[发明专利]一种大容量动力锂电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂电池能源技术领域，特别涉及到一种大容量动力锂电池及其制备方法。

背景技术

随着社会发展和科技进步，人们对能源的需求越来越大。相比传统的铅酸蓄电池、Ni-Cd、Ni-MH电池来说，锂离子蓄电池具有对环境友好、比能量高(140Wh/kg)、电压平台高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等特点，已广泛应用于军用、民用领域，包括3C电子产品、各种电动工具等，并有希望作为动力源应用于混合动力车、电动汽车领域。

目前锂电池技术还不够成熟，存在一些问题，特别是单体容量小，这个缺点大大限制了锂离子电池在汽车领域的应用。例如专利CN200810066054.2公开的一种锂电池，其负电极采用占90％～93％质量比的钛酸锂活性物质，正电极采用占88％～90％质量比的磷酸钒锂活性物质，电解液采用碳酸乙烯脂(EC)、碳酸丙烯脂(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等有机溶剂，其锂离子单体动力电池容量只有335～345mAh；又例如专利CN200810052728.3公开的一种可快速充电的锂电池，其正电极活性物质为锰酸锂(LiMn₂O₄)、磷酸铁锂(LiFePO₄)、镍钴酸锂(LiNi_xCo_yM_zO₂)和三元材料(LiNi_xMn_xCo_1-2xO₂)中的一种或多种，或钴酸锂(LiCoO₂)与其中的一种混合物；负电极活性材料为亚微米级钛酸锂；电解质为六氟磷酸锂(LiPF₆)，溶剂为乙烯碳酸脂(EC)、二甲基碳酸脂(DMC)和乙基甲基碳酸脂(EMC)的多元混合物，这种锂单体电池容量只有400多mAh。上述两种锂电池都无法作为动力源应用于混合动力车、电动汽车领域。

发明内容

本发明的第一个目的是提出一种可作为动力源应用于汽车领域的大容量动力锂电池。

本发明的大容量动力锂电池由正电极、凝胶态聚合物电解质的薄膜和负电极通过堆叠、封装而成，其中负电极和正电极通过凝胶态聚合物电解质的薄膜隔离，关键在于所述负电极的活性材料为改性钛酸锂；所述正电极的活性材料为三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂中的一种或多种；所述凝胶态聚合物电解质的薄膜由锂盐、有机溶剂的溶液与导电聚合物溶液混合、干燥而成。

本发明的大容量动力锂电池由于采用了改性钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂/C)作为负电极的活性材料，以三元材料(LiNi_xMn_yCo_1-x-yO2或LiNi_xCo_yAl_1-x-yO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)和磷酸铁锂(LiFePO₄)中的一种或多种作为正电极活性材料，其热稳定性与结构稳定性更好，单体电池容量在20Ah～50Ah左右，具有较高的安全性能，良好的高倍率性能，良好的循环性能和长循环寿命。

所述改性钛酸锂的粒度小于1μm，比表面大于2.0m2/g。

所述导电聚合物溶液的溶质为聚偏二氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、环氧乙烯-环氧丙烯的均聚物或共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚氨基甲酸脂中的一种或多种混合物，导电聚合物溶液中的溶剂为酮类溶剂、脂类溶剂和杂环化溶剂中的一种或几种混合溶剂。

所述酮类溶剂为丙酮、甲乙酮中的一种或两种混合溶剂，所述脂类溶剂为碳酸二乙脂、碳酸二丙脂、乙酸乙酯、乙酸甲酯、亚硫酸亚乙酯、亚硫酸亚丙酯中的一种或多种混合溶剂，所述杂环化溶剂为r-丁内酯、四氢呋喃中的一种或两种混合溶剂。

所述锂盐为LiPF6、LiClO4、LiBOB、LiBF4、LiBF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(SO2C2F5)2和LiN(SO2C2F5)2中的一种或多种混合物。

所述有机溶剂可以采用酮类或者脂类有机溶剂，没有特别要求。

本发明的第二个目的是提出上述大容量动力锂电池的制备方法，该制备方法包括以下步骤：