[发明专利]一种高循环性能的钛酸锂电池

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，为了解决现有钛酸锂电池循环性能较低的问题，本发明提供了一种高循环性能的钛酸锂电池：包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外包装，所述正极片上的活性物质为三元材料，所述负极片上的活性物质为钛酸锂，所述电解液的溶剂为有机碳酸酯，电解液中含有锂盐，所述电解液中还含有电解液添加剂和气体消除剂，所述电解液添加剂中含有含有全氰辛酸铵以及丁二氰，所述隔膜为微孔薄膜隔膜或者无纺布隔膜，隔膜的材料为复合有埃洛石颗粒和羧甲基纤维素纤维的聚烯烃或者聚对苯二甲酸乙二酯。本发明中钛酸锂电池不易产生胀气，循环性能好，且隔膜对电解液具有良好的浸润性能和保湿性能，本发明适用作动力电池。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种以钛酸锂作为负极材料的高循环性能电池。

背景技术

目前商用锂离子电池负极材料大多采用各种嵌锂碳、石墨。但是，含碳负极材料存在一些缺点，如在第一次循环时形成一层表面钝化薄膜，大大消耗正极材料中的锂离子，造成很大的容量损失；碳负极的电位与锂的电位很接近，电池过充时，金属锂可能在碳电极面析出而引发安全问题；释放能量的速度不够快，不适合需要瞬间强电流的设备等。锂钛复合氧化物Li4Ti5O12是一种金属锂和低电位过渡金属钛的复合氧化物，属A2BX4系列，具有缺陷的尖晶石结构，空间群为Fd3m，具有锂离子的三维扩散通道。理论计算证明，对于尖晶石结构的钛酸锂，经过多次循环之后，其立方单元晶胞的体积收缩小于1％，锂嵌入引起的张力变化基本上为零，所以该材料具有很好的稳定性和安全，并具有很好的电化学循环性能。

但是，钛酸锂也有着明显的缺陷，钛酸锂在高温下回导致电解液分解，产生较多的气体，严重影响了电池的循环性能。

专利CN 102055020A采用控制电池的荷电状态，增强钛酸锂负极在预充电阶段形成的钝化膜稳定性，抑制了其与电解液的反应，从而在解决电池胀气上起到了一定效果。但不足之处是上述方法通过对钛酸锂进行包覆，虽可在一定程度上抑制其产生气体，但是由于很难做到完全包覆，并不能从根本上解决这个问题，且氧化物的锂离子电导率较小，影响了电池的循环性能和倍率性能。

专利CN 102977394A公开了一种多孔无机涂层/聚烯烃微孔隔膜的复合隔膜及其制备方法：对聚烯烃微孔膜进行等离子体表面预处理以使所述聚烯烃微孔膜的表面上接入多个极性集团；采用无机涂层涂液对经等离子体表面预处理的聚烯烃微孔膜进行涂布已形成多空无机涂层，以及固化所述无机涂层。该发明的复合隔膜具有良好的针刺强度、拉伸强度以及耐高温热稳定性。但是聚烯烃自身对电解液的浸润性能存在不足，无机涂层的存在进一步使得复合隔膜对电解液的浸润不足，导致电池内阻增加，离子透过率下降，从而影响电池的循环性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高循环性能的钛酸锂电池。该钛酸锂电池不易胀气，且电池隔膜对电解液的浸润性能和保湿性能较好。

本发明的具体技术方案为：一种高循环性能的钛酸锂电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外包装，所述正极片上的活性物质为三元材料，所述负极片上的活性物质为钛酸锂，所述电解液的溶剂为有机碳酸酯，电解液中含有锂盐，所述外包装材料为铝塑膜，所述电解液中还含有电解液添加剂和气体消除剂，所述电解液添加剂中含有全氰辛酸铵以及丁二氰，所述隔膜为微孔薄膜隔膜或者无纺布隔膜，隔膜的材料为复合有埃洛石颗粒和羧甲基纤维素纤维的聚烯烃或者聚对苯二甲酸乙二酯。

作为优选，所述的全氰辛酸铵在电解液中的质量份数为0.5-1wt％、所述的丁二氰在电解液中的质量份数为0.5-1wt％、所述气体消除剂在电解液中的质量份数为0.5-1wt％。

作为优选，所述聚烯烃为聚丙烯或者聚乙烯。

作为优选，隔膜上还涂覆有涂层，所述涂层为纳米二氧化钛、纳米二氧化锆或纳米二氧化硅中的一种或几种。