[发明专利]一种动力与储能锂离子电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体地，本发明涉及一种动力与储能锂离子电池及其制备方法。

背景技术

随着新能源产业的不断发展，目前在动力和储能电池领域，锂离子电池作为绿色、环保的新能源电池已经得到了异常迅速的发展。随着锂电池应用领域的扩展，对电池的能量密度、倍率性能、循环性能、高低温性能和安全性能提出了更高的要求。

在现有的锂离子电池中，使用最为广泛的是以石墨为负极体系的电池，然而石墨由于其石墨化程度高，具有高度取向的层状结构，与现有的有机电解液体系相容性差，在首次充放电过程中会发生锂与有机溶剂共嵌入、石墨层膨胀剥离、石墨颗粒之间发生崩裂和粉化，导致电极结构破坏、充放电循环性能较差。此外，由于石墨在充放电过程中，锂离子必须沿石墨晶体的边界嵌入和脱出，反应面积小，锂离子扩散路径长，其必须形成和分解碳锂化合物来完成锂离子的嵌入和脱出，不适合于大倍率充放电，高低温性能较差，且在电池的充放电过程中极易析锂，造成电池的安全问题。

由于软碳、硬碳类负极材料整体呈现出无序的多微孔性结构，层间距大于传统的石墨材料，对锂电位比石墨高，这种特性使其具有快速储锂和脱锂的能力，而且在充放电过程中，阻抗较小，由此软碳、硬碳制作的动力电池具有优异的循环性能、倍率性能、良好的低温性能和优异的安全性能。但是软碳、硬碳由于其内部结构存在一定的无序化结构，导致其首次效率低于石墨类材料，采用现有的电池制备方法中容量设计，即正、负极活性物质采用可逆比容量进行电池设计，将会导致电池整体容量低，优异性能难以发挥。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种动力与储能锂离子电池的制备方法，以改善动力与储能锂离子电池整体容量的发挥、大倍率充放电性能、安全性能，低温充放电性能和循环性能。

所述动力与储能锂离子电池的制备方法包括：按照以下原则制备负极和正极：负极活性物质克容量为其首次嵌锂克容量，正极活性物质克容量为其首次脱锂克容量，并且负极容量与正极容量的比值为1:1～1.5:1。

优选地，所述动力与储能锂离子电池的制备方法包括以下步骤：

（1）采用70～99.5wt%的负极活性物质、0.2～28wt%的导电剂和0.2～28wt%的粘结剂制备负极极片，并采用70～99.5wt%的正极活性物质、0.2～28wt%的导电剂和0.2～28wt%的粘结剂制备正极极片；其中，所述负极活性物质克容量为其首次嵌锂克容量，所述正极活性物质克容量为其首次脱锂克容量，并且负极容量与正极容量的比值为1:1～1.5:1；

（2）采用步骤（1）制备得到的正极片和负极片制备得到动力与储能锂离子电池。

优选地，所述动力与储能锂离子电池的制备方法包括以下步骤：

（1）将70～99.5wt%的负极活性物质、0.2～28wt%的导电剂和0.2～28wt%的粘结剂混合成为浆料，然后将混合均匀的浆料均匀的涂覆在铜箔两面，经烘烤、辊压、焊接极耳后制得负极极片；将70～99.5wt%的正极活性物质、0.2～28wt%的导电剂和0.2～28wt%的粘结剂混合成为均匀浆料，然后将混合均匀的浆料均匀的涂覆在铝箔两面，经烘烤、辊压、焊接极耳后制得正极极片；其中，所述负极活性物质克容量为其首次嵌锂克容量，所述正极活性物质克容量为其首次脱锂克容量，并且负极容量与正极容量的比值为1:1～1.5:1；

（2）将步骤（1）制备好的正极片和负极片与隔膜以卷绕或者叠片的方式形成电芯，其中正极片和负极片之间以隔膜隔开，负极辅料区域完全包住正极辅料区域；随后将电芯装入外壳，注入电解液，得到电池，然后将其静置、化成、分容，得到动力与储能锂离子电池。

所述负极容量与正极容量的比值可以为，例如：1.05:1、1.1:1、1.15:1、1.19:1、1.21:1、1.25:1、1.3:1、1.35:1、1.4:1、.45:1、1.47:1、1.48:1或1.49:1等，优选1:1～1.2:1。

优选地，所述负极浆料中负极活性物质的含量为75～99.2wt%，特别优选为80～99wt%。

优选地，所述负极浆料中导电剂的含量为0.3～25wt%，特别优选为0.5～15wt%。

优选地，所述负极浆料中粘结剂的含量为0.3～25wt%，特别优选为0.5～15wt%。