CN105206804A - 一种锂离子电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种锂离子电池及其制备方法。所述锂离子电池包括正极材料和负极材料，所述正极材料各组份含量按重量份为：活性材料70-160、锰酸锂15-30、无水硫酸铁6-15、聚偏氟乙烯5-8和导电剂3-8；所述负极材料各组份含量按重量份为：石墨96-99、水性粘结剂0.5-2、羧甲基纤维素钠0.1-0.5和丁苯橡胶粘结剂1-2。本发明在保障锂电池循环使用寿命及安全性能的同时，增大了低温条件下锂电池工作的放电容量及电压平台，加入硫酸铁降低了制造成本，对环境没有污染，改善锂电池低温放电性能，拓宽了锂电池的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种锂离子电池及其制备方法。
背景技术
清洁能源的开发和建设是全世界首要发展的重要领域之一，电池是合理有效利用这些新能源的重要媒介。锂离子电池在弱电行业已经得到了广泛的应用和发展，比如在便携式电子设备、玩具等领域。另外，随着动力锂电池的研究和开发日趋成熟，电动汽车(EV)的发展将给人们环境的改善带来革命性的变换。电动汽车制造的关键技术是电池问题，研究表明锂电池是电动汽车的首选电池，而制备锂电池的关键技术则是电池材料，尤其是锂电池的正极材料。
目前锂离子电池中使用的正极材料包括钴酸锂正极材料、镍钴酸锂正极材料、磷酸盐体系正极材料、锰酸锂正极材料和LiNi0.5Mn1.5O4等。对于钴酸锂正极材料，由于钴元素在地壳中的丰度低，因而价格较高，此外，钴元素还具有一定的毒性，废弃后对环境危害较大，因此钴酸锂正极材料存在成本高、废弃后污染环境、安全性能较差等问题；磷酸盐体系材料虽然资源充足，但是往往其制备工艺复杂，制作效率低，成本大。镍钴酸锂是一种新兴的锂离子电池用正极材料，由于其克比容量比先用的钴酸锂高30％左右，且成本低于钴酸锂，是一种有望取代现用的安规的钴酸锂的正极材料。
但目前锂离子蓄电池的低温下并不能维持常温条件下的工作性能，温度越低，放电容量及电压平台也明显下降，抑制了其在低温领域的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池，为了克服现有技术中锂离子电池成本昂贵、工艺复杂、且环境污染大等问题。
一方面，本发明提供一种锂离子电池，包括正极材料和负极材料，
所述正极材料各组份含量按重量份为：
所述负极材料各组份含量按重量份为：
优选地，所述活性材料可以是70、80、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155或160。
优选地，所述锰酸锂可以是15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30。
优选地，所述无水硫酸铁可以是6、7、8、9、10、11、12、13、14或15。
优选地，所述聚偏氟乙烯可以是5、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.8、5.9、6、6.5、6.8、7、7.5或8。
优选地，所述导电剂可以是3、4、5、6、7或8。
优选地，所述石墨可以是96、96.2、96.5、96.8、97、97.5、98、98.5或99。
优选地，所述水性粘结剂可以是0.5、0.8、1、1.2、1.4、1.5、1.6、1.8或2。
优选地，所述羧甲基纤维素钠可以是0.1、0.2、0.3、0.4或0.5。
优选地，所述丁苯橡胶粘结剂可以是1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.8或2。
作为优选技术方案，所述正极材料各组份含量按重量份为：
所述负极材料各组份含量按重量份为：
优选地，所述锂离子电池还包括电解液，所述电解液为PC、EC、EMC、DMC和DEC中的任意一种或至少两种组合。
优选地，所述的活性材料为镍钴锰酸锂材料。
优选地，所述镍钴锰酸锂材料中的镍：钴：锰酸锂的重量比为5：2：3。
优选地，所述导电剂为导电炭黑或导电石墨。
另一方面，本发明提供一种制备如第一方面所述的锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：
a)将所述正极材料分散于溶剂中，得到混合浆料；
b)将步骤a)得到的浆料进行熟化操作；
c)将步骤b)得到的熟化后的浆料煅烧，得到锂离子电池正极材料。
优选地，步骤b)所述的熟化操作的温度为30-80℃。
优选地，步骤b)所述的熟化操作的搅拌时间为2-24h。
优选地，步骤b)所述的熟化操作的搅拌速率为20-100r/min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
通过调整正极材料，在保障锂电池循环使用寿命及安全性能的同时，增大了低温条件下锂电池工作的放电容量及电压平台，降低了制造成本，改善锂电池低温放电性能，拓宽了锂电池的应用范围；不仅如此，硫酸铁中所有组成元素都是地球上含量丰富的元素，价格低，原材料丰富；硫酸铁中的成份都是日常生活中常见的，对环境没有污染，也不会分解产生对环境有污染的产物。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案，但本发明并非局限在实施例范围内。
以下实施例所述活性材料均为镍钴锰酸锂材料，重量比为5：2：3。
实施例1
一种锂离子电池，所述正极材料各组份含量按重量份包括：
所述正极材料各组份含量按重量份为：
所述负极材料各组份含量按重量份为：
一种锂离子电池的制备方法包括如下步骤：
a)将所述正极材料分散于溶剂中，得到混合浆料；
b)将步骤a)得到的浆料进行熟化操作；
c)将步骤b)得到的熟化后的浆料煅烧，得到锂离子电池正极材料；
其中，步骤b)所述的熟化操作的温度为40℃，搅拌时间为20h，搅拌速率为80r/min。
实施例2
一种锂离子电池，所述正极材料各组份含量按重量份包括：
所述正极材料各组份含量按重量份为：
所述负极材料各组份含量按重量份为：
锂离子电池的制备方法同实施例1，其中步骤b)所述的熟化操作的温度为50℃、搅拌时间为18h、搅拌速率为70r/min。
实施例3
一种锂离子电池，所述正极材料各组份含量按重量份包括：
所述正极材料各组份含量按重量份为：
所述负极材料各组份含量按重量份为：
锂离子电池的制备方法同实施例1，其中步骤b)所述的熟化操作的温度为60℃、搅拌时间为16h、搅拌速率为60r/min。
对比例1
一种锂离子电池，所述正极材料各组份含量按重量份包括：
所述正极材料各组份含量按重量份为：
所述负极材料各组份含量按重量份为：
锂离子电池的制备方法同实施例1，其中步骤b)所述的熟化操作的温度为60℃、搅拌时间为16h、搅拌速率为60r/min。
对比例2
现有的锂电池。
测试方法：
1、制得的锂电池，经过活化及化成后，通过以下方法进行低温环境测试：
(1)0.2C恒流恒压充电至4.2V；
(2)分别在-10℃、-20℃下搁置5h；
(3)0.5C放电到3.0V，记录放电容量及中值电压；
测试结果如下表1。
表1
从表1可以看出，本发明电池在低温环境下工作性能优于现有技术，提高了低温下锂电池的工作性能。
综上所述，本申请在保障锂电池循环使用寿命及安全性能的同时，增大了低温条件下锂电池工作的放电容量及电压平台，加入硫酸铁降低了制造成本，对环境没有污染，改善锂电池低温放电性能，拓宽了锂电池的应用范围。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (9)
1.一种锂离子电池，包括正极材料和负极材料，其特征在于，
所述正极材料按重量份数主要由如下原料制备得到：
所述负极材料按重量份数主要由如下原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，
所述正极材料按重量份数主要由如下原料制备得到：
所述负极材料按重量份数主要由如下原料制备得到：
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池还包括电解液，所述电解液为PC、EC、EMC、DMC和DEC中的任意一种或至少两种组合。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述的活性材料为镍钴锰酸锂材料；
优选地，所述镍钴锰酸锂材料中的镍：钴：锰酸锂的重量比为5：2：3。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述导电剂为导电炭黑或导电石墨。
6.一种制备如权利要求1-5中任一项所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)将所述正极材料分散于溶剂中，得到混合浆料；
b)将步骤a)得到的浆料进行熟化操作；
c)将步骤b)得到的熟化后的浆料煅烧，得到锂离子电池正极材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤b)所述的熟化操作的温度为30-80℃。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤b)所述的熟化操作的搅拌时间为2-24h。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤b)所述的熟化操作的搅拌速率为20-100r/min。
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| CN107819108A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-03-20 | 贵州省铜仁华迪斯新能源有限公司 | 三元电极浆料、三元电极片及制备方法 |
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