[发明专利]锂电池材料体系、锂电池组件及锂电池

说明书

本发明公开了一种锂电池材料体系、锂电池组件及锂电池。该锂电池材料体系包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液、正极集流体和负极集流体，正极集流体为具有导电碳黑涂层的铝箔，负极集流体为具有导电碳黑涂层的铜箔，正极材料为磷酸铁锂LiFePO₄，负极材料为石墨、硬碳或软碳中的一种或多种，隔膜为涂覆氧化铝的聚烯烃隔膜；电解液为LiPF₆有机溶液。应用本发明的技术方案，通过各种电池材料的组合可使该材料体系发挥各个材料特性，可在‑30℃时正常使用，‑40℃时才达到绝对放电温度，相比于传统电池材料体系，采用该体系制作的锂离子电池在低温方面性能更加优良，放电性能出色，低温循环性能好。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及一种锂电池材料体系、锂电池组件及锂电池。

背景技术

锂电池应用至今已有几十年历史。随着科技的进步，户外通讯、电动汽车、无线电塔储能等作为电力来源的商品得到了快速的发展。这些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，要求锂离子电池具有更高的能量密度来提高续航里程；要求锂离子电池具有更好安全性以降低伤亡事故；要求有更好的充放电倍率性能来减少充电的时间；要求有更好的低温特性来解决电动汽车在冬天的使用问题；要求有更好循环特性来满足更高的使用寿命；要求有更低的价格以降低成本等。

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。例如性能优异的正极材料可以提升电池能量密度，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的倍率性能。一个优良的电池材料组合和使用方案会提高电池的整体性能。单一使用某一优良材料会具有典型的电化学特征，但是将所有性能优良的材料组合到一起来制作的锂电池并非由出色的电化学性能。

我国具有温带大陆性或温带季风性气候的地域，例如华北、西北、东北等地区，属于严寒地区，冬季低于-30℃较为常见。由于磷酸铁锂材料的特性，常规磷酸铁锂电池在等地使用时，需要增加电池预热装置，设备才可正常运转。

因此，亟需开发耐低温的锂电池材料体系。

发明内容

本发明旨在提供一种锂电池材料体系、锂电池组件及锂电池，以解决现有技术中锂电池材料体系低温性能较差的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种锂电池材料体系。该锂电池材料体系包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液、正极集流体和负极集流体，正极集流体为具有导电碳黑涂层的铝箔，负极集流体为具有导电碳黑涂层的铜箔，正极材料为磷酸铁锂LiFePO₄，负极材料为石墨、硬碳(硬碳是高分子聚合物的热解碳，在2500℃以上的高温也难以石墨化)或软碳(软碳是指在2500℃以上的高温下能石墨化的无定型碳)中的一种或多种，隔膜为涂覆氧化铝的聚烯烃隔膜；电解液为LiPF₆有机溶液。

进一步地，负极材料放电比容量不低于335mAh/g。

进一步地，电解液的最低使用温度不高于-45℃。

进一步地，隔膜的厚度小于20微米；优选的，正极集流体的导电碳黑涂层厚度不高于1微米，铝箔厚度不高于15微米；优选的，负极集流体的导电碳黑涂层厚度不高于1微米，铜箔厚度不高于10微米。

根据本发明的另一方面，提供了一种锂电池组件。该锂电池组件采用上述任一种锂电池材料体系制备而成，包括依次设置的正极极片、隔膜和负极极片。

进一步地，正极极片通过以下步骤制备得到：使用机械混料机制备正极浆料，正极浆料包括正极材料、导电剂、粘结剂和分散剂，使用涂布机将正极浆料涂布在正极集流体两侧，真空烘箱干燥后切片，一端留出极耳，经过辊压后得到正极极片；优选的，导电剂为碳纳米管导电液；优选的，粘结剂为聚偏氟乙烯；优选的，分散剂为N-甲基吡咯烷酮。