[发明专利]一种锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池，具体涉及锂离子电池及其制备方法，属于能源材料技术领域。该锂离子电池包括正极、负极、隔膜、有机电解液及电池外壳，所述正极包括如下重量份的组分：正极活性物质：85‑95份，导电剂：2‑5份，PVDF粘结剂：5‑10份，PVP试剂：5‑10份，PEG：110～130份，二氟氧化钛：5‑10份。本发明通过在锂离子电池正极中加入PVP试剂，同时通过调节其他组分的含量，使正极浆料的粘度合适、流动性和分散性良好，且减少了PEG的使用量和匀浆时间，大幅度降低了锂离子电池的成本同时提升了制程效率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池，具体涉及锂离子电池及其制备方法，属于能源材料技术领域。

背景技术

锂离子二次电池作为新型的可循环使用的绿色能源，具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、工作范围宽、安全性能好、无记忆效应等优点，在近年来迅速发展的便携式电子产品、电动车辆、国防军事装备的电源系统，以及光伏储能、储能调峰电站、不间断电源等众多领域具有广泛的应用前途。

目前，商品化锂电池正极以钴酸锂为主，但是其合成方法昂贵、污染环境、高温热稳定性差、易产生副反应等极大程度上限制了该材料的大规模应用，是限制锂离子电池发展的关键技术之一。在相继出现的众多锂电池正极材料中，橄榄石型磷酸铁锂具有相对较高的比容量(170mAh/g)、稳定的工作电压(3.5V)和较好的循环寿命，并且其原料丰富、价格低廉、热稳定性和化学稳定性好、对环境友好，是目前国内外极具发展前景的绿色正极材料之一。然而，磷酸铁锂材料也存在导电率低、锂离子扩散系数小等缺点，影响了材料的利用率，阻碍了其实际应用。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种粘度适宜、电化学性能优良的锂离子电池。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜、有机电解液及电池外壳，所述正极包括如下重量份的组分：正极活性物质：85-95份，导电剂：2-5份，PVDF粘结剂：5-10份，PVP试剂：5-10份，PEG：110～130份，二氟氧化钛：5-10份。

本发明通过在锂离子电池正极中加入PVP试剂，能大幅度提高浆料的固含量，同时通过调节其他组分的含量，使正极浆料的粘度合适、流动性和分散性良好，且减少了PEG的使用量和匀浆时间，大幅度降低了锂离子电池的成本同时提升了制程效率。

其中，PVP学名为聚乙烯吡咯烷酮，分子为丁内酰胺结构，含有一个偶极矩为40的极性较大的内酰胺基，有亲水和亲极性基团的能力。同时，在PVP的分子环上及长链中又具有非极性的亚甲基(-CH2-)及次亚甲基(-CH＝)基团，使其具有亲油性。PVP的这种分子结构，使其具有良好的溶解性、溶液特性和表面活性，可以作为增溶剂、乳化剂、润滑剂、分散稳定剂以及粘结调节剂等。本发明在锂离子电池正极材料中加入了PVP，能正极片表面形貌为一层多孔，有利于电解液渗透，从而有利于锂离子传输到表面层。锂离子易于传输，在放电过程中的极化减小，放电温度也得到降低。同时，浆料可实现高固含量，从而降低原材料成本，也可降低烘干温度，节约能源。

作为优选，所述PVP试剂为PVPK15、PVPK17、PVPK25、PVPK30中的一种。

作为优选，所述PVP试剂的分子量在3500-37900之间。

在上述一种锂离子电池中，还加入了具有六方纳米结构的二氟氧化钛。所述二氟氧化钛具有良好的热稳定性，能够使锂离子电池在高温下保持其电化学性质。同时，二氟氧化钛由于其特殊的六方纳米结构，能够保证材料在锂离子的插入脱嵌型反应中的主体结构稳定性，而这对于锂离子电池正极材料是至关重要的。此外，纳米尺寸的六方二氟氧化钛材料，增强了锂离子插入和脱嵌的反应速率、电子传输性能并且缓和了颗粒内的反应张力等，也对电化学性能的增强有很大的帮助。