專利名稱：提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能和倍率性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及負極為鈦酸鋰材料的鋰離子電池，具體講涉及一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能和倍率性能的方法。
背景技術(shù)：
節(jié)約石油資源、溫室氣體減 排和空氣質(zhì)量凈化是當(dāng)今世界汽車工業(yè)面臨的三大挑戰(zhàn)。動力電池技術(shù)一直都是制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵，其中鋰離子蓄電池的研究得到更多關(guān)注和投入。鋰離子蓄電池在電動汽車上的應(yīng)用正推動其向安全、環(huán)保、低成本及高比能量的方向發(fā)展。電動汽車要求鋰離子電池自放電率低、快充性能良好、耐過充過放能力好、功率密度高、循環(huán)壽命長。近幾年來，對鋰電位高達I. 5 V，安全性和循環(huán)特性優(yōu)良的鈦酸鋰(Li4Ti5012)受到了廣泛關(guān)注。Li4Ti5012具有充放電過程中骨架結(jié)構(gòu)幾乎不發(fā)生變化的“零應(yīng)變”特性，嵌鋰電位高(I. 55 V vs. Li/Li+)而不易引起金屬鋰析出、庫侖效率高、鋰離子擴散系數(shù)(10-8 cm2/s)比碳負極高一個數(shù)量級。這些優(yōu)良特性使其具備了動力鋰離子電池必需的循環(huán)壽命長、倍率性能好、充電過程更快、更安全的要求。在鈦酸鋰電池研究中，發(fā)現(xiàn)以鈦酸鋰為負極材料的電池存在脹氣問題，使得電池的循環(huán)壽命和倍率性能和動力鋰電池的要求，存在著很大的差距。要想發(fā)揮鈦酸鋰材料的優(yōu)異性能，必須解決電池脹氣導(dǎo)致電池循環(huán)壽命和倍率性能差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服目前以鈦酸鋰為負極材料的鋰電池的不足之處，提供一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能和倍率性能的方法，使鈦酸鋰電池能夠達到動力鋰電池的要求。本發(fā)明的技術(shù)方案是在鈦酸鋰電池的電解液中添加包括穩(wěn)定劑和氣體消除劑的添加劑，所述穩(wěn)定劑為含氟類、腈類和砜類有機化合物的一種或幾種；鈦酸鋰電池的化成過程中，控制溫度為-10 60°C，采用I 6次循環(huán)，化成充電采用3 6段先小后大的階梯電流，電流區(qū)間為O. 02C 1C，各階段充電時間為I 4小時，上限電壓為I. 9 3. 2V。進一步的方案是所述含氟類、腈類和砜類有機化合物為氟化環(huán)狀碳酸酯、氟化鏈狀碳酸酯、全氟辛酸銨、丁二氰、笨砜；所述添加劑的加入量為電解液的O. 5 2. 0wt% ;所述化成溫度為5 60°C，上限電壓為2. O 2. 8V。本發(fā)明化成時電池保持敞口式、受壓式、真空式、富液式、貧液式中的一種狀態(tài)。所述方法適用于正極材料包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料及錳酸鋰摻雜三元材料中的一種或幾種、負極材料鈦酸鋰為表面不包覆碳或包覆碳材料制作的鋰電池。本發(fā)明采用完善、合理的化成工藝，在化成階段將電池材料中的水分充分反應(yīng)，生成氣體排出電池外部，通過特殊的電解液添加劑阻止電解液在正極的持續(xù)分解，同時能夠復(fù)合消除掉電解液分解產(chǎn)生的微量氣體，徹底解決電池脹氣問題。因為添加劑可以中和酸，可以抑制正負極基體被腐蝕。從而提高鈦酸鋰電池循環(huán)壽命和倍率性能，使得電池的循環(huán)壽命從不足3000次提高到循環(huán)6000次時，剩余容量仍為87%以上；20C倍率放電容量與IC放電容量比值也由65%以下提高到78%以上。
具體實施例方式下面通過實施例具體說明本發(fā)明及電池測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能和倍率性能的方法，其特征是在鈦酸鋰電池的電解液中添加包括穩(wěn)定劑和氣體消除劑的添加劑，所述穩(wěn)定劑為含氟類、腈類和砜類有機化合物的一種或幾種；鈦酸鋰電池的化成過程中，控制溫度為-10 60°C，采用I 6次循環(huán)，化成充電采用3 6段先小后大的階梯電流，電流區(qū)間為O. 02C 1C，各階段充電時間為I 4小時，上限電壓為I. 9 3. 2V。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能和倍率性能的方法，其特征在于所述含氟類、腈類和砜類有機化合物為氟化環(huán)狀碳酸酯、氟化鏈狀碳酸酯、全氟辛酸銨、丁二氰、苯砜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能和倍率性能的方法，其特征在于所述添加劑的加入量為電解液的O. 5 2. 0wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能和倍率性能的方法，其特征在于所述化成溫度為5 60°C,上限電壓為2. O 2. 8V。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能和倍率性能的方法，主要改進在于電池的電解液中加入包括穩(wěn)定劑和氣體消除劑的添加劑，電池的化成過程中控制溫度為5～60℃，化成充電采用先小后大的3～6段階梯電流，電流區(qū)間為0.02C～1C，各階段充電時間為1～4小時，上限電壓為1.9～3.2V。該方法采用完善、合理的化成工藝，通過電解液添加劑，有效解決電池脹氣問題，并抑制正負極基體的腐蝕，從而提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能和倍率性能，達到動力鋰電池的要求。
文檔編號H01M10/058GK102903958SQ20121039578
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者張益明 申請人:雙登集團股份有限公司