[发明专利]一种高性能、低成本锂离子动力电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能、低成本锂离子动力电池，其正极片包括正极复合材料和正极集流体，负极片包括负极复合材料和负极集流体；正极复合材料包括三元复合材料、锰酸锂、正极导电剂和正极粘结剂，所述三元复合材料由NCM811和NCM523组成；所述正极复合材料中，NCM811、NCM523和锰酸锂的质量百分比分别为50％～70％:20％～40％:10％；负极复合材料包括石墨复合材料、氧化亚硅、负极导电剂和负极粘结剂，所述石墨复合材料由第一石墨和第二石墨组成，且第一石墨与第二石墨具有不同的颗粒度；所述负极复合材料中，第一石墨、第二石墨和氧化亚硅的质量百分比分别为48％～50％:48％～50％:1％～3％。本发明的锂离子动力电池，具有高安全性、长寿命、高比能量、低成本等综合优势。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种高性能、低成本锂离子动力电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有较高的能量密度、长的循环寿命、较低的自放电率和环境友好等诸多优点，已经是手机、笔记本电脑、电动工具等便携式设备的通用电源，随着国内新能源产业的快速发展，在电动自行车、电动汽车等市场中也得到了广泛的应用。

传统的锂离子动力电池材料体系以单一的正极材料(如三元、磷酸铁锂、锰酸锂等)或负极材料(石墨、硅基材料等)为主。这些单一的正极材料、负极材料作为锂电池电极材料时均具有各自的优势和缺陷，例如磷酸铁锂正极材料在高温下性能稳定，安全性能好，但是其具有能量密度较低、低温性能差的缺陷。三元正极材料大大减少了对钴的需求，具有明显的价格优势，同时材料的比容量也得到了显著的提升，但是其安全性较差。目前，现有技术中出现了将多种正极材料或负极材料混掺作为电极材料的技术，以期克服单一材料存在的种种缺陷。例如中国发明申请CN201010582333.1公开了一种锰、镍、钛系锂离子动力电池及其制备方法，其将锰酸锂和三元复合材料混掺作为正极活性材料。中国发明申请CN201910399189.9公开了一种高能量密度的锂离子电池，其将石墨和硅基负极材料混掺作为负极活性材料。

但是，上述方案中制备的锂离子电池，均无法同时满足高安全性能、长寿命、高能量密度和低成本的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能、低成本锂离子动力电池，该锂离子动力电池具有高安全性、长寿命、高比能量、低成本等综合优势。

本发明提供了一种高性能、低成本锂离子动力电池，包括电芯和封装所述电芯的电池膜，所述电芯包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述隔膜位于正极片与负极片之间，所述电解液置于所述正极片与所述隔膜之间和所述负极片与所述隔膜之间，所述正极片包括正极复合材料和正极集流体，所述负极片包括负极复合材料和负极集流体；

所述正极复合材料包括三元复合材料、锰酸锂、正极导电剂和正极粘结剂，所述三元复合材料由NCM811和NCM523组成；所述正极复合材料中，NCM811、NCM523和锰酸锂的质量百分比分别为50％～70％:20％～40％:10％；

所述负极复合材料包括石墨复合材料、氧化亚硅、负极导电剂和负极粘结剂，所述石墨复合材料由第一石墨和第二石墨组成，且第一石墨与第二石墨具有不同的颗粒度；所述负极复合材料中，第一石墨、第二石墨和氧化亚硅的质量百分比分别为48％～50％：48％～50％：1％～3％。

上述NCM811和NCM523均为镍钴锰三元正极材料，且镍、钴、锰三种元素的含量分别为8:1:1和5:2:3。其中，NCM811具有较高的能量密度，但成本较高，且安全性较低；而NCM523相对于NCM811容量密度略低，但成本较低，且安全性更好；本发明通过选择NCM811和NCM523这两种三元材料复合，能够平衡正极材料的能量密度、成本、安全性等综合性能。

另外，本发明的石墨复合材料是由第一石墨和第二石墨组成，且第一石墨与第二石墨具有不同的颗粒度。这样通过不同颗粒度的石墨材料的相互配合，能够达到更好的加工性能，使得负极材料更易加工成浆料。