[发明专利]一种启停电池

说明书

本发明公开了一种启停电池，包括电池极板和隔板，所述电池极板包括电池正极和负极，其特征在于，所述负极材料由钛酸锂晶体包覆在基料石墨的表面形成，所述钛酸锂采用镁或铝掺杂，锂离子在钛酸锂晶体中的扩散系数比石墨中的扩散系数大一个数量级，加大钛酸锂与电解液固液表面的离子扩散，加快充放电反应速度，提高电池的功率性能和低温充放电性能。解决了启停锂离子电池在低温下负极中的扩散瓶颈，大大提高了充放电过程中锂离子的反应速度，在整个电池中，锂离子的传输速度越快，电流密度就越大，因此可以显著提高启停电池的功率性能和低温性能。

技术领域

本发明属于新能源汽车电池领域，具体地说，涉及一种启停电池。

背景技术

锂离子电池因具有容量高，循环寿命长等优点，已大量在电子产品中得到了广泛应用，例如智能手机、平板电脑、数码相机、电动玩具、电子导航仪等。近年来，锂离子电池在新能源汽车、通信基站、军事、航空航天等领域也得到了较为广泛的应用。

在2013年6月，欧盟批准了2020年二氧化碳排放标准，该标准要求到2020年新车平均二氧化碳排放水平控制在95克/公里。这一目标已升级为强制性标准，如果不能满足CO₂排放量限制的要求，将面临每车每超每克最高95欧元的罚款。基于车载功率需求的进一步提高，以及节能减排的形势更加严峻的实际情况。自2011年起，德国的几个整车厂商包括奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷和大众联手推出48V系统概念，并制定了LV148标准。启停锂离子电池在新能源汽车普及之前，市场或将爆发，因此各大车企和电池厂都在加紧研发和布局48V启停电池，成为新能源汽车行业的热点。目前江森自控、博世、日立、SAFT、A123等均推出了针对48V轻混的专用电池，国内万向(LFP)、比亚迪(LFP)、CATL(NCM)和风帆(LTO)等公司也有相关产品。

根据USABC48V系统的要求，启停电池系统质量＜8kg，体积＜8L，峰值功率＞11kW，-30℃功率＞1.1kW，冷启动工作电压＞26V。这对于电池的功率性能、低温性能都提出了相当高的要求，同时还要兼顾高温性能、循环和安全性能，是目前电池研发过程中的难点。锂离子在固态中扩散速率远低于液相电解质中扩散速率，固态中扩散为控速过程，电池的低温和功率性能主要取决于电解液中的锂离子在负极表面的反应活性，启停电池作为一种微混电源，其低温下大倍率放电性能要求高，普通石墨难以实现其在低温下高标准的使用要求。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高倍率放电性能、冷启动性能和循环性能的启停电池。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种启停电池，包括电池极板和隔板，所述电池极板包括电池正极和负极，其特征在于，所述负极材料由钛酸锂晶体包覆在基料石墨的表面形成，所述钛酸锂采用镁或铝掺杂。

进一步地，所述钛酸锂晶体制备步骤为：配置钛盐、加入草酸根配合物得到钛酸锂前驱体，加入锂盐、镁盐、铝盐，搅拌冷冻结晶后球磨至粒度为0.1-1μm的无定型钛酸锂，然后在900-1000℃下烧结，得到钛酸锂晶体，所述钛与锂、镁、铝的摩尔比为4-5:3.3-3.7:0.5-1:0.5-1。

进一步地，所述基料石墨为人造石墨，粒径大小为5-8um。

进一步地，所述钛酸锂晶体的粒径大小为1-5um，包覆层的厚度为5-20nm。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。