一种移动基站用低温型锂离子电池负极极片、制备方法及锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种移动基站用低温型锂离子电池负极极片、制备方法及锂离子电池。该负极极片包括集流体、活性物质层，还包括位于活性物质层的远离集流体的一侧的储能功能层，所述储能功能层包括功能性物质和导电剂，功能性物质与导电剂的质量比为(1～5)：(1～5)，所述功能性物质为三聚氰胺氰尿酸盐、季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐、多聚磷酸铵、聚二甲基硅氧烷或三聚氰胺焦磷酸盐。该锂离子电池负极极片，在活性物质层外设置储能功能层，在电池温度高时，可吸收热量作为反应熵，为电化学反应的进行提供能量，同时功能性物质可以储存能量，在低温条件下可将能量释放出来，促进电化学反应的进行，提高负极片的低温性能。

Low temperature type lithium ion battery negative pole piece for mobile base station, preparation method and lithium ion battery

The invention relates to a low temperature type lithium ion battery negative pole piece for a mobile base station, a preparation method and a lithium ion battery. The negative pole piece comprises a collector and an active material layer also comprises an active material layer from the collector side of the storage function of the storage layer, function layer including functional material and conductive agent, the quality of functional material and conductive agent ratio (1 ~ 5): (1 ~ 5), the functional material for melamine cyanurate, melamine salt of pentaerythritol phosphate, ammonium polyphosphate, poly two methyl siloxane or melamine pyrophosphate. The lithium ion battery anode, the active material layer is arranged outside the storage function layer, the battery temperature is high, can absorb heat as a reaction to the electrochemical reaction of entropy, energy, and functional materials can store energy, under the condition of low temperature can release energy, promote the electrochemical reaction, improve the low temperature performance of negative electrode.

【技术实现步骤摘要】
一种移动基站用低温型锂离子电池负极极片、制备方法及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种移动基站用低温型锂离子电池负极极片、制备方法及锂离子电池。
技术介绍
随着我国通讯4G时代的到来和市场启动，通讯基站为储能电池带来了快速发展的契机，目前通讯基站所用电池大多为铅酸电池，其存在能量密度低、循环寿命短、污染强等缺陷，已不能适应通讯基站用电池的发展要求。锂离子电池具有比能量高、质量轻、寿命长及无记忆效应等优点，目前已广泛应用于各种民用电子设备、储能、移动电源等领域，有望成为移动基站用电池的潜在解决方案。常规锂离子电池的低温性能较差，在北方严寒地区或野外使用时低温充放电能力差，难以满足北方严寒地区移动基站的使用要求。开发一种低温充放电性能优良的低温型锂离子电池，从而能够应用于移动基站领域，具有重要的实际意义。制备低温性能良好的负极片是提高锂离子电池低温性能的方法之一。目前提高负极材料低温性能的主要方法有：1)石墨表面改性，即通过改变石墨表面官能团的种类、数量及缺陷，以增大石墨与电解液的相容性和结构稳定性；2)增大石墨层间距，以提高锂离子充放电过程中锂离子的嵌出速率和离子扩散速率，提高充放电过程中的结构稳定性；3)通过对石墨进行包覆改性提高石墨材料的低温性能，如高杰等提出了一种低温锂离子电池负极材料的制备方法(复旦大学硕士论文，2007年4月)，其通过不同的包覆方法在石墨表面包覆一层金属、无定型碳或氧化物，借以掩蔽石墨避免的活性点，从而避免PC的分解，但是其稳定性及其循环性能差，导电率提高幅度不大，制备过程复杂，难以保证一致性，产业化推广较难。申请公布号为CN102237553A的专利公开了一种锂离子电池及制备方法，其是采用天然石墨和导电碳黑作为负极体系，通过导电碳黑的运用提高低温下负极极片的导电性，提高锂离子在负极中的嵌入速度，从而改善锂离子电池在低温下的充放电性能。该负极极片电化学性能在最低测试温度为10℃，当外界环境温度下降至0℃，甚至-20℃时，负极片的低温性能如何不得而知。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在0～-40℃下使用的移动基站用低温型锂离子电池负极极片，从而解决现有的负极片低温性能差的问题。本专利技术的第二个目的是提供上述低温型锂离子负极极片的制备方法。本专利技术的第三个目的是提供一种使用上述负极片的锂离子电池。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种移动基站用低温型锂离子电池负极极片，包括集流体、活性物质层，还包括位于活性物质层的远离集流体的一侧的储能功能层，所述储能功能层包括功能性物质和导电剂，功能性物质与导电剂的质量比为(1～5)：(1～5)，所述功能性物质为三聚氰胺氰尿酸盐、季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐、多聚磷酸铵、聚二甲基硅氧烷、三聚氰胺焦磷酸盐中的一种。可参照现有技术在集流体表面制备活性物质层，然后在活性物质层表面涂覆储能功能层浆液，再经干燥即可；储能功能层浆液由功能性物质、导电剂、粘结剂、溶剂混合而成，功能性物质、导电剂、粘结剂的质量比为(1～5)：(1～5)：(10～20)。溶剂的类型与粘结剂的类型相适应。本专利技术提供的移动基站用低温型锂离子电池负极极片，在活性物质层外设置储能功能层，在电池温度高时，可吸收热量作为反应熵，为电化学反应的进行提供能量，同时功能性物质可以储存能量，在低温条件下可将能量释放出来，促进电化学反应的进行，进而提高负极片的低温性能。另外，储能功能层设置于极片的外层，其与隔膜直接接触，而该部位是电池中电阻最大的部位，在电池工作过程中可最大程度吸收热量、储存能量，从而便于在锂离子电池处于低温条件时，及时释放能量，激活锂离子的传输速率，从而提高锂离子电池的低温电化学性能。优选的，活性物质层、储能功能层之间还设有固体电解质层，所述固体电解质层包括固体电解质和导电剂，固体电解质和导电剂的质量比为(1～5)：(1～5)。优选的，固体电解质为Li5La3Ta2O12、Li5La3Nb2O12、Li6BaLa2Ta2O12、Li6MgLa2Ta2O12中的一种。在参照现有技术在集流体表面制备活性物质层后，在活性物质层表面涂覆固体电解质层浆液，干燥后形成固体电解质层，再在固体电解质层表面涂覆储能功能层浆液，干燥，即可制备相应极片。所述固体电解质层浆液由固体电解质、导电剂、粘结剂、溶剂混合而成，固体电解质、导电剂、粘结剂的质量比为(1～5)：(1～5)：(10～20)。溶剂的类型与粘结剂的类型相适应。进一步的，采用活性物质层、固体电解质层、储能功能层的结构设置，固体电解质层中的含锂化合物可以提高低温条件下锂离子的传输速率，提高其低温放电能力；固体电解质层也可以避免活性物质直接与电解液接触，降低副反应的发生几率；固体电解质层、储能功能层能够起到协同作用，在低温条件下，阻止能量外泄，提高锂离子的传输速率，提高低温放电能力。优选的，在集流体和活性物质层之间设有导电层。导电层中含有导电剂，其作用主要是提高电子传导率。进一步优选的，导电层由三维碳材料和粘结剂组成，三维碳材料和粘结剂的质量比为(60～80)：(20～40)；所述三维碳材料是在碳纤维上原位复合碳纳米管、石墨烯得到的。该三维碳材料是由碳纤维、石墨烯与碳纳米管组成的碳系三元网络结构复合材料；可采用申请公布号为CN103496688A公开的专利进行制备，具体包括以下步骤：a)将碳纤维浸涂碳纳米管催化剂溶液后，在碳源气体存在下原位合成碳纳米管/碳纤维二元复合材料；b)将碳纳米管/碳纤维二元复合材料浸涂氧化石墨烯分散液后，经升温处理，制备石墨烯/碳纳米管/碳纤维三维碳材料。所述导电层是由导电层浆液涂覆后干燥得到的；导电层浆液由三维碳材料、粘结剂、溶剂混合而成，三维碳材料与粘结剂的质量比为(60～80)：(20～40)；溶剂的类型与粘结剂的类型相适应。水性粘结剂对应的溶剂为水，非水性粘结剂对应相应的有机溶剂，如粘结剂为聚偏氟乙烯时，溶剂选择N-甲基吡咯烷酮。进一步的，导电层采用上述三维碳材料，可以利用三维碳材料导电率高、颗粒小的特性，增大与集流体和活性物质的接触面积，降低内阻，提高其倍率、低温放电能力；使用纤维状空心碳纳米管、片状石墨烯及纤维状实心碳纤维原位复合的三维碳材料，可以发挥三者的协同作用，进一步提高材料之间的电子传导率。所述活性物质层包括石墨和导电剂，石墨与导电剂的质量比为(90～95)：(1～5)。上述导电剂可选择碳纳米管、石墨烯、炭黑、气相生长碳纤维、三维碳材料中的一种。优选的，上述移动基站用低温型锂离子电池负极极片，包括集流体和在集流体两侧沿远离集流体厚度方向依次设置的导电层、活性物质层、固体电解质层、储能功能层，所述固体电解质层包括固体电解质和导电剂，固体电解质和导电剂的质量比为(1～5)：(1～5)。上述移动基站用低温型锂离子电池负极极片的制备方法，包括以下步骤：1)将导电剂、粘结剂、溶剂混合，制备导电层浆液；将固体电解质、导电剂、粘结剂、溶剂混合，制备固体电解质层浆液；将功能性物质、导电剂、粘结剂、溶剂混合，制备储能功能层浆液；2)在集流体表面涂覆导电层浆液，干燥后形成导电层；在导电层表面涂覆活性物质层浆液，干燥后形成活性物质层；在活性物质层表面涂覆固体电解质层浆液，干燥后形成固体电解质层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动基站用低温型锂离子电池负极极片，其特征在于，包括集流体、活性物质层，还包括位于活性物质层的远离集流体的一侧的储能功能层，所述储能功能层包括功能性物质和导电剂，功能性物质与导电剂的质量比为(1～5)：(1～5)，所述功能性物质为三聚氰胺氰尿酸盐、季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐、多聚磷酸铵、聚二甲基硅氧烷、三聚氰胺焦磷酸盐中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种移动基站用低温型锂离子电池负极极片，其特征在于，包括集流体、活性物质层，还包括位于活性物质层的远离集流体的一侧的储能功能层，所述储能功能层包括功能性物质和导电剂，功能性物质与导电剂的质量比为(1～5)：(1～5)，所述功能性物质为三聚氰胺氰尿酸盐、季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐、多聚磷酸铵、聚二甲基硅氧烷、三聚氰胺焦磷酸盐中的一种。2.如权利要求1所述的移动基站用低温型锂离子电池负极极片，其特征在于，活性物质层与储能功能层之间还设有固体电解质层，所述固体电解质层包括固体电解质和导电剂，固体电解质和导电剂的质量比为(1～5)：(1～5)。3.如权利要求2所述的移动基站用低温型锂离子电池负极极片，其特征在于，所述固体电解质为Li5La3Ta2O12、Li5La3Nb2O12、Li6BaLa2Ta2O12、Li6MgLa2Ta2O12中的一种。4.如权利要求2或3所述的移动基站用低温型锂离子电池负极极片，其特征在于，活性物质层、固体电解质层、储能功能层的厚度比为(100～300)：(5～10)：(1～5)。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕，原东甲，李志，刘喜龙，
申请(专利权)人：深圳博磊达新能源科技有限公司，惠州博磊达新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44