[发明专利]一种高循环性能掺杂三元锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池材料领域，针对锂离子中电极材料结构稳定性差的问题，公开了一种高循环性能掺杂三元锂离子电池，包括掺杂改性正极和包覆改性负极。包覆改性负极包括：双层碳包覆的氧化亚硅负极材料93.5‑94.5%，导电剂科琴黑1‑2%，粘结剂丁苯橡胶胶乳2.25‑2.6%，其余为增稠剂羧甲基纤维素钠。掺杂改性正极包括：掺杂改性正极材料94‑96%，超导碳黑2‑2.5%，粘合剂PVDF 761 2‑3%，其余为N‑甲基吡咯烷酮。制备出具有良好导热性、高稳定性孔道的正极材料及建立Li离子迁移通道、利于Li+的脱嵌及提高了保液性能的负极材料，使得制备出来的锂离子电池具有较强的循环性能与较长的使用寿命。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，尤其是涉及一种高循环性能掺杂三元锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。目前锂离子电池中提高循环性能的方法较多，选用稳定的材料，包括正极负极和电解液材料，然后以一种最合理的配比方式组合起来，形成一种高性能的锂离子电池。多数情况下，提高电芯的循环性能从正极材料着手，比如对锂离子三元材料(NCM)正极材料进行掺杂和包覆改进以减缓正极材料在循环过程中晶体结构的恶化。在电池使用的过程中，由于电池中Li离子电池的不断嵌入和脱嵌，这就要求正极材料与负极材料具有较强的物理稳定性与化学稳定性。物理稳定性：要求正极材料与负极材料在导电过程与充放电过程中具有结构稳定，既要具有保证Li离子的顺利迁移的离子通道，又要具备Li离子脱嵌防止空穴塌陷的能力，尤其是当电池持续充放电后产热高温的情况下。化学稳定性：当随着电池内温度与湿度的变化，电极材料的各组分依然保持有较好的形状，而不会影响到Li离子嵌入、脱嵌和运输。因此，制备具有物理稳定性与化学稳定性高的电极材料且循环性能高的锂离子电池具有重要的意义。

专利号为CN201711365774.4，专利名称：循环型三元锂电池及正负极制备方法，本发明公开了一种循环型三元锂电池,它包括正极、负极、导电剂、隔膜和电解液。所述正极表面涂覆正极浆料，该浆料组分中各物料占干粉总重量百分比分配如下：三元材料90～95％、导电剂2～6％、PVDF3～6％，正极浆料用NMP调和。所述负极表面涂覆负极浆料，该浆料组分中各物料占干粉总重量百分比分配如下：软碳及人造石墨混合材料89～95％、导电剂2.5～6％、CMC1.5～4.5％、SBR1.5～3％，负极浆料用水调和。

上述专利不足之处在于，对正极材料与负极材料仅进行了简单的混合调和，其对正负极材料的为微观结构，尤其是锂离子孔道稳定性难以保证。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的锂离子中电极材料结构稳定性差的问题，提供一种高循环性能掺杂三元锂离子电池，本发明能够制备出具有良好导热性、高稳定性孔道的正极材料及建立Li离子迁移通道、利于Li+的脱嵌及提高了保液性能的负极材料，使得制备出来的锂离子电池具有较强的循环性能与较长的使用寿命，可以实现锂离子电池的材料优选和工艺优化。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高循环性能掺杂三元锂离子电池，所述锂离子电池包括掺杂改性正极和包覆改性负极。

作为优选，按照百分含量计所述包覆改性负极包括：双层碳包覆的氧化亚硅负极材料93.5-94.5％，导电剂科琴黑1-2％，粘结剂丁苯橡胶胶乳2.25-2.6％，其余为增稠剂羧甲基纤维素钠。

作为优选，所述双层碳包覆的氧化亚硅负极材料的制备过程：

A、通过气相包覆在氧化亚硅材料表面进行碳包覆，获得第一碳包覆层包覆的氧化亚硅材料；B、将步骤A获得的第一碳包覆层包覆的氧化亚硅材料放入气相沉积容器中，通入载气，升温后通入气相碳源，进行气相沉积，获得双层碳包覆的氧化亚硅负极材料。