本发明专利技术提供一种锂离子二次电池,由第一正极片、第一负极片、第二正极片、第二负极片、隔膜、电解液及电池壳组成。电极片和隔膜依此顺序组合成电池芯片:由左到右分别为第一正极片、隔膜、第一负极片、隔膜、第二正极片、隔膜、第二负极片、隔膜,电池芯片采用S形往复叠置的方式叠好压紧,成为电池芯,放在电池壳内,电池壳的盖板上设有注液孔、防爆片,电池为激光焊封口。电池芯片采用S形往复叠置取代现有技术中的卷绕方式,可以使电池体积更加小,从而提高电池的容量。电解液由LiPF6、有机溶剂、过充添加剂和阻燃添加剂三β-氯乙基磷酸酯组成,正极片表面包覆SiO2,该电池具有良好的稳定性和大的容量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂电池,更具体的说,涉及一种锂离子二次电池。
技术介绍
由于环保和节能的要求,当今世界对能源的要求越来越迫切,因此寻求高效率,而又洁净的动力源,是社会发展和科学进步的必然趋势。当前正在使用和开发的动力电池主要有铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。与其它动力电池相比,锂离子电池的比能量高(120-150Wh/kg),比功率(250-350W/kg)高,寿命长(500-1000次循环)。能量密度已达到铅酸电池的3-4倍、镍氢电池的2倍,比能量高,理论上可达570Wh/kg,是电动车的理想电源,也是最有希望达到美国先进联合体USABC制定的动力电池中期技术性能指标的动力电池。 虽然锂离子电池在替代传统蓄电池作为电动车的动力电源方面有一定的优势,但锂离子电池在滥用或误用状态下(如加热、过充、过放、短路、振动、挤压等),会引起电池内部发生剧烈反应,产生大量的热,若热量来不及散失而在电池内部积累,电池可能会出现漏液,冒烟,严重时会出现着火、爆炸,对用电设备和使用人员造成不同程度的伤害,从而严重的阻碍了锂离子电池大型化的进程。目前所用的锂离子电池电解液为lmol/L LiPF6的EMC EC DMC (质量比1:1: 1),电池在过充、过热时,很容易发生热失控,导致电池爆炸或燃烧,对使用设备和使用人员造成伤害。目前所用的锂离子动力电池大部分采用卷绕式结构,电池的正负极片只有一片,不利于大容量电池的制作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的缺点,提供了一种高安全、高倍率放电性能良好的锂离子二次电池及其制造方法。一种锂离子二次电池,由第一正极片、第一负极片、第二正极片、第二负极片、隔膜、电解液及电池壳组成,电极片和隔膜依此顺序组合成电池芯片由左到右分别为第一正极片、隔膜、第一负极片、隔膜、第二正极片、隔膜、第二负极片、隔膜,电池芯片采用S形往复叠置叠好压紧,成为电池芯,放在电池壳内,电池壳的盖板上设有注液孔、防爆片,电池为激光焊封口,其特征在于所述的正极片表面包覆平均粒径为80nm的中性SiO2,正极活性物质为 Li (Li。. Jiai5I5xCoaiMna55_Q.5x)02_xFx,其中 0<x<l. I ;电解液由 LiPF6、有机溶剂、过充添加剂和阻燃添加剂三3 -氯乙基磷酸酯组成;所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、Y-丁内酯按照质量比4 4 3配成,LiPF6在电解液中的含量为lmol/L ;过充添加剂由环己苯与2,5-二氟-1,4-二甲氧基苯按照3:1的质量比混合而成,其用量为电解液总质量的6-8% ;阻燃添加剂三P -氯乙基磷酸酯的质量含量为5-7%。更进一步的,其中正极活性物质换为Li (Li Cl2Niai Wa5xCoaiMna 55_q.5x)02_xFx, X=IjIL燃添加剂三P -氯乙基磷酸酯含量为电解液总质量的7%,由过充添加剂的用量为电解液总质量的8%。更进一步的,其中正极活性物质换为Li (Li0.2Ni0.15+0.5xCo0. ^n0 55_0.5x) 02_XFX, x=0. 2,阻燃添加剂三P -氯乙基磷酸酯含量为电解液总质量的6%,由过充添加剂的用量为电解液总质量的7%。更进一步的,所述第一正极片和第二正极片通过如下方法制备将正极活性物质Li (Liol2Ni0ll5^5xCo0.,Mn0.^.x=0. 5、导电碳黑、聚四氟乙烯按照 89 7 5 的比例溶于有机溶剂N-甲基吡咯烷酮中制成浆料,将浆料涂敷于铝箔两面,正极单面涂覆面密度16. 9mg/cm2,然后在其两面包覆平均粒径为80nm的中性纳米SiO2溶液,之后在120_130°C下干燥后,碾压、裁剪制成正极极片。更进一步的,所述第一负极片和第二负极片通过以下方法制备将石墨、羧甲基纤维素钠聚苯乙烯丁橡胶按88 4 8配比溶于水中制成浆料,将浆料涂敷于铜箔两面,负极单面涂覆面密度为8mg/cm2,在80-100°C真空干燥后,棍压、裁剪制成负极极片。 更进一步的,阻燃添加剂三P -氯乙基磷酸酯含量为电解液总质量的6%,由过充添加剂的用量为电解液总质量的7%。本专利技术所述的锂离子二次电池由第一正极片、第一负极片、第二正极片、第二负极片、隔膜、电解液及电池壳组成。电极片和隔膜依此顺序组合成电池芯片由左到右分别为第一正极片、隔膜、第一负极片、隔膜、第二正极片、隔膜、第二负极片、隔膜,电池芯片采用S形往复叠置的方式叠好压紧,成为电池芯,放在电池壳内,电池壳的盖板上设有注液孔、防爆片,电池为激光焊封口。电池芯片采用S形往复叠置取代现有技术中的卷绕方式,可以使电池体积更加小,从而提高电池的容量。所述电解液由有机溶剂、过充添加剂、阻燃添加剂和电解质按一定比例配成。其中有机溶剂由碳酸乙烯酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)、Y-丁内酯(GBL)按照质量比4 4 3配制;电解液中六氟磷酸锂(LiPF6)的含量为lmol/L;过充添加剂为环己苯与2,5-二氟-1,4- 二甲氧基苯按照3:1的质量比混合而成,其用量为电解液总质量的6-8% ;阻燃添加剂为三¢-氯乙基磷酸酯(TCEP)含量为电解液总质量的5-7%。所述第一正极和第二正极是将活性物质Li (Lio^Nio.^^^Coo^Mno.^o.JO^F,(其中0〈x〈l)、导电碳黑、PVDF按照重量比为89-90 :6_7 :5_6配比,与溶剂N-甲基吡咯烷酮充分混匀后,均匀涂布在金属铝箔两面上,得到正极活性物质Li (Lia2Niai5M5xC0aiMna55I5x)02_xFx (其中0〈x〈l)单面面密度为16. 6±0. 5mg/cm2,然后再在正极材料的两面涂覆平均粒径为SOnm的中性纳米SiO2溶液,晾干;所述第一负极和第二负极是将活性物质石墨、羧甲基纤维素钠、聚苯乙烯丁橡胶按照重量百分比88 4 8配比,均匀涂布在金属铜箔两面上制成,活性物质单面面密度为7. 9±0. 5mg/cm2。所述盖板壁厚为0. 5±0. 03mm,注液孔内经为I. 4mm,防爆片为铜薄压印而成。用Li(Lia2Niai5I5xCoaiMna55^5x)CVxFx做正极材料,其中的氟离子取代部分氧离子能够稳定正极材料的结构,使材料在循环过程中及过充条件下的稳定性增加,从而提高材料的安全性。另一方面,F的掺杂减少了材料在高电位下的释氧,抑制电解液的氧化,从而提高材料的安全性。现有技术虽然也有在正极材料表面包覆Al2O3的,但是SiO2相比Al2O3具有更好的性能。正极材料经过SiO2的包覆,能够显著提高正极材料的稳定性。首先,通过包覆SiO2,增加了材料的表面积,使材料的散热能力增加,同时还能减少总的放热量、提高放热温度;其次,SiO2在包覆正极材料时会受到电解液中的HF酸的腐蚀从而在材料表面生成稳定的SiF4,从而明显提高材料的热稳定性。材料包覆后稳定了被包覆材料在过充中的结构,可减少脱锂后正极材料与电解液之间的反应,同时减少正极材料过充中的释氧,因此提高了正极材料的耐过充性能。实验中,采用15 ii m的SiO2包覆正极片,在其他条件相同的情况下,在过充100%条件下,在循环30周之后,就发生膨胀,漏液现象,容量保持率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子二次电池,由第一正极片、第一负极片、第二正极片、第二负极片、隔膜、电解液及电池壳组成,电极片和隔膜依此顺序组合成电池芯片:由左到右分别为第一正极片、隔膜、第一负极片、隔膜、第二正极片、隔膜、第二负极片、隔膜,电池芯片采用S形往复叠置叠好压紧,成为电池芯,放在电池壳内,电池壳的盖板上设有注液孔、防爆片,电池为激光焊封口,其特征在于:所述的正极片表面包覆平均粒径为80nm的中性SiO2,正极活性物质为Li(Li0.2Ni0.15+0.5xCo0.1Mn0.55?0.5x)O2?xFx,其中0
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:陈步霄,
申请(专利权)人:华明电源深圳有限公司,
类型:发明
国别省市:
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