一种快充锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种快充锂离子二次电池，所述电池包括正极体系和负极体系，所述正极体系包括以下质量分数的组分：镍钴锰酸锂45%~55%；镍钴铝酸锂35%~45%；M的含锂氧化物5%~15%；镓化物1%~5%；其中，M选自铯、钾、镨、钨、钒、铒、铷、铕中的至少两种元素；所述镓化物选自砷化镓、碲化镓、锑化镓、硒化镓中的至少一种。本发明专利技术的锂离子二次电池，具有较高的快充性能，且在整个充电过程中，充电温升低，不超过12℃。本发明专利技术的电池安全性能高，即使在电池穿刺短路后，也不会产生高温、爆炸的现象。

A fast charging lithium ion secondary battery two

The invention discloses a fast charging lithium ion secondary battery two, the battery includes a cathode and anode system system, the positive electrode system comprises the following components: the mass fraction of nickel cobalt lithium manganate lithium nickel cobalt aluminum 45%~55%; 35%~45%; 5%~15% M containing lithium oxide; gallium compound 1%~5%; in it. At least two elements M cesium, potassium, praseodymium, tungsten, vanadium, erbium, rubidium and europium; at least one of said compounds selected from the group consisting of gallium gallium arsenide, gallium telluride, gallium antimonide, gallium selenide. The lithium ion secondary battery of the present invention has high fast charging performance, and during the whole charging process, the charging temperature rise is low, not more than 12 DEG C (two DEG C). The battery of the invention has high safety performance, and can not generate high temperature and explosion even after the battery is punctured and shorted.

【技术实现步骤摘要】
一种快充锂离子二次电池
本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种快充锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子电池作为一种清洁环保的功能元件，目前已经在越来越多的领域得到了越来越广泛的应用。例如，在消费电子产品领域、电动车领域、储能系统领域以及最近新兴的平衡车领域等。其中，人们常用的消费电子产品，如手机和笔记本电脑等数码产品，随着其智能终端的升级，耗电量也随之增加，一般情况下智能移动设备充满电约需要2~4h，给用户带来了诸多不便，因此，怎样缩短锂电池的充电时间成为锂电池广泛使用急待解决的问题。现有技术中，为了解决上述问题，申请号2014105430735（可快充的锂离子电池）中提出，将镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、钴酸锂等具有高克容量和高电压平台特性的材料与磷酸铁锂和钛酸锂等具有优异倍率性能和安全性能的材料进行简单的物理混合得到的正极材料，在充电过程中，能够延长低电压恒流充电的时间，提升充电速度。但是，其在实际充电过程中，充电12min时，其充电流量仅能达到满容量的60%左右，还不能完全满足客户的需求。为此，如何进一步提高充电速度，是本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种快充锂离子二次电池，该电池具有良好的快充性能及优异的循环寿命、电池充电过程中温升小。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种快充锂离子二次电池，所述电池包括正极体系和负极体系，所述正极体系包括以下质量分数的组分：镍钴锰酸锂45%~55%；镍钴铝酸锂35%~45%；M的含锂氧化物5%~15%；镓化物1%~5%；其中，M选自铯、钾、镨、钨、钒、铒、铷、铕中的至少两种元素；所述镓化物选自砷化镓、碲化镓、锑化镓、硒化镓中的至少一种。在正极体系中添加镓化物和M的含锂化合物，有助于锂离子进出。优选地，所述正极体系中含有所述镓化物2%~3%。优选地，所述M的含锂氧化物是由铯、镨及铕元素的含锂氧化物混合而成的。优选地，所述正极体系还掺杂有0.5%~1%的N的氧化物，其中，N选自镁、钛、锌、铬、铜中的至少一种元素。在正极体系中掺杂上述氧化物，能有效提高正极材料的稳定性，确保电池在使用过程中的安全性。优选地，所述负极体系包含有竹炭粉、多晶硅与纳米锗。负极体系中，添加多晶硅、锗材料，能大大提高锂离子进出负极的速率，同时提高了锂电池的充放电性能和充放电的次数。进一步优选地，所述负极体系中还掺杂有氮化镓粉末、锑化镓及氮化镓铝中的至少一种。掺杂氮化镓粉末等物质，能够将垒势提升数倍，同时大大降低负极体系的内阻，提高电池的热能耗散性能。进一步优选地，所述负极体系中还掺杂有氟化物，所述氟化物选自六氟化四碳、四氟化碳中的一种或两者的组合。通过掺杂氟化物，能够提高锂离子进出负极的速率。优选地，所述锂离子二次电池的电解液中添加有2,4-二硝基苯胺。在电解液中添加2,4-二硝基苯胺，能够降低电解液的粘稠度。进一步优选地，所述锂离子二次电池的电解液中还添加有氟代碳酸乙烯酯、N-甲基甲酰胺及乙腈。通过在电解液中添加氟代碳酸乙烯酯等物质，形成SEI膜的性能更好，形成紧密结构层但又不增加阻抗，能够阻止电解液的进一步分解。优选地，所述锂离子二次电池的电解液中的电解质选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷化锂、二草酸硼酸锂、三氟甲磺酸锂中的至少一种。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术的快充锂离子二次电池，其正极采用了镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、M的含锂氧化物、镓化物，其中，镓化物能够在正极形成管状通道，配合M的含锂氧化物能够提高锂离子进出正极的速度，同时，在负极采用了竹炭粉，其渗透能力强，有效地提高锂离子进出负极的速度，本专利技术的锂离子电池即使在电池穿刺短路后，也不会产生高温、爆炸，电池的安全性能得到了保证。本专利技术的锂离子二次电池，以容量为5000mAH的电池为例，其在常温下，采用5C恒流充电至4.2V，再以4.2V的恒压充电至0.05C，期间，恒流充电时间8min时，其充电量能达到满容量的70.7%，而整个电池充满时间不超过42min，且其充电过程中的最大温升不超过12℃。同时，采用5C充/1C放循环500次后，其容量保持率仍能到达98.2%以上。附图说明附图1为本专利技术的实施例3与对比例的5C充电速度曲线及温升曲线。具体实施方式下面结合具体实施例来对本专利技术的技术方案作进一步的阐述。实施例1本例中，提供了一种锂离子二次电池。正极体系包括如下质量分数的组分组成：镍钴锰酸锂47%、镍钴铝酸锂40%、M的含锂氧化物10%、镓化物2.5%、N的氧化物0.5%。其中，M的含锂氧化物包括铯的含锂氧化物2%、钾的含锂氧化物3%、镨的含锂氧化物1%、钒的含锂氧化物2%、铕的含锂氧化物2%；镓化物为砷化镓0.5%、碲化镓1.5%、硒化镓0.5%；N的氧化物为氧化镁0.2%、氧化锌0.2%、氧化钛0.1%。负极体系包括如下质量分数的组分组成：竹炭粉35%、多晶硅30%、纳米锗35%。本实施例中，其电解液的电解质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂的混合物；其添加剂中添加了2,4-二硝基苯胺，且还添加有氟代碳酸乙烯酯、N-甲基甲酰胺及乙腈。实施例2本例中的锂离子电池，其与实施例1相比的不同之处在于，本例中的电池，其正极体系是由如下质量分数的组分组成：镍钴锰酸锂45%、镍钴铝酸锂45%、M的含锂氧化物6%、镓化物3%、N的氧化物1%，其中，M的含锂氧化物中包括铯的含锂氧化物2%、镨的含锂氧化物1%、铕的含锂氧化物3%，镓化物为碲化镓2%、锑化镓1%；N的氧化物为氧化钛0.3%、三氧化铬0.4%、氧化铜0.3%。实施例3本例的锂离子电池，其与实施例1相比的不同之处在于，本例中的电池，其正极体系是由如下质量分数的组分组成：镍钴锰酸锂50%、镍钴铝酸锂35%、M的含锂氧化物12%、镓化物3%，其中，M的含锂氧化物中包括钾的含锂氧化物5%、钨的含锂氧化物3%、铒的含锂氧化物2%、铷的含锂氧化物2%，镓化物为砷化镓1%、碲化镓1%、硒化镓1%。实施例4本例中的锂离子电池，其与实施例1相比的不同之处在于，本例中的电池，其负极体系是由如下质量分数的组分组成：竹炭粉32%、多晶硅30%、纳米锗30%、氮化镓粉末5%、锑化镓3%。实施例5本例中的锂离子电池，其与实施例1相比的不同之处在于，本例中的电池，其负极体系是由如下质量分数的组分组成：竹炭粉30%、多晶硅32%、纳米锗28%、氮化镓粉末4%、氮化镓铝5%、六氟化四碳1%。实施例6本例中的锂离子电池，其与实施例2相比其正极体系一致，不同之处在于，其负极体系是由如下质量分数的组分组成：竹炭粉28%、多晶硅30%、纳米锗32%、氮化镓铝5%、锑化镓3.5%、四氟化碳1%、六氟化四碳0.5%。实施例7本例中的锂离子电池，其与实施例1相比的不同之处在于，本例中的电池，其电解液中未添加氟代碳酸乙烯酯、N-甲基甲酰胺及乙腈。实施例8本例中提供了一种锂离子二次电池。正极体系由如下质量分数的组分组成：镍钴锰酸锂52%、镍钴铝酸锂37%、M的含锂氧化物7%、镓化物3.2%、N的氧化物0.8%。其中，M的含锂氧化物包括钨的含锂氧化物3%、钒的含锂氧化物3%、铷的含锂氧化物1%；镓化物为碲化镓2%、硒化镓1.2%；N的氧化物为氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快充锂离子二次电池，所述电池包括正极体系和负极体系，其特征在于，所述正极体系包括以下质量分数的组分：镍钴锰酸锂45%~55%；镍钴铝酸锂35%~45%；M的含锂氧化物5%~15%；镓化物1%~5%；其中，M选自铯、钾、镨、钨、钒、铒、铷、铕中的至少两种元素；所述镓化物选自砷化镓、碲化镓、锑化镓、硒化镓中的至少一种。

【技术特征摘要】
2017.02.21 CN 20171009232311.一种快充锂离子二次电池，所述电池包括正极体系和负极体系，其特征在于，所述正极体系包括以下质量分数的组分：镍钴锰酸锂45%~55%；镍钴铝酸锂35%~45%；M的含锂氧化物5%~15%；镓化物1%~5%；其中，M选自铯、钾、镨、钨、钒、铒、铷、铕中的至少两种元素；所述镓化物选自砷化镓、碲化镓、锑化镓、硒化镓中的至少一种。2.根据权利要求1所述的快充锂离子二次电池，其特征在于，所述正极体系中含有所述镓化物2%~3%。3.根据权利要求1所述的快充锂离子二次电池，其特征在于，所述M的含锂氧化物是由铯、镨及铕元素的含锂氧化物混合而成的。4.根据权利要求1所述的快充锂离子二次电池，其特征在于，所述正极体系还掺杂有0.5%~1%的N的氧化物，其中，N选自镁、钛、锌、铬、铜中的至少一种元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋以仁，敖晓凭，
申请(专利权)人：张家港金盛莲能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32