[发明专利]一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池

权利要求书

1.一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池，所述锂离子电池由正极片、负极片、陶瓷隔膜、电解液、电池壳组成，经“正极片-陶瓷隔膜-负极片-陶瓷隔膜”组合并层叠后放入电池壳、注入电解液、开口化成、封口、分容制成；其特征在于：锂离子电池的重量比能量高达180wh/kg；构成所述正/负极片的导电剂为软碳类的石墨烯；构成所述正极片的正极材料为磷酸亚铁锂，克比容量150mAh/g；构成所述负极片的负极材料为硅氧复合负极，克比容量420mAh/g；所述低温为-30℃；所述快速充放电倍率为10C；所述电池壳为方型铝壳或铝塑壳。

2.权利要求1所述的一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的制备方法包括如下步骤：

1）正极片：将92.5千克磷酸亚铁锂、2.5千克超导碳黑导电剂、1.5千克石墨烯导电剂、30.0千克大分子增塑剂和3.5千克聚偏氟氯乙烯粘结剂的混合溶液制成正极浆料均匀涂布于纳米微孔覆碳铝网的正反两面，形成正极涂层，在正极涂层平面四个方向的边缘与纳米微孔覆碳铝网的边缘均预留20mm空白；将其放入烘箱，在80℃的真空环境内干燥4小时以除去N-甲基吡咯烷酮溶剂，得到正极片；使用压延器碾压正极片至密实状态；在正极片预留正极极耳的对边空白浅浸在高分子胶中使其为高分子胶所包裹，然后将正极片放入烘箱，在110℃的真空环境内干燥4小时以除去水份，得到面密度为420g/m2、压实密度为2.5g/cm3、极片厚度为0.20mm的高孔隙率正极片；

2）负极片：将35.0千克硅氧复合负极材料、1.36千克超导碳黑导电剂、0.97千克石墨烯导电剂、60.0千克大分子增塑剂、0.97千克丁苯橡胶粘结剂和0.58千克羧甲基纤维素钠粘结剂的混合溶液制成负极浆料均匀涂布于纳米微孔铜网的正反两面，形成负极涂层，在负极涂层平面四个方向的边缘与纳米微孔铜网的边缘均预留15mm空白；将其放入烘箱，在80℃的真空环境内干燥4小时以除去水溶剂，得到负极片；使用压延器碾压负极片至密实状态；在负极片预留负极极耳的对边空白浅浸在高分子胶中使其为高分子胶所包裹，然后将负极片放入烘箱，在110℃的真空环境内干燥4小时以除去水份，得到面密度为165g/m2、压实密度为1.6g/cm3、极片厚度为0.18mm的高孔隙率负极片；

3）陶瓷隔膜：在隔膜的正反两面涂有纳米氧化铝涂层，在借助真空烘烤箱除去氧化铝涂层内的溶剂，得到低温环境中具有高孔隙率和高润湿性的纳米微孔陶瓷隔膜，陶瓷隔膜厚度为14um；

4）电解液：将“低粘度兼低熔点的溶剂”、“高粘度和/或高熔点的溶剂”与“高容量高电导率离子的锂盐-溶剂组合”混合，得到高倍率低温电解液；

5）干电芯：按“正极片-陶瓷隔膜-负极片-陶瓷隔膜”如此重复的顺序依次层叠，在层叠过程中：正极片用高温绝缘胶带以“U”型包裹纳米微孔覆碳铝网在正极极耳两侧边所预留的20mm空白，比正极涂层稍长预留出来的集流体纳米微孔覆碳铝网片部份在经过层叠而聚集在一起形成多重正极极耳，多重正极极耳与平面金属薄片集流体焊接在一起形成正极全极耳；负极片用高温绝缘胶带以“U”型包裹纳米微孔铜网在负极极耳两侧边所预留的15mm空白，比负极涂层稍长预留出来的集流体纳米微孔铜网片部份在经过层叠而聚集在一起形成多重负极极耳，多重负极极耳与平面金属薄片集流体焊接在一起形成负极全极耳；

6）电池组装：将干电芯压实，使正极片、负极片、陶瓷隔膜这三者的接触更加密实，然后将干电芯放入电池壳，正极全极耳、负极全极耳分别连接外部集流体，并注入电解液后按照常规的方型电池的制备工艺制作；最终得到石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温快速充放电的高能量密度锂离子电池。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述大分子增塑剂为DBP、PTP、DOP、DIDP中一种或两种以上的混合。

4.根据权利要求2所述的一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池，其特征在于，所述纳米微孔覆碳铝网为正反两面喷涂有Super-P、PAA的多孔铝材质网片，厚度为12um。