所述正極片中,各個(gè)組分的質(zhì)量占比為:鈷酸鋰活性材料為97份、SP為1.0份、KS-6為0.5份、CNT漿料為 1.5份。所述正極片還設(shè)有極耳,所述極耳設(shè)置在所述正極片的中部,所述正極片為黑膠黑膠0.15mm×6mm銅鎳鍍復(fù)合極耳。所述正極片為雙面涂布設(shè)計(jì),所述正極片的單面面度度為12mg/cm2,所述正極片對(duì)輥厚度為85μm、所述隔離膜為干法PP膜。
實(shí)施例2
本發(fā)明公開了一種圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池,包括正極片、負(fù)極片,所述正極片和負(fù)極片之間設(shè)有隔離膜,所述正極片、隔離膜、負(fù)極片通過卷繞方式形成圓柱狀; 所述正極片包括鈷酸鋰活性材料,所述鈷酸鋰活性材料的D50為4-6μm、比表面積為0.5-0.8m2/g之間,所述正極片的壓實(shí)密度為3.3 g/cm3;所述負(fù)極片包括中間相碳微球,所述中間相碳微球的D50為6-9μm、比表面積為2.1m2/g。
在本實(shí)施例中,所述圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池還包括殼體,所述殼體為鋁塑膜。所述圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池還包括電解液,所述電解液的電導(dǎo)率在12.5±0.5mS/cm、鋰鹽濃度在1.5mol/L。所述正極片還包括導(dǎo)電劑,所述導(dǎo)電劑為SP、KS-6和CNT漿料的混合物。在所述CNT漿料中,所述碳納米管的比表面積為220-280m2/g、管徑為6-8nm、管長(zhǎng)為5-10μm、純度為99.9%以上。所述正極片中,各個(gè)組分的質(zhì)量占比為:鈷酸鋰活性材料為96.25份、SP為0.5份、KS-6為2份、CNT漿料為 1.25份。所述正極片還設(shè)有極耳,所述極耳設(shè)置在所述正極片的中部,所述正極片為黑膠黑膠0.15mm×6mm銅鍍鎳極耳。所述正極片為雙面涂布設(shè)計(jì),所述正極片的單面面度度為11mg/cm2,所述正極片對(duì)輥厚度為95μm、所述隔離膜為濕法PE膜。
實(shí)施例3
本發(fā)明公開了一種圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池,包括正極片、負(fù)極片,所述正極片和負(fù)極片之間設(shè)有隔離膜,所述正極片、隔離膜、負(fù)極片通過卷繞方式形成圓柱狀; 所述正極片包括鈷酸鋰活性材料,所述鈷酸鋰活性材料的D50為4-6μm、比表面積為0.5-0.8m2/g之間,所述正極片的壓實(shí)密度為3.0 g/cm3;所述負(fù)極片包括中間相碳微球,所述中間相碳微球的D50為6-9μm、比表面積為2.5m2/g。
在本實(shí)施例中,所述圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池還包括殼體,所述殼體為鋁塑膜。所述圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池還包括電解液,所述電解液的電導(dǎo)率在12.5±0.5mS/cm、鋰鹽濃度在1.35mol/L。所述正極片還包括導(dǎo)電劑,所述導(dǎo)電劑為SP、KS-6和CNT漿料的混合物。在所述CNT漿料中,所述碳納米管的比表面積為220-280m2/g、管徑為6-8nm、管長(zhǎng)為5-10μm、純度為99.9%以上。所述正極片中,各個(gè)組分的質(zhì)量占比為:鈷酸鋰活性材料為94份、SP為2份、KS-6為1.25份、CNT漿料為 1.0份。所述正極片還設(shè)有極耳,所述極耳設(shè)置在所述正極片的中部,所述正極片為黑膠黑膠0.15mm×6mm銅鍍鎳極耳。所述正極片為雙面涂布設(shè)計(jì),所述正極片的單面面度度為13mg/cm2,所述正極片對(duì)輥厚度為90μm、所述隔離膜為濕法PP/PE復(fù)合膜。
實(shí)施例4
本發(fā)明公開了一種圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池,包括正極片、負(fù)極片,所述正極片和負(fù)極片之間設(shè)有隔離膜,所述正極片、隔離膜、負(fù)極片通過卷繞方式形成圓柱狀; 所述正極片包括鈷酸鋰活性材料,所述鈷酸鋰活性材料的D50為4-6μm、比表面積為0.5-0.8m2/g之間,所述正極片的壓實(shí)密度為3.2 g/cm3;所述負(fù)極片包括中間相碳微球,所述中間相碳微球的D50為6-9μm、比表面積為2.4m2/g。
在本實(shí)施例中,所述圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池還包括殼體,所述殼體為鋁塑膜。所述圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池還包括電解液,所述電解液的電導(dǎo)率在12.5±0.5mS/cm、鋰鹽濃度在1.3mol/L。所述正極片還包括導(dǎo)電劑,所述導(dǎo)電劑為SP、KS-6和CNT漿料的混合物。在所述CNT漿料中,所述碳納米管的比表面積為220-280m2/g、管徑為6-8nm、管長(zhǎng)為5-10μm、純度為99.9%以上。所述正極片中,各個(gè)組分的質(zhì)量占比為:鈷酸鋰活性材料為96份、SP為1.5份、KS-6為1.5份、CNT漿料為 1.0份。所述正極片還設(shè)有極耳,所述極耳設(shè)置在所述正極片的中部,所述正極片為黑膠黑膠0.15mm×6mm銅鍍鎳極耳。所述正極片為雙面涂布設(shè)計(jì),所述正極片的單面面度度為11.3mg/cm2,所述正極片對(duì)輥厚度為88μm、所述隔離膜為干法PP膜。
實(shí)施例5
本發(fā)明公開了一種圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池,包括正極片、負(fù)極片,所述正極片和負(fù)極片之間設(shè)有隔離膜,所述正極片、隔離膜、負(fù)極片通過卷繞方式形成圓柱狀; 所述正極片包括鈷酸鋰活性材料,所述鈷酸鋰活性材料的D50為4-6μm、比表面積為0.5-0.8m2/g之間,所述正極片的壓實(shí)密度為3.5 g/cm3;所述負(fù)極片包括中間相碳微球,所述中間相碳微球的D50為6-9μm、比表面積為2.2m2/g。
在本實(shí)施例中,所述圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池還包括殼體,所述殼體為鋁塑膜。所述圓柱狀高倍率鈷酸鋰軟包電池還包括電解液,所述電解液的電導(dǎo)率在12.5±0.5mS/cm、鋰鹽濃度在1.3mol/L。所述正極片還包括導(dǎo)電劑,所述導(dǎo)電劑為SP、KS-6和CNT漿料的混合物。在所述CNT漿料中,所述碳納米管的比表面積為220-280m2/g、管徑為6-8nm、管長(zhǎng)為5-10μm、純度為99.9%以上。所述正極片中,各個(gè)組分的質(zhì)量占比為:鈷酸鋰活性材料為96份、SP為0.8份、KS-6為0.8份、CNT漿料為 1.1份。所述正極片還設(shè)有極耳,所述極耳設(shè)置在所述正極片的中部,所述正極片為黑膠黑膠0.15mm×6mm銅鍍鎳極耳。所述正極片為雙面涂布設(shè)計(jì),所述正極片的單面面度度為11mg/cm2,所述正極片對(duì)輥厚度為92μm、所述隔離膜為干法PP膜。
為了評(píng)估本發(fā)明所得的鋰離子電池的性能,分別對(duì)實(shí)施例1-5所得的產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試,結(jié)果如表1所示:
表1 性能測(cè)試測(cè)試結(jié)果
從表1可以看到,本發(fā)明所得鋰離子電池在電性能、安全性新、倍率性能、循環(huán)性能均表現(xiàn)優(yōu)異,具有較好的應(yīng)用前景。
以上所述,僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制;凡本行業(yè)的普通技術(shù)人員均可按說明書所示和以上所述而順暢地實(shí)施本發(fā)明;但是,凡熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi),可利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而作出的些許更動(dòng)、修飾與演變的等同變化,均為本發(fā)明的等效實(shí)施例;同時(shí),凡依據(jù)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何等同變化的更動(dòng)、修飾與演變等,均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。