[发明专利]一种钛酸锂动力电池

说明书

【技术领域】

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种钛酸锂动力电池。

【背景技术】

零应变的钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)负极材料被认为是比碳更安全、寿命更长的负极材料，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，钛酸锂对锂的脱嵌电位比较高，为1.55V左右，与三元材料或磷酸铁锂等正极材料只能组成2.2V或1.9V的锂离子电池，电压平台比较低，能量密度低，即使与高电压的锰酸锂正极材料也只能形成2.4V电压的锂离子电池，直接影响着电动车辆的续航里程。

现有的解决钛酸锂能量密度低的问题，主要是开发高电位正极材料(如镍锰酸锂)以提高钛酸锂电池的能量密度。虽然采用高电压的正极材料，对提升能量密度具有一定改善作用，但改善后的电池性能仍然不是很理想，尤其是电池的长寿命循环性能较差，并且电池在高温储存条件下容易产气。

鉴于此，实有必要提供一种新型的钛酸锂动力电池以克服以上缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种提高长寿命循环性能、充放电性能良好且能量密度高的钛酸锂动力电池。

为了实现上述目的，本发明提供一种钛酸锂动力电池，包括正极集流体、涂布于所述正极集流体上的正极活性材料、负极集流体、涂布于所述负极集流体上的负极活性材料及位于所述正极集流体及负极片集流体之间的隔膜，所述正极集流体、隔膜及负极集流体经注电解液后形成所述钛酸锂动力电池；所述正极活性材料为镍锰酸锂，所述负极活性材料为钛酸锂；所述电解液包括有机溶剂、锂盐、负极成膜剂及功能添加剂，所述功能添加剂包括异硫氰酸丙烯酯及乙基3-三甲基硅基丙酸酯，所述硫氰酸丙烯酯在电解液中的质量百分含量为0.1～5％，所述乙基3-三甲基硅基丙酸酯在电解液中的质量百分含量为2～10％。

在一个优选实施方式中，所述硫氰酸丙烯酯在电解液中的质量百分含量为2％，所述乙基3-三甲基硅基丙酸酯在电解液中的质量百分含量为5％。

在一个优选实施方式中，所述镍锰酸锂中镍元素与锰元素的质量比为Ni：Mn＝0.5：1.5，所述镍锰酸锂的D50为1.5～16μm。

在一个优选实施方式中，所述钛酸锂为金属掺杂的钛酸锂、石墨烯包覆的钛酸锂及碳包覆的钛酸锂中的一种或多种；所述钛酸锂的D50为7～14μm。

在一个优选实施方式中，所述正极活性材料及负极活性材料还加入导电剂及粘结剂，所述导电剂为Super-p、Ks-6、ECP-300J、VGCF、CNT、石墨烯中的一种或多种，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺中的一种或多种。

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或植物纤维素中的一种，所述隔膜的孔隙率为40～60％，孔径为30-300nm，厚度7-20μm。

在一个优选实施方式中，所述隔膜的一侧或者两侧涂布有陶瓷层，所述陶瓷层的厚度为0.5～15μm。

在一个优选实施方式中，所述锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiPF₂、LiBOB、LiDFOB、LiCF₃SO₃、LiC(CF₃SO₂)₃、LiN(CF₃SO₂)₂、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，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、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、乙氧乙基甲基砜、乙基甲基砜、二甲基砜、环丁砜、硫酸亚乙酯、己二腈、丁二腈、氟代碳酸亚乙烯酯中的一种或多种。

在一个优选实施方式中，所述负极成膜剂为LiDFOB，所述负极成膜剂的质量分数为1％。

相比于现有技术，本发明提供的钛酸锂动力电池，循环性能优异，容量保持率高，充放电性能良好且能量密度高。

【附图说明】