[发明专利]适用于宽温度范围的锂离子电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池的制备方法，特别涉及一种适用于宽温度范围的锂离子电池的制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，军事越来越向信息化、电子化和远程化方向发展，随着电路的高度集成化、武器装备中电子元器件的密集化和设备功能的多元化，设备的耗电量也越来越大，电池成为现代军队不可或缺的装备之一。锂离子蓄电池以其优异的性能成为传统军用电子装备配套电源的最佳替代品。低温性能是一个极为关键的应用指标，它决定着武器装备能否适应恶劣环境的使用要求。在《锂离子蓄电池组通用规范》GJB4477-2002中要求，锂离子蓄电池组在-40℃下放电容量为额定容量的40％。如何提供一种适用于宽温度范围的锂离子电池的制备方法，即为军用电子装备配套提供可在-40℃以下的温度条件下能够使用且保持良好性能的锂离子电池，已成为当前该领域技术人员急需研究开发的重要课题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种适用于宽温度范围的锂离子电池的制备方法。

为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：一种适用于宽温度范围的锂离子电池的制备方法，其特征在于实施步骤包括：

(1)电解液体系确定为1.0mol LiPF6 EC∶DMC∶EMC＝1∶3∶8；

(2)电解液选用加入的添加剂为联苯BP或环乙基苯PCS；

(3)制造工艺上降低正负极涂布量，缩短锂离子从正负极表面到正负极铜铝箔集流体之间的扩散距离；降低正负极的碾压密度；

(4)选用粒径小的正负极材料，改善电极材料提高电池低温性能，锂离子电池充放电过程包括锂离子在石墨负极材料、电解液及正极材料三种物质中的传输过程；锂离子在电极材料中的固相扩散系数：石墨负极材料的扩散系数为10-10cm²/s，尖晶石LiMn2O4正极材料的扩散系数为10-9cm²/s。

本发明方法主要从原材料的选用设计及制造工艺设计两方面提高电池组的低温放电性能。材料选用设计上，正负极材料采用粒径小、含有多种导电剂的材料，可明显提高电池的低温性能。电解液主体选用加入了特种添加剂如联苯BP、环乙基苯PCS等的电解液，以提高电池过充时的安全性和低温性能。电路结构设计上，保证电池组低温放电过程中热量传递、热损失较小，总体上保证电池组内部温度可起到保温作用，保证电解液不会因结晶而导致电导率下降，影响低温性能。制造工艺上降低正负极涂布量，缩短锂离子从正负极表面到正负极铜铝箔集流体之间的扩散距离。降低正负极的碾压密度，提高锂离子在正负极中的扩散通道，同时可以有效降低电流密度，减少大电流密度下产生的极化作用。

本发明的有益效果是：本发明方法不仅提高了电池的低温性能，而且成本低、易加工。试验证明，-40℃下放电容量达到额定容量的50％，比现有产品有效提高额定容量的10％以上，且在-50℃下也能满足使用要求。该制备方法简单，操作条件宽松，效果非常显著。

具体实施方式

以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、特征详述如下：

一种适用于宽温度范围的锂离子电池的制备方法，其特征在于实施步骤包括：

(1)电解液体系确定为1.0mol LiPF6 EC∶DMC∶EMC＝1∶3∶8；配制成低温3522A电解液。

(2)电解液选用加入的特种添加剂为联苯BP或环乙基苯PCS。

(3)制造工艺上降低正负极涂布量，缩短锂离子从正负极表面到正负极铜铝箔集流体之间的扩散距离；降低正负极的碾压密度；提高锂离子在正负极中的扩散通道，同时可以有效降低电流密度，减少大电流密度下产生的极化作用。

(4)选用粒径小的正负极材料，改善电极材料提高电池低温性能，锂离子电池充放电过程包括锂离子在石墨负极材料、电解液及正极材料三种物质中的传输过程；锂离子在电极材料中的固相扩散系数：石墨负极材料的扩散系数为10-10cm²/s，尖晶石LiMn2O4正极材料的扩散系数为10-9cm²/s。

本发明方法具体分析如下：

针对军用锂离子蓄电池低温性能的要求，主要从以下方面改善锂离子电池低温放电性能：

1、提高电池电解液低温性能