[发明专利]一种高容量低能耗锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池，具体涉及一种高容量低能耗锂离子电池。

背景技术

目前，在中国或全球的能源结构中，煤、石油、天然气一次能源占90％以上，而其储藏量仅供开采50年左右，因此发展新能源必然成为摆脱经济衰退、创造就业机会、抢占未来发展制高点的重要战略产业。在太阳能、风能、核能等新能源体系中，锂离子电池因其能量密度高、功率密度高、循环性能好、环境友好、结构多样化及价格低廉等优异特性使其成为摄像机、移动电话、笔记本电脑等便携式电子电器的首选电源，也是未来空间技术及高端储能系统的理想电源。

目前商业化的三元材料由综合性能良好的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂和稳定性能良好的LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₄材料，但是这两种材料的放电容量都比较低，与LiCoO₂相当，需要一个正极能够使得电池能够满足高容量、高倍率、低自放电率。而目前，商业化的锂离子电池负极材料主要是碳材料，其优点是成本低、放电平台长，等优点，但碳材料的最高理论容量仅为372mAh/g。因此为满足便携式电器、电动车行业、军事装备及航天等领域对高容量电池的需求，有必要探索新型高容量负极材料储锂材料。锂离子电池的负极材料二氧化锡(SnO2)的理论最高容量约为1494mAh/g，理论可逆容量可达783mAh/g，在容量方面具有明显的优势，但300％，在循环过程中极易粉化，最终导致循环性能的严重劣化，限制了它的商品化。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种高容量低能耗锂离子电池，具有高容量，高倍率，低能耗的优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高容量低能耗锂离子电池，包括正极片、负极片及置于正、负极片之间的隔膜与电解液，所述正极包括集流体和导电层，所述导电层包括导电剂、粘结剂、和正极活性物质，所述负极材料包括二氧化锡和中间相炭微球。

所述导电层质量百分比含量为，导电剂1～5%，粘结剂3～5%，正极活性物质90～96%，所述导电剂选自乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、碳黑、鳞片石墨中的一种或多种混合，所述粘结剂为聚偏二氟乙烯，所述集流体时厚度为0.01～0.03的铝箔，所述正极活性物质化学式为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，0.5≤x≤1,0≤y≤0.2。

所述粘结剂溶解于1-甲基-2-吡咯烷酮或丙酮，形成胶体粘结剂，按质量百分比，1-甲基-2-吡咯烷酮或丙酮占粘结剂总质量的90～95%。

所述正极的制备包括以下步骤：

A、称取粘结剂和1-甲基-2-吡咯烷酮或丙酮进行搅拌，搅拌至百色的粘结剂完全溶解，形成透明体静置；

B、在透明胶体粘结剂转移待行星式搅拌机，加入导电剂，搅拌，得到电胶体，然后加入正极活性物质，搅拌，得胶料，调节胶料粘度，过筛待用；

C、将集流体用碱性溶液进行腐蚀处理，再水洗，烘干，将过筛的浆料均匀涂覆于集流体的正反两面，烘干，完成涂布，得到正极。

所述加入导电剂分1～3次加入，所述真空搅拌2～6小时，所述将正极活性物质加入导电胶体中时分2～5次加入，所述搅拌使真空搅拌3～6小时。

所述负极材料的制备包括以下步骤：

A、将中间相炭微球分散在四氯化锡水溶液中，得到混合液，将混合液在真空氛围下与氨气接触，生成白色沉淀；

B、将白色沉淀物分离，并进行干燥，将干燥后的白色沉淀物在惰性气体保护下煅烧，得到所述的锂离子电池负极。

每克中间相炭微球分散在15～50ml的四氯化锡水溶液中，所述四氯化锡中，四氯化锡的浓度为0.08～0.2mol/L。

干燥白色沉淀物时的温度为60～100℃，干燥时间为10～48h，先将干燥后的白色沉淀物研磨，然后进行在升温速率为10℃/min的条件下煅烧，直至升温至400～800℃，煅烧5～15小时。