本申請(qǐng)涉及鋰離子電池，特別涉及一種低溫高功率鋰離子電池。
背景技術(shù)：
1、低溫電池可應(yīng)用于極地?zé)o人偵擦機(jī)、對(duì)講機(jī)，以及低溫地區(qū)的電子霧化器、智能設(shè)備等，且軍工與航天方面也迫切需要低溫鋰離子電池的開(kāi)發(fā)。
2、傳統(tǒng)的鋰離子電池已無(wú)法滿足在極端氣溫下工作。對(duì)低于0℃或高于40℃的工作環(huán)境溫度，其壽命和性能受到較大的影響。低溫下鋰離子電池性能退化的主要原因包括：
3、(1)鋰離子在電極內(nèi)部和電極/電液界面的傳質(zhì)過(guò)程變緩；
4、(2)電解液離子電導(dǎo)率降低；
5、(3)陽(yáng)極鍍鋰和鋰枝晶生長(zhǎng)及se?i膜增厚；
6、(4)鋰離子去溶劑化過(guò)程困難。
7、低溫下，鋰離子的動(dòng)力學(xué)速率減慢是影響其電化學(xué)性能的最主要因素，電池在低溫環(huán)境下容量衰減、循環(huán)倍率性能變差、析鋰現(xiàn)象明顯。國(guó)內(nèi)低溫鋰離子電池開(kāi)發(fā)主要以電子數(shù)碼類，實(shí)現(xiàn)低溫一般在-20-30℃環(huán)境下，支持0.2c放電，軍工類產(chǎn)品最低做到-40℃，支持0.1-0.2c放電，為了滿足低溫高倍率放電鋰離子電池市場(chǎng)需求，急需開(kāi)發(fā)適應(yīng)低溫環(huán)境、具有高倍率性能的鋰離子電池產(chǎn)品。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N低溫高功率鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液，所述正極片上涂覆改性正極材料，所述負(fù)極片上涂覆改性負(fù)極材料；
2、所述改性正極材料采用復(fù)合材料在正極材料上進(jìn)行包覆改性，所復(fù)合材料是硼摻雜二氧化鈦納米管陣列固載二硫化鉬；
3、所述改性負(fù)極材料是通過(guò)將石墨設(shè)計(jì)為鍛后針狀焦二次顆粒，在鍛后針狀焦二次顆粒表面引入無(wú)機(jī)碳，瀝青碳化后形成液相碳包覆層；
4、所述電解液成分包括10-15％鋰鹽、70％-80％溶劑體系和10-15％添加劑。
5、優(yōu)選的，所述負(fù)極片的制備步驟包括：
6、s101、改性負(fù)極材料制備：將石墨與無(wú)機(jī)碳在一定溫度下混合，使無(wú)機(jī)碳均勻地包覆在石墨表面，然后將包覆后的石墨進(jìn)行瀝青碳化處理，得到改性負(fù)極材料；
7、s102、將改性負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照質(zhì)量比(93-96)：(1-4)：(1-3)混合，通過(guò)高速分散設(shè)備制備成漿料，經(jīng)涂布、對(duì)輥壓實(shí)、分切后，制成對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的負(fù)極片，在所述負(fù)極片的中間位置焊接銅鍍復(fù)合鎳極耳并貼膠，得到負(fù)極片。
8、優(yōu)選的，在步驟s101中，改性負(fù)極材料制備的制備步驟包括：
9、a1、將石墨與無(wú)機(jī)碳按照質(zhì)量比(3-4)：(1-2)，在80-90℃的溫度下進(jìn)行混合，使無(wú)機(jī)碳均勻地包覆在石墨表面，然后將包覆后的石墨進(jìn)行固化、熱解和瀝青碳化處理；
10、a2、采用化學(xué)氣相沉積法，將步驟a1的產(chǎn)物置于150-200℃的溫度的乙烯氣氛中，反應(yīng)時(shí)間1-2h；
11、a3、將步驟a2的產(chǎn)物置于反應(yīng)釜中，將乙烯焦油和催化油漿的有效組分按(1-2)∶(1-2)的比例混合后加入反應(yīng)釜，將催化劑、交聯(lián)劑加入反應(yīng)釜，升溫至240-330℃，控制反應(yīng)壓力0.5-2.5mpa，反應(yīng)器攪拌轉(zhuǎn)速150-450r/min，反應(yīng)時(shí)間3-4h；
12、a4、緩慢卸去壓力至常壓，反應(yīng)釜底部通入空氣進(jìn)氣量選擇0.5-2l/min，反應(yīng)器攪拌轉(zhuǎn)速200-350r/min，反應(yīng)溫度240-300℃，反應(yīng)時(shí)間2-6h，停止通入空氣和攪拌，然后去除輕組分得到改性負(fù)極材料。
13、優(yōu)選的，催化劑為對(duì)甲苯磺酸，含量為原料總質(zhì)量的3％-8％；交聯(lián)劑為三聚甲醛、多聚甲醛中的一種，含量為原料總質(zhì)量的7％-12％。
14、優(yōu)選的，所述導(dǎo)電劑采用超導(dǎo)碳黑和swcnt單壁碳管混合，所述粘結(jié)劑為paa聚丙烯腈多元共聚物乳液。
15、優(yōu)選的，所述正極片的制備步驟包括：
16、s201、復(fù)合材料制備，將鈦片在0.5wt％nh4bf4、5wt％去離子水、乙二醇為溶劑的有機(jī)溶液中進(jìn)行電化學(xué)陽(yáng)極硼化處理，然后在含有氟離子的有機(jī)溶液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，將氧化后的樣品在200-450℃電阻爐中進(jìn)行熱處理，保溫2h，然后隨爐冷卻至室溫；將熱處理后的硼摻雜氧化鈦納米陣列為基體，經(jīng)過(guò)抽真空、加熱，然后采用射頻電源濺射二硫化鉬靶材，冷卻至45℃取出，得到復(fù)合材料；
17、s202、將復(fù)合材料和正極活性物質(zhì)在一定溫度下混合，使復(fù)合材料均勻地包覆在正極活性物質(zhì)表面，然后將包覆復(fù)合材料后的正極活性物質(zhì)進(jìn)行固化，得到改性正極材料；
18、s203、將改性正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照質(zhì)量比(96-98)：(1-2)：(1-2)混合，通過(guò)高速分散設(shè)備制備成漿料，經(jīng)涂布、對(duì)輥壓實(shí)、分切后，制成對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的正極片，在所述正極片的中間位置銅鍍復(fù)合鎳極耳并貼膠。
19、優(yōu)選的，在步驟s202中，將復(fù)合材料與正極活性物質(zhì)按照質(zhì)量比(3-4)：(1-2)，在80-90℃的溫度下混合。
20、優(yōu)選的，所述正極活性物質(zhì)是由鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰，按照(1-2)：(5-7)：(2-3)的比例加入攪拌缸中混合得到。
21、優(yōu)選的，所述電解液的溶劑成分包括乙酸乙酯、丙酸甲酯和乙酸甲酯；所述鋰鹽包括雙氟代磺酰亞胺鋰，添加劑包括硫酸乙烯酯、三亞磷酸酯。
22、優(yōu)選的，所述乙酸乙酯、丙酸甲酯和乙酸甲酯的質(zhì)量比為(1-2):(1.5-2):(1-3)；所述硫酸乙烯酯和三亞磷酸酯的質(zhì)量比為(1-2):(1-2)。
23、由上可知，應(yīng)用本申請(qǐng)?zhí)峁┑目梢缘玫揭韵掠幸嫘Ч?/p>
24、1.負(fù)極材料采用鍛后針狀焦二次顆粒石墨液相碳包覆設(shè)計(jì)，在石墨表面引入能使l?i+快速擴(kuò)散的包覆層，既起到從表面向內(nèi)部的快速傳輸，又可以避免l?i+在局部的富集，而且快離子通道用包覆材料的嚴(yán)格控制，實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)、異物含量的控制，避免閉塞l?i+的傳輸通道。提高電池的倍率和低溫高倍率放電性能，增強(qiáng)電池的快速充放電能力，滿足低溫環(huán)境下高功率應(yīng)用的需求。
25、2.通過(guò)優(yōu)化電解液配方和添加劑，以及改性負(fù)極材料的包覆設(shè)計(jì)，可以形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面層(se?i)膜，抑制se?i膜的不穩(wěn)定生長(zhǎng)，延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命和提高安全性。
26、3.采用了硼摻雜二氧化鈦納米管作為包覆材料，能夠在正極材料表面建立快離子通道網(wǎng)，加快鋰離子在正極材料內(nèi)部的傳輸速率，從而提高電池的高倍率放電性能和低溫性能。硼摻雜二氧化鈦納米管具有有序排列的結(jié)構(gòu)，能夠有效傳輸電子，提高了正極材料對(duì)電子的導(dǎo)電性能，有助于改善電池的倍率放電能力和循環(huán)穩(wěn)定性。
1.一種低溫高功率鋰離子電池，其特征在于：包括正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液，所述正極片上涂覆改性正極材料，所述負(fù)極片上涂覆改性負(fù)極材料；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫高功率鋰離子電池，其特征在于：所述負(fù)極片的制備步驟包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫高功率鋰離子電池，其特征在于：在步驟s101中，改性負(fù)極材料制備的制備步驟包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低溫高功率鋰離子電池，其特征在于：所述催化劑為對(duì)甲苯磺酸，含量為原料總質(zhì)量的3％-8％；所述交聯(lián)劑為三聚甲醛、多聚甲醛中的一種，含量為原料總質(zhì)量的7％-12％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫高功率鋰離子電池，其特征在于：所述導(dǎo)電劑采用超導(dǎo)碳黑和swcnt單壁碳管混合，所述粘結(jié)劑為paa聚丙烯腈多元共聚物乳液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫高功率鋰離子電池，其特征在于：所述正極片的制備步驟包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫高功率鋰離子電池，其特征在于：在步驟s202中，將復(fù)合材料與正極活性物質(zhì)按照質(zhì)量比(3-4)：(1-2)，在80-90℃的溫度下混合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低溫高功率鋰離子電池，其特征在于：所述正極活性物質(zhì)是由鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰，按照(1-2)：(5-7)：(2-3)的比例加入攪拌缸中混合得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫高功率鋰離子電池，其特征在于：所述電解液的溶劑成分包括乙酸乙酯、丙酸甲酯和乙酸甲酯；所述鋰鹽包括雙氟代磺酰亞胺鋰，添加劑包括硫酸乙烯酯、三亞磷酸酯。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低溫高功率鋰離子電池，其特征在于：所述乙酸乙酯、丙酸甲酯和乙酸甲酯的質(zhì)量比為(1-2):(1.5-2):(1-3)；所述硫酸乙烯酯和三亞磷酸酯的質(zhì)量比為(1-2):(1-2)。