[发明专利]一种耐低温的超长寿命钛酸锂电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐低温的超长寿命钛酸锂电池及其制备方法。所述的钛酸锂电池使用的正极活物质是一种具有低粒径且粒径分散范围窄的粉体，粉体搅拌后制得的浆料粒度低，涂布后制得的极片面密度一致性要求极高，使用的电解液中添加低温添加剂，隔膜为无纺布隔膜。与现有技术相比，本发明公布的钛酸锂电池具有优异的低温充放电性能及超长的循环寿命，所述的钛酸锂电池可用于低温及严寒地区的电动汽车上，在军工、航空航天等要求比较高的领域也有着广阔的应用空间。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种具有良好低温性能的超长寿命钛酸锂电池。

背景技术

锂离子电池相对于铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池具有高的工作电压、高的比能量等优点，因此获得了广泛的应用。但目前锂离子电池低温特性的研究相对滞后，无法满足人们对锂离子电池在北方严寒地区或野外的充放电性能要求，当使用环境温度低于0℃时,电池性能大幅衰降或无法正常工作,在低温环境下,需给电池配备加热片升温保证其正常充放电工作。

钛酸锂是一种零应变材料，在满充与满放时体积几乎不发生任何变化，可避免在循环过程中体积变化造成的容量衰减，因此以钛酸锂作为阳极活性物质的锂离子电池比以石墨、锡硅合金作为阳极活性物质的锂离子电池具有更长的循环寿命。同时，以钛酸锂作为阳极活性物质的锂离子电池相对于以石墨作为阳极活性物质的锂离子电池具有更好的安全性能和低温性能。此外，钛酸锂相对于锂的电位约为1.55V，远大于析锂电位，因此不会出现像石墨那样因析锂而造成的安全问题。可见，钛酸锂电池具有长循环寿命、低温、大倍率、高安全等优点，在严寒等特殊要求下仍具有潜在的应用。因此，开发出耐低温的超长寿命钛酸锂电池具有重要意义。

CN104409767A公布了一种低温型锂离子二次电池，该电池正极电活性物质为尖晶石型锰酸锂，负极电活性物质为尖晶石钛酸锂，电解液的熔点＜-40℃，粘度＜3cP，在低温条件下可以安全充电且低温下充、放电循环性能优异。研究指出，低温下，有机电解液粘度变大，锂离子的迁移困难，极化增大，若在低温下对锂离子的石墨负极体系的锂离子电池充电，极易导致锂离子在石墨负极上沉积，形成锂枝晶，穿透隔膜使电池短路引起燃烧或爆炸，最终导致锂离子电池失效的安全问题，且循环寿命短。CN107195968A公布了一种钛酸锂电池，通过电解液中添加聚硅醚及二氟磷酸锂，抑制了LiPF6的分解，降低了HF含量，提高了电解液与钛酸锂界面稳定性，有效地改善了钛酸锂胀气问题，提升了钛酸锂动力电池的高温循环性能与储存性能、低温输出性能。可见，提升锂离子电池的低温放电性能的方法很多，但循环寿命长的鲜见，难于在低温及严寒地区的军工等要求比较高的领域广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是:提供一种耐低温的超长寿命钛酸锂电池及其制备方法,克服现有的锂离子电池低温下充放电性能差、循环寿命短的问题。

低粒径的正极能保证Li⁺在活性物质中具有较大的扩散系数，与电解液接触面积大。同时，正极粒径越小，Li⁺由晶体结构迁移到电解液中的路径越短，离子电导率越高。此外，低粒径且粒径分散范围窄的正极制得的浆料颗粒度小且微观均匀性好，可以提高涂布时面密度的一致性和孔隙的均匀性，搅拌涂布微观的一致性能延长电池的循环寿命。含有耐低温的电解液，使得在低温下具有更高的离子电导率，有效降低电池电荷转移内阻，无纺布隔膜能提高电解液的浸润性，以上几方面既能提高离子电池的低温性能，也能延长钛酸锂电池循环寿命。因此，采用低粒径且粒径分散范围窄的正极材料，经过特有的搅拌涂布工艺制得正负极极片，并且使用无纺布隔膜及添加低温添加剂的电解液。

具体而言本发明提供一种耐低温的超长寿命钛酸锂电池及其制备方法，其特征在于：所述的钛酸锂电池的使用的正极活物质是一种具有低粒径且粒径分散范围窄的粉体，粉体搅拌后制得的浆料粒度低，浆料涂布后制得的极片面密度一致性要求极高，使用的电解液中添加低温添加剂。