[发明专利]一种钛酸锂电池

说明书

【技术领域】

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种钛酸锂电池。

【背景技术】

尖晶石型的钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)作为锂离子电池的负极材料，具有锂离子脱嵌过程零应变、相对于锂1.5V的高电压平台、理论上不会形成SEI膜及不易引起金属锂析出等优点，在快充型动力电池、启停电池和储能电池等领域具有一定的优势。然而，采用钛酸锂作为负极材料的锂离子电池在充放电及储存过程中极易发生胀气，导致锂离子电池外壳变形，向外析气，极大地降低了锂离子电池的理论循环寿命，影响了锂离子电池的各项性能。

鉴于此，实有必要提供一种新型的钛酸锂电池以克服以上缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种能够抑制锂离子电池胀气、提高锂离子电池的高温循环性能、储存性能及低温输出性能的钛酸锂电池。

为了实现上述目的，本发明提供一种钛酸锂电池，包括正极片、负极片、隔膜及电解液；所述正极片包括正极集流体及涂覆于正极集流体上的正极活性物质，所述负极片包括负极集流体及涂覆于负极集流体上的负极活性物质，所述电解液包括有机溶剂、锂盐及功能添加剂，所述功能添加剂为聚硅醚及二氟磷酸锂；所述正极片、隔膜及负极片卷绕后注入所述电解液。

在一个优选实施方式中，所述聚硅醚在所述电解液中的质量分数为2～10％；所述二氟磷酸锂在所述电解液中的质量分数为0.1～2％。

在一个优选实施方式中，所述聚硅醚在所述电解液中的质量分数为6％；所述二氟磷酸锂在所述电解液中的质量分数为1％。

在一个优选实施方式中，所述电解液还包括负极成膜剂，所述负极成膜剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1，3-丙磺酸内酯及氟代碳酸乙烯酯中的一种或几种；所述负极成膜剂在所述电解液中的质量分数为0.1～2％。

在一个优选实施方式中，所述锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiBOB、LiDFOB、LiCF₃SO₃、LiC(CF₃SO₂)₃、LiN(CF₃SO₂)₂及LiN(FSO₂)₂中的一种或多种；所述锂盐的浓度为0.3mol/L～1.2mol/L。

在一个优选实施方式中，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯和丙酸乙酯中的一种或多钟。

在一个优选实施方式中，所述隔膜为聚乙烯单层膜、聚丙烯单层膜、PP/PE/PP三层复合膜、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚乙二醇对苯二甲酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺及植物纤维素中的一种，所述隔膜的基材孔隙率为40～60％，孔径为30～300nm，厚度为7～20μm。

在一个优选实施方式中，所述正极活性物质为镍钴锰酸锂三元材料，所述镍钴锰酸锂三元材料中Ni：Co：Mn＝1：1：1或5：2：3，所述镍钴锰酸锂三元材料的D50为1.5～16μm。

在一个优选实施方式中，所述负极活性物质为金属掺杂、石墨烯包覆及碳包覆的钛酸锂材料的一种或多种；所述负极活性物质的D50为7～14μm。

在一个优选实施方式中，所述负极活性物质为金属掺杂、石墨烯包覆及碳包覆的钛酸锂材料的一种或多种；所述负极活性物质的D50为7～14μm。

相比于现有技术，本发明提供的钛酸锂电池，电解液中添加了聚硅醚及二氟磷酸锂，抑制了LiPF₆的分解，降低了HF含量，提高了电解液与钛酸锂界面的稳定性，有效地改善了钛酸锂胀气问题，提升了钛酸锂动力电池的高温循环性能与储存性能、低温输出性能。

【附图说明】

图1为本发明提供的对比例1所制备的对比例钛酸锂电池及实施例7所制备的实施例钛酸锂电池在25℃状态下6C的充放电循环性能图；

图2为本发明提供的实施例7所制备的钛酸锂电池在55℃状态下1C的充放电循环性能图；

图3为本发明提供的实施例7所制备的钛酸锂电池在65℃状态下1C的充放电循环性能图；

图4为本发明提供的实施例7所制备的钛酸锂电池在-20℃、-30℃和-40℃状态下1C放电性能测试图。

【具体实施方式】