[发明专利]一种钛酸锂电池及制造方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种具有高能量密度的不规则型三元-钛酸锂型锂离子蓄电池及制造方法。

 

背景技术

    目前商品化的锂离子电池的负极材料基本上都是采用石墨类碳材料。碳材料具有热稳定性高、导电性好、锂离子嵌入脱出速率快、可逆性高等优点，但碳材料也存在一些缺点：首次充放电效率低、过充时容易析锂等，与碳材料相比，钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）具有明显的优势：1）是一种接近零体积的脱嵌锂插入材料，在充放电过程中不发生结构改变，循环性能好；2）有很好的充放电平台；3）理论比容量为175 mAh/g，实际比容量可达160 mAh/g，并集中在平台区域；4）不与电解液发生反应；5）原材料价格便宜，制备较易；6）具备快速充放电特征（比碳的扩散系统高一个数量级）；其具备了长寿命和高安全的可能性，因此无论是在插电混合动力汽车还是规模化储能领域，其应用前景均一致被看好，近年来逐渐成为全世界范围内的研究热点。然而，目前阶段钛酸锂电池并没有走向市场，其中一个主要原因是钛酸锂与常见的正极材料磷酸铁锂（LiFePO₄）、锰酸锂（LiMn₂O₄）、三元材料（LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂）搭配组装成锂离子电池能量密度偏低，普遍只有50Wh/kg – 75Wh/kg，主要原因是钛酸锂负极的锂离子嵌入、脱出电位平台较高(vs. Li⁺/Li = 1.55V),远高于石墨负极的锂离子嵌入、脱出电位平台(vs. Li⁺/Li = 0 V)，导致全电池的输出电压普遍只有1.7V - 2.5V左右，远远低于采用石墨负极锂离子电池的3.2-4.2V。此外，上述正极材料磷酸铁锂（LiFePO₄）、锰酸锂（LiMn₂O₄）、三元材料（LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂）的克容量普遍低于160mAh/g，因此该电池容量低，电压平台低，能量密度低的难题一致都悬而未决。

中国专利公开号CN 1529382 A，公开日2004年9月15日，名称为大功率塑料锂离子电池的发明专利，该申请案公开了一种大功率塑料锂离子电池，包括正极片、负极片、电介质膜材料、电解液材料、软复合包装材料和塑料外壳，正极片包括正极材料、黏结剂、DBP、碳黑、铝网，负极片包括负极材料、黏结剂、DBP、碳黑、铜网，电解质膜材料包括黏结剂、二氧化硅、DBP，正极片、负极片和电解质膜通过加热复合制成单元电芯，将单元电芯叠合，采用复合膜材料包装后，形成组合电池，引出极耳，使组合电池的正、负极通过极耳材料与正、负极端子连接，将组合电池置于塑料和体内，使盖与盒体通过超声波融合，形成完整的大功率塑料锂离子电池。其不足之处在于，负极材料采用石墨类碳材料，首次充放电效率低、过充时容易析锂。

 

发明内容

本发明的目的在于为了解决现有锂离子电池的负极材料采用石墨类碳材料，首次充放电效率低、过充时容易析锂的缺陷而提供一种具有高能量密度的不规则型三元-钛酸锂型锂离子电池。

本发明的另一个目的是提供一种钛酸锂电池的制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：