[发明专利]一种低温高倍率锂离子电池

说明书

本发明公开了一种低温高倍率锂离子电池，其包括：正极片、负极片、隔膜、电解液；所述正极活性物质一次颗粒为纳米级包覆磷酸铁锂，负极活性物质为小颗粒无定型固相软碳或硬碳包覆石墨，既保证电池高容量的发挥，又提升低温倍率性能；低温导电低粘度电解液可有效改善电池低温下极化加剧现象；高透气度、高离子电导率湿法陶瓷隔膜，有利于提升电池在高倍率下电解液的保持率。本发明的低温高倍率锂离子电池具有优异的低温倍率性能，通过优选材料，使电池在‑40℃下能达到3C的放电能力和0.2C充电能力，20℃能达到10C放电能力和10C充电能力，解决了现有技术中存在的问题。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，是一种低温高倍率锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长及充放电效率高等优点，随着行业的发展，对锂离子电池高低温充放电性能提出了更高的的需求。高倍率锂离子电池具有充放电性能优异、爆发力足，内阻小等特点，广泛用于航拍无人机，农业植保无人机，应急启动电源、航模、电动工具等一些轻型设备上，低温型锂电池在高寒、高海拔地区以及航空航天、国防装备等需求潜力巨大。

常规的倍率型锂离子电池多采用锰酸锂、钴酸锂、三元材料及磷酸铁锂作为正极材料。锰酸锂以成本低，安全性好而被广泛使用，但循环性能及电化学稳定性较差；钴酸锂尽管在目前商业化正极材料中低温和倍率性能是最优秀的，但也存在电池成本高、循环寿命短、安全性能差等问题；三元材料多应用于高能量密度动力电池，安全性能同样广受诟病；磷酸铁锂具有成本低、安全稳定、循环寿命优越的性能，但电池大多在常温下使用，低温下易出现放电能量低或不能放电的问题，直接影响电池的正常的使用。

因此，从锂离子电池成本、安全及电性能等方面考虑，以小颗粒磷酸铁锂和石墨作为正负极材料，对锂离子电池的材料进行合理选用，制备一种在低温-40℃下可高倍率放电并能持续充电，同时具备在常温下可高倍率充放电的锂离子电池。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温高倍率锂离子电池，使电池能够在低温下和常温下具有优异的充放电倍率性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种低温高倍率锂离子电池，其包括：正极片、负极片、隔膜、电解液；所述正极片包含正极活性物质与涂碳铝箔，负极片包含负极活性物质与铜箔。

上述的低温高倍率锂离子电池，其中，所述正极活性物质为磷酸铁锂，负极活性物质为石墨。

上述的低温高倍率锂离子电池，其中，所述磷酸铁锂为碳包覆型产品，采用磷酸铁工艺制备，二次颗粒粒径D₅₀在2-5μm左右，由大量的一次颗粒团聚而成，一次颗粒粒径为纳米级（50-200nm），形状规则，类似球形。

上述的低温高倍率锂离子电池，其中，所述石墨为无定型软碳或硬碳包覆型产品，采用固相包覆工艺，粒径D₅₀为5-10μm，材料内部结构致密、表面光滑。

上述的低温高倍率锂离子电池，其中，所述铝箔为双面涂炭型，厚度为15-20μm，单面涂炭层为1-2μm。

上述的低温高倍率锂离子电池，其中，所述铜箔厚度为8-15μm。

上述的低温高倍率锂离子电池，其中，所述电解液包括：溶剂、添加剂和锂盐等。溶剂为环状和线性酯类，具有低温导电、低粘度特征；添加剂为含硫添加剂，具有抗氧化性能；锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂和双草酸硼酸锂的一种或多种，锂盐浓度为0.8-1.5mol/L。

上述的低温高倍率锂离子电池，其中，所述隔膜为湿法隔膜，包括聚烯烃基膜和涂敷在基膜上的纳米陶瓷层，基膜厚度为12-16μm，纳米陶瓷层厚度为2-4μm，隔膜透气度为200-300s/100ml。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：