專利名稱：鋰離子電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋰離子電池，具體說是一種適合低溫環境下使用的鋰離子電池。
背景技術：
隨著社會的發展，鋰離子電池的應用范圍越來越廣，其中在低溫環境出現頻率較高的場合諸如特殊通訊、極地考察、航空航天領域中，都對電池的低溫放電有著較高的要求。鋰離子電池在低溫下需要滿足兩個基本的使用要求(1)電池在一定溫度下可以保證足夠高的輸出電壓，以滿足設備的正常啟動，對于室溫為3. 6 3. 7V放電電壓平臺的鋰離子電池，低溫初始電壓不能低于3V ; (2)電池在_20°C低溫條件下的放電容量需保持在一定范圍以上，通常需在室溫放電容量的70%以上。 鋰離子電池在0°C以下的低溫環境中放電性能下降主要有三個原因(I)鋰離子在電解液中傳導率的下降；(2)鋰離子在電極中傳輸能力的下降；(3)鋰離子在電極與電解液的界面之間傳輸能力的下降。以上因素導致電池放電效率下降，從而在低溫環境中初始電壓和放電容量均明顯降低。
發明內容
本發明為了克服現有技術的不足，針對現有技術的缺點，提供了一種能夠在超低溫下工作的鋰離子電池。為了實現上述目的，本發明設計了一種鋰離子電池，包括正極極片，與正極極片配合的負極極片，以及包覆在正極極片和負極極片外表面的隔膜，還包括浸潤在正極極片、負極極片及隔膜中的電解液；正極極片包括由正極活性物質、粘結劑及導電劑組成的正極活性物質涂層；負極極片包括由負極活性物質，粘結劑及導電劑組成的負極活性物質涂層，其特征在于
所述正極活性物質涂層的孔隙率為30% 50% ；
所述負極活性物質涂層的孔隙率為15% 30% ；
所述電解液按以下物質的重量百分比組成，六氟磷酸鋰10% 20%，碳酸乙烯酯15% 25%,碳酸甲乙酯15% 25%,碳酸二甲酯35% 45%,亞硫酸丙烯酯O. 5% 2%,碳酸亞乙烯酯O. 5% 2%，聯苯O. 1% 1%，環已基苯O. 5% 2%。所述正極活性物質涂層的面密度為35 55mg/cm2。所述負極活性物質涂層的面密度為15 30mg/cm2。所述正極活性物質選自鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鎳鈷鋰氧化物、鎳鈷錳鋰氧化物中的一種或多鐘混合物，正極活性物質并占正極活性物質涂層固定含量的85% 95%。所述負極活性物質選自天然石墨、人造石墨或中間相碳微球中的一種或多鐘混合物，負極活性物質占負極活性物質涂層固定含量的86% 96%。所述正極極片與負極極片中的粘結劑為聚偏氟乙烯。所述所述正極極片與負極極片中的導電劑為納米級片狀石墨。
所述正極極片中，正極活性物質、粘結劑及導電劑的質量百分比為85% 95%: 2% 5%: 3% 10%。所述負極極片中，負極活性物質、粘結劑及導電劑的質量百分比為86% 96%:
2% 5% 2% 9%。
本發明同現有技術相比，通過優化調整電解液溶劑的組分和比例，在降低電解液熔點的同時，保持了電解液的穩定性和提高其低溫電導率，并通過調整正負電極極片的孔隙率和涂工量，使得低溫下鋰離子在電極內部、電極與電解液的界面之間和電解液中的傳輸能力得到改善，從而提升了電池在低溫環境下的電壓平臺和放電容量。在_20°C下IC放電測試，電池的容量保持在室溫容量的95%以上，放電初始電壓在3. 3V以上。
圖I為本發明的鋰離子電池的結構示意圖。圖2為本發明鋰離子電池在20°C和_20°C的放電曲線。參見圖I, I為正極極片；2為負極極片；3為隔膜；4為正極導電柄；5為負極導電柄；6為上絕緣板；7為下絕緣板；8為補強板；9為絕緣片；10為終極版；11為密封圈；12為安全板；13為PTC ；14為正極蓋；15為PIN。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步描述，但不構成對本發明的限定。如圖I所示，本發明的鋰離子電池為18650鋰離子電池包括正極極片1，負極極片2，隔膜3，正極導電柄4，負極導電柄5，上絕緣板6，下絕緣板7，補強板8，絕緣片9，終極版10，密封圈11，安全板12，PTC 13，正極蓋14以及PIN 15。還包括浸潤在正極極片I、負極極片2及隔膜3中的電解液。在正極極片I中包括由正極活性物質、粘結劑及導電劑組成的正極活性物質涂層。本發明鋰離子電池的正極極片厚度為130 170 μ m。正極活性物質選用錳酸鋰或者鈷酸鋰，粘結劑選用聚偏氟乙烯，導電劑選用納米級片狀石墨。在正極極片中，正極活性物質、粘結劑及導電劑的質量百分比為85% 95%: 2% 5%:3% 10%，按照此比例制成正極極片。采用如上比例可以降低鋰離子在正極中的傳到路徑，減小極化現象，從而保證電池在低溫下大電流放電時具有較高的初始放電電壓和放電容量。在負極極片2中包括由負極活性物質、粘結劑及導電劑組成的負極活性物質涂層。本發明鋰離子電池的負極極片厚度為130 180 μ m。負極活性物質選用人造石墨，粘結劑選用聚偏氟乙烯，導電劑選用納米級片狀石墨。在負極極片中，負極活性物質、粘結劑及導電劑的質量百分比為86% 96%: 2% 5%:2% 9%，按照比例制成的負極極片。采用如上比例可以降低鋰離子在負極中的傳到路徑，減小極化現象，從而保證電池在低溫下大電流放電時具有較高的初始放電電壓和放電容量。在電解液中，按以下物質的重量百分比配制組成六氟磷酸鋰10 20%，碳酸乙烯酯15 25%,碳酸甲乙酯15 25%,碳酸二甲酯35 45%,亞硫酸丙烯酯O. 5 2%,碳酸亞乙烯酯O. 5 2%，聯苯O. I 1%，環已基苯O. 5 2%。采用上述電解液，可改善低溫情況下鋰離子在電解液中的傳輸能力，從而使得18650鋰離子電池在低溫放電時保持較高的初始電壓和放電容量。如圖2所示，本發明的鋰離子電池，產品性能穩定，安全性能好，體積比能量高，常 溫環境下可滿足大倍率放電，_20°C環境下IC放電，初始電壓大于3. 3V，放電容量為20°C時放電容量的95%以上。
權利要求
1.ー種鋰離子電池，包括正極極片，與正極極片配合的負極極片，以及包覆在正極極片和負極極片外表面的隔膜，還包括浸潤在正極極片、負極極片及隔膜中的電解液；正極極片包括由正極活性物質、粘結劑及導電劑組成的正極活性物質涂層；負極極片包括由負極活性物質，粘結劑及導電劑組成的負極活性物質涂層，其特征在干 所述正極活性物質涂層的孔隙率為30% 50% ； 所述負極活性物質涂層的孔隙率為15% 30% ； 所述電解液按以下物質的重量百分比組成，六氟磷酸鋰10% 20%，碳酸こ烯酯15% 25%,碳酸甲こ酯15% 25%,碳酸ニ甲酯35% 45%,亞硫酸丙烯酯O. 5% 2%,碳酸亞こ烯酯O. 5% 2%，聯苯O. 1% 1%，環已基苯O. 5% 2%。
2.根據權利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于所述正極活性物質涂層的面密度為 35 55mg/cm2。
3.根據權利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于所述負極活性物質涂層的面密度為 15 30mg/cm2。
4.根據權利要求I或2所述的鋰離子電池，其特征在于所述正極活性物質選自鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鎳鈷鋰氧化物、鎳鈷錳鋰氧化物中的ー種或多鐘混合物，正極活性物質并占正極活性物質涂層固定含量的85% 95%。
5.根據權利要求I或3所述的鋰離子電池，其特征在于所述負極活性物質選自天然石墨、人造石墨或中間相碳微球中的ー種或多鐘混合物，負極活性物質占負極活性物質涂層固定含量的86% 96%。
6.根據權利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于所述正極極片與負極極片中的粘結劑為聚偏氣こ火布。
7.根據權利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于所述所述正極極片與負極極片中的導電劑為納米級片狀石墨。
8.根據權利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于所述正極極片中，正極活性物質、粘結劑及導電劑的質量百分比為85% 95%:2% 5%:3% 10%。
9.根據權利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于所述負極極片中，負極活性物質、粘結劑及導電劑的質量百分比為86% 96%:2% 5%:2% 9%。
全文摘要
本發明涉及一種鋰離子電池，具體說是一種適合低溫環境下使用的鋰離子電池，包括正極極片，負極極片，隔膜，浸潤在正極極片、負極極片及隔膜中的電解液；正極極片由正極活性物質、粘結劑及導電劑組成；負極極片由負極活性物質，粘結劑及導電劑組成的，其特征在于所述正極活性物質涂層及負極活性物質涂層的孔隙率分別為30%～50%和15%～30%；所述電解液由以下物質組成，六氟磷酸鋰，碳酸乙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸二甲酯，亞硫酸丙烯酯，碳酸亞乙烯酯，聯苯，環已基苯。本發明同現有技術相比，保持了電解液的穩定性、提高了低溫電導率，提升了電池在低溫環境下的電壓平臺和放電容量。
文檔編號H01M10/056GK102637899SQ201210134320
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月29日 優先權日2012年4月29日
發明者張海林, 郝燁, 閆建忠 申請人:上海貫裕能源科技有限公司