[发明专利]一种高温三元材料动力电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于三元材料动力电池领域，具体涉及一种高温三元材料动力电池及其制备方法。

背景技术

石油资源日益枯竭，在下次石油危机来临之前，大力发展纯电动汽车是不二之选。具工信部统计，2015年，纯电动客车市场的累计产量达到8.8万辆，同比增长584％，相比2014年的净增量达到7.5万辆；2016年上半年纯电动客车产量达三万多辆，是去年同期的两倍多。由于市场对电动车的续航里程要求越来越高，国家补助政策按照能量密度补助，导致磷酸铁锂慢慢要退出市场，三元锂离子动力电池慢慢占据动力电池的主导地位，但是由于三元锂离子动力电池高温电池胀气，漏液等情况已经导致不同型号的电动汽车(大巴)发生多起自燃事故；为解决电动车高温使用和安全性的问题，本发明提供一种可供高温下安全性使用的锂离子动力电池。

发明内容

本发明的目的是解决现有三元锂离子电池在高温60℃下循环，会出现胀气、容量保持率只能达到1500周等问题，提供一种在高温60℃可以达到3000周的高温三元材料动力电池及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高温三元材料动力电池，包括正极、隔膜、负极、电解液、盖板和外壳，所述

正极的活性物质为镍钴锰1：1：1型三元正极材料；

正极集流体为涂炭铝箔；

隔膜为涂层隔膜，且隔膜基体为聚丙烯，涂层为陶瓷；

负极为天然鳞状石墨粉；

电解液包括有机溶剂和添加剂，所述有机溶剂按质量百分比计为30～35％的碳酸乙烯酯、35～40％的碳酸甲乙酯和30～35％的碳酸二乙酯的混合溶液，添加剂为占有机溶剂总质量2～2.5％的碳酸亚乙烯酯、2～2.5％的1，3-丙烯基-碳酸内酯和2～2.5％的亚硫酸丙烯酯的混合溶液；

外壳内部覆有0.3～0.5μm硅胶。

优选地，所述涂炭铝箔的铝箔厚度为10～16μm，涂炭厚度为0.5～2μm。

优选地，所述隔膜的厚度为28～32μm，陶瓷厚度为3～6μm。

优选地，所述电解液中的有机溶剂按质量百分比计为30％的碳酸乙烯酯、40％的碳酸甲乙酯和30％的碳酸二乙酯的混合溶液，添加剂为占有机溶剂总质量2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1，3-丙烯基-碳酸内酯和2％的亚硫酸丙烯酯。

优选地，所述外壳为铝壳。

优选地，所述盖板还安装有安全阀与泄流阀，泄流阀安装位置在正极极柱内侧，通过超声波焊接的方法将泄流阀与盖板焊接，导气口在盖板上方正极极柱旁。泄流阀内部为硅胶材质，平时处于闭合状态，隔绝电池内部与空气的接触；当内部气压过大时，硅胶打开，卸出多余气体及可能伴有的少量电解液。

制备所述高温三元材料动力电池的方法，包括以下步骤：

1)、将三元材料混入NMP溶剂中，加入导电剂，通过高速分散，制成浆料涂覆在涂炭铝箔上，分切成所需尺寸极片；

2)、将负极天然石墨混入溶剂中，加入导电剂，通过高速分散，制成浆料涂覆在集流体上，分切成所需尺寸极片；

3)、通过陶瓷隔膜将正负极片叠加在一起，制成电芯；

4)、将电芯装入外壳内，注入电解液，然后通过高温45～55℃静置，再真空化成，化成后再通过45～55℃老化；

5)、老化后再分容，化成电池制作。

优选地，步骤3)所述电芯叠加为Z字形叠片工艺。

优选地，步骤4)所述真空化成的真空度为-0.06～-0.09kpa。

本发明的有益效果在于：

正极采用111型镍钴锰三元材料，111型镍钴锰相对523型及622型，其稳定性能更好，即使在4.5V充电电压下，材料不需要改性仍可以有很好的稳定性，而且在这个条件下，111型的克容量可以超过190mAH/g。

负极采用鳞状天然石墨，从微观结构上讲，天然石墨为层状结构，其SEM剖面图中保留了鳞片石墨的层状结构，其中有大量空隙存在，更方便锂离子的镶嵌。其优点有比表面积小，晶体结构完整，放点平台稳定，首充效率高，容量较大，更接近于石墨的理论克容量。这里应用天然石墨是更看重其导热性能。