[发明专利]一种锂电池材料体系

说明书

技术领域

本发明涉及到一种锂电池材料体系，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂电池应用至今已有几十年的历史。随着科技的进步，移动电话、电动汽车等使用锂离子电池作为电力来源的商品的得到了迅猛发展。这些商品快速发展的背后对锂离子电池技术提出了更高的要求。比如：电动汽车的快速发展，要求锂电池具有更高的能量密度，以提高整车续驶里程；要求锂电池具有更好的安全性，以降低伤亡事故；要求锂电池具有更好的倍率性能，以减少充电时间；要求锂电池具有更好的低温特性，以解决电动汽车冬天使用问题；要求锂电池具有更好的循环性能，以提高整车使用寿命；要求锂电池具有更低的价格，以降低整车成本等。

材料是电池的核心和关键，电池的各项性能均受材料性能制约。比如，性能优异的正极材料可提升电池能量密度，强度高的隔膜可提升电池的安全性能，优良的电解液可以改善电池的低温性能，高导电的集流体可以提高电池倍率性能等。更重要的是，一个优良、合理的电池材料组合和使用方案则可以更进一步提升电池整体性能。单一使用某一特定、优良材料制作的锂电池通常会具有典型的电化学特征，但将所有性能优异材料组合起来制作的锂电池并非就具有出色的电化学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种锂电池材料体系，包括具有高容量的正极材料，具有稳定电化学性能的负极材料，具有高安全性的隔膜，具有出色性质的低温电解液以及具有高导电率的集流体；通过五种电池材料的组合，发挥各材料特性，解决传统电池材料体系性能不佳问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种锂电池材料体系，包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液、集流体；其特征在于：正极材料为具有高容量的锂镍钴氧化物LiNi_xCo_yN_zO₂，（0.5≤x≤0.8，0.2≤y+z≤0.5，N=Mn或Al）；负极材料为人造石墨和硬碳中的一种，负极材料放电比容量不低于335mAh/g；隔膜材料为Al₂O₃或SiO₂陶瓷改性的聚烯烃隔膜，厚度小于30微米；电解液是最低使用温度不高于-25摄氏度的LiPF₆有机溶液；集流体包括正极集流体和负极集流体，正极集流体为具有石墨烯涂层的铝箔，涂层厚度不高于1微米，铝箔厚度不高于15微米，负极集流体为铜箔，厚度不高于12微米；其中正极极片制作：使用机械混料机制备锂电池正极浆料，浆料包括正极活性物质锂镍钴氧化物、导电剂乙炔黑、粘合剂聚偏氟乙烯、分散剂N-甲基吡咯烷酮。使用涂布机将正极浆料均匀涂布在石墨烯涂层铝箔双侧，真空烘箱干燥后使用切片机冲裁成特定长、宽的正极片，一端留出极耳，即可得正极极片；

负极极片制作：使用机械混料机制备电池负极浆料，浆料包括负极活性物质人造石墨、导电剂乙炔黑、粘合剂聚偏氟乙烯、分散剂N-甲基吡咯烷酮。使用涂布机将负极浆料均匀涂布在铜箔双侧，真空烘箱干燥后使用切片机冲裁成特定长、宽的负极片，一端留出极耳，即可得负极极片；

电池制作：将正极片用陶瓷隔膜包裹，之后将负极片叠于正极片之下，尾端对齐，层叠成相应厚度的电芯。使用铝塑膜包裹电芯，然后注入最低使用温度不高于-25摄氏度的电解液，经过封装工序最终制成软包电池。

本发明的积极效果是保护材料体系整体，不可将某个材料单一看待，所有限定材料必须同时使用才能达到最佳效果，使用上述材料制作的锂电池可通过常规方法组装；相比于传统电池材料体系，采用该材料体系制作的锂离子电池性能非常优良。电池具有较高的能量密度和功率密度，电池安全性能高，低温放电特性出色，循环性能好。本发明的材料组合是一整体，必须同时使用才能发挥最大效应。每种材料单一使用不能达到本发明的技术效果。材料之间具有协同作用，优势互补。

附图说明

图1所示为本发明中所述的材料体系所制作的锂电池示意图。“1”代表铝箔，“1'”代表石墨烯涂层，“2”代表负极集流体铜箔，“3”代表陶瓷隔膜，“4”代表正极材料，“5”代表负极材料。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

实施例1