本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域,具體地,涉及一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極中的應(yīng)用、一種鋰離子電池電極漿料、一種添加劑漿料、一種鋰離子電池正極或負(fù)極及其制備方法和一種鋰離子電池。
背景技術(shù):
鋰離子電池是新一代的綠色高能電池,具有電壓高、能量密度大、壽命長、自放電小、無記憶效應(yīng)、工作溫度范圍寬等眾多優(yōu)點(diǎn),在小型移動能源領(lǐng)域(例如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等)、大型移動能源領(lǐng)域(例如插電式混合動力車、純電動車等)和固定能源領(lǐng)域(例如儲能電站、UPS等),都有著廣泛的應(yīng)用前景。
鋰離子電池電壓高也意味著在荷電狀態(tài)下,電池的正、負(fù)極具有較大的電勢差,也就意味著負(fù)極還原性更強(qiáng),正極氧化性更強(qiáng),熱穩(wěn)定性更差。特別是對于采用鈷酸鋰、鋰鎳鈷鋁氧、鋰鎳鈷錳氧等高電壓正極材料的電池而言,在過充、針刺、擠壓等濫用情況下常常會因為熱失控引起起火甚至爆炸,存在著嚴(yán)重的安全隱患。
除此之外,與采用不可燃且具有阻燃作用的水做電解液溶劑的傳統(tǒng)的鉛酸、堿性電池相比,商用鋰離子電池通常采用可燃的碳酸酯類有機(jī)溶劑做電解液溶劑,或凝膠類聚合物做電解質(zhì),在濫用條件下,會進(jìn)一步擴(kuò)大安全事故的后果。
現(xiàn)有的鋰離子電池的安全隱患阻礙了對鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用,因此,研發(fā)一種安全性大幅提高的鋰離子電池,具有重要的現(xiàn)實意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池安全性低、存在嚴(yán)重安全隱患的缺陷,提供一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極中的應(yīng)用、一種鋰離子電池電極漿料、一種添加劑漿料、一種鋰離子電池正極或負(fù)極及其制備方法和一種鋰離子電池。
為了實現(xiàn)上述目的,第一方面,本發(fā)明提供了一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極中的應(yīng)用,所述添加劑為M(OH)a,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硅和硼中的至少一種元素,a>0。
第二方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電極漿料,所述電極漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑、溶劑和任選的增稠劑,以所述活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),所述添加劑的含量為0.05-42重量%;所述添加劑為M(OH)a,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硅和硼中的至少一種元素,a>0。
第三方面,本發(fā)明提供了一種添加劑漿料,所述添加劑漿料包括粘結(jié)劑、添加劑、溶劑和任選的導(dǎo)電劑,以所述添加劑的重量為基準(zhǔn),所述粘結(jié)劑以干基計的含量為0.5-11重量%,所述溶劑的含量為90-410重量%,所述導(dǎo)電劑的含量為0-11重量%;所述添加劑為M(OH)a,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硅和硼中的至少一種元素,a>0。
第四方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極或負(fù)極,所述鋰離子電池正極或負(fù)極包括集流體及位于集流體上的電極敷料,所述電極敷料含有活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑和任選的增稠劑,所述添加劑為M(OH)a,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硅和硼中的至少一種元素,a>0。
第五方面,本發(fā)明提供了一種制備鋰離子電池正極或負(fù)極的方法,所述方法包括:將本發(fā)明所述的鋰離子電池電極漿料涂覆在集流體上,烘干;或者包括:
(1)將本發(fā)明所述的添加劑漿料涂覆在集流體上,烘干,得到添加劑涂覆的集流體;
(2)配制活性物質(zhì)漿料,所述活性物質(zhì)漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和任選的增稠劑,然后將所述活性物質(zhì)漿料涂覆在步驟(1)得到的添加劑涂覆的集流體上,烘干;或者包括:
(1)配制活性物質(zhì)漿料,所述活性物質(zhì)漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和任選的增稠劑,然后將所述活性物質(zhì)漿料涂覆在集流體上,烘干,得到電極極片;
(2)將本發(fā)明所述的添加劑漿料涂覆在步驟(1)得到的電極極片上,烘干。
第六方面,本發(fā)明提供了本發(fā)明上述的方法制備得到的鋰離子電池正極或負(fù)極。
第七方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池,所述鋰離子電池包括電池殼體以及位于電池殼體內(nèi)部的電芯組件和電解液,所述電芯組件包括正極、負(fù)極和隔膜,且所述正極為本發(fā)明所述的鋰離子電池正極,和/或所述負(fù)極為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極。
本發(fā)明的發(fā)明人在研究中創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn),將本發(fā)明所述的添加劑用于制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極,能夠明顯提高由此制備得到的鋰離子電池的安全性。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。
具體實施方式
以下對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是,此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。
在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值,這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數(shù)值范圍來說,各個范圍的端點(diǎn)值之間、各個范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間,以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數(shù)值范圍,這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。
第一方面,本發(fā)明提供了一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極中的應(yīng)用,所述添加劑為M(OH)a,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硅和硼中的至少一種元素,a>0。
其中,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是,M(OH)a中,a的選擇符合相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計量比原則。
本發(fā)明的應(yīng)用中,優(yōu)選情況下,添加劑中,所述IIA族金屬元素為Be和/或Mg,所述IB族金屬元素為Cu,所述IIB族金屬元素為Zn,所述IIIB族金屬元素為Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一種,所述IVB族金屬元素為Ti和/或Zr,所述VB族金屬元素為V和/或Nb,所述VIB族金屬元素為Cr和/或Mo,所述VIIB族金屬元素為Mn,所述VIII族金屬元素為Fe、Co和Ni中的至少一種,所述IIIA族金屬元素為Al,所述IVA族金屬元素為Sn,所述VA族金屬元素為Bi和/或Sb。
本發(fā)明的應(yīng)用中,添加劑可以為前述各種氫氧化物中一種或多種,可以是晶態(tài),也可以是非晶態(tài)。為了進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性,優(yōu)選地,添加劑為氫氧化鋁、原硅酸和氫氧化鈦中的至少一種。
本發(fā)明的應(yīng)用中,在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極的方法中,對于前述添加劑的具體應(yīng)用方式或引入方式?jīng)]有特別的限定,只要在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極的過程中應(yīng)用了本發(fā)明所述的添加劑即屬于該相應(yīng)添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極中的應(yīng)用。其中,優(yōu)選情況下,在正極或負(fù)極中,以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為0.05-25重量%,鑒于電池能量密度和電池綜合性能考慮,進(jìn)一步優(yōu)選為2-14重量%,更優(yōu)選為5-9重量%。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是,電極敷料的干重是指涂覆在集流體上的所有漿料烘干后得到的物質(zhì)的重量。
本發(fā)明的應(yīng)用中,對于添加劑的單個顆?;驁F(tuán)聚體尺寸沒有特別要求,但從便于分散的角度來說,添加劑的尺寸優(yōu)選為300微米以下,更優(yōu)選為30微米以下。
第二方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電極漿料,所述電極漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑、溶劑和任選的增稠劑,以所述活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),所述添加劑的含量為0.05-42重量%;所述添加劑為M(OH)a,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硅和硼中的至少一種元素,a>0。
優(yōu)選地,以所述活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),所述添加劑的含量為2-18重量%,進(jìn)一步優(yōu)選為6-11重量%。
本發(fā)明的鋰離子電池電極漿料中,優(yōu)選情況下,添加劑中,所述IIA族金屬元素為Be和/或Mg,所述IB族金屬元素為Cu,所述IIB族金屬元素為Zn,所述IIIB族金屬元素為Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一種,所述IVB族金屬元素為Ti和/或Zr,所述VB族金屬元素為V和/或Nb,所述VIB族金屬元素為Cr和/或Mo,所述VIIB族金屬元素為Mn,所述VIII族金屬元素為Fe、Co和Ni中的至少一種,所述IIIA族金屬元素為Al,所述IVA族金屬元素為Sn,所述VA族金屬元素為Bi和/或Sb。
本發(fā)明的鋰離子電池電極漿料中,為了進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性,優(yōu)選地,所述添加劑為氫氧化鋁、原硅酸和氫氧化鈦中的至少一種。
本發(fā)明的鋰離子電池電極漿料中,對于添加劑的單個顆?;驁F(tuán)聚體尺寸沒有特別要求,但從便于分散的角度來說,添加劑的尺寸優(yōu)選為300微米以下,更優(yōu)選為30微米以下。
其中,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是,本發(fā)明所述的鋰離子電池電極漿料可以為鋰離子電池正極漿料,也可以為鋰離子電池負(fù)極漿料。在鋰離子電池正極漿料或鋰離子電池負(fù)極漿料中,對于活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和增稠劑的種類選擇和用量沒有特別的限定,可以分別為本領(lǐng)域相應(yīng)組分的常規(guī)的種類選擇和用量,出于電池能量密度和電池綜合性能的考慮,優(yōu)選情況下,以所述活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),所述粘結(jié)劑以干基計的含量為0.5-5.5重量%,所述導(dǎo)電劑的含量為0.5-5.5重量%,所述溶劑的含量為50-210重量%,所述增稠劑的含量為0-3重量%。增稠劑一般在鋰離子電池正極漿料中不使用,而在鋰離子電池負(fù)極漿料中使用,以活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),含量為0.5-3重量%。
鋰離子電池正極漿料中,對于正極活性物質(zhì)沒有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種正極活性物質(zhì),優(yōu)選情況下,正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰、鋰鎳氧、鋰鎳鈷氧、鋰鎳鈷鋁氧、鋰鎳鈷錳氧、鋰鎳錳氧、錳酸鋰、釩酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰、磷酸錳鐵鎳鋰、磷酸錳鐵鈷鋰、磷酸錳鐵鎳鈷鋰、磷酸釩鋰和硅酸鐵鋰中的至少一種。
鋰離子電池負(fù)極漿料中,對于負(fù)極活性物質(zhì)沒有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種負(fù)極活性物質(zhì),優(yōu)選情況下,負(fù)極活性物質(zhì)為石墨、鈦酸鋰、硅、硬碳、錫和氧化錫中的至少一種。
鋰離子電池正極漿料和鋰離子電池負(fù)極漿料中,對于粘結(jié)劑沒有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種粘結(jié)劑,優(yōu)選情況下,粘結(jié)劑為聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠、纖維素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烴、氟化橡膠和聚胺酯中的至少一種,纖維素基聚合物可以選自甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素和羥丙基乙基纖維素中的一種或幾種。前述粘結(jié)劑為聚合物時,各聚合物的數(shù)均分子量一般為30-150萬。
鋰離子電池正極漿料和鋰離子電池負(fù)極漿料中,對于導(dǎo)電劑沒有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種導(dǎo)電劑,優(yōu)選情況下,導(dǎo)電劑為科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維(VGCF)、微晶石墨和導(dǎo)電碳黑(Super-P)中的至少一種。
對于溶劑沒有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種溶劑,優(yōu)選情況下,溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)、去離子水、四氫呋喃、二甲基亞砜、乙醇和異丙醇中的至少一種。其中,進(jìn)一步優(yōu)選地,在鋰離子電池正極漿料中,溶劑為N-甲基吡咯烷酮;在鋰離子電池負(fù)極漿料中,溶劑為去離子水和/或N-甲基吡咯烷酮。
其中,增稠劑多應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極漿料中,在鋰離子電池正極漿料中是否添加增稠劑可以根據(jù)實際應(yīng)用情況進(jìn)行選擇,具體選擇為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知,優(yōu)選情況下,增稠劑為羧甲基纖維素鈉(CMC)、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一種。
其中,對于本發(fā)明的鋰離子電池電極漿料的制備方法,沒有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種方法,只要能夠?qū)⒑星笆鼋M分的漿料混合均勻即可,例如,含有活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑、溶劑和任選的增稠劑的漿料可以通過先將粘結(jié)劑和溶劑混合,得到混合液,然后將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、添加劑和任選的增稠劑與混合液進(jìn)行混合,或者可以通過將增稠劑或粘結(jié)劑和溶劑混合,得到混合液,然后將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、添加劑和粘結(jié)劑或增稠劑與混合液進(jìn)行混合。
第三方面,本發(fā)明提供了一種添加劑漿料,所述添加劑漿料包括粘結(jié)劑、添加劑、溶劑和任選的導(dǎo)電劑,以所述添加劑的重量為基準(zhǔn),所述粘結(jié)劑以干基計的含量為0.5-11重量%,所述溶劑的含量為90-410重量%,所述導(dǎo)電劑的含量為0-11重量%;所述添加劑為M(OH)a,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硅和硼中的至少一種元素,a>0。
本發(fā)明的添加劑漿料中,優(yōu)選情況下,添加劑中,所述IIA族金屬元素為Be和/或Mg,所述IB族金屬元素為Cu,所述IIB族金屬元素為Zn,所述IIIB族金屬元素為Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一種,所述IVB族金屬元素為Ti和/或Zr,所述VB族金屬元素為V和/或Nb,所述VIB族金屬元素為Cr和/或Mo,所述VIIB族金屬元素為Mn,所述VIII族金屬元素為Fe、Co和Ni中的至少一種,所述IIIA族金屬元素為Al,所述IVA族金屬元素為Sn,所述VA族金屬元素為Bi和/或Sb。
本發(fā)明的添加劑漿料中,為了進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性,優(yōu)選地,添加劑為氫氧化鋁、原硅酸和氫氧化鈦中的至少一種。
本發(fā)明的添加劑漿料中,對于添加劑的單個顆?;驁F(tuán)聚體尺寸沒有特別要求,但從便于分散的角度來說,添加劑的尺寸優(yōu)選為300微米以下,更優(yōu)選為30微米以下。
在添加劑漿料中,對于粘結(jié)劑、溶劑和任選的導(dǎo)電劑的種類選擇沒有特別的限定,可以分別為本領(lǐng)域相應(yīng)組分的常規(guī)的種類選擇,優(yōu)選情況下,粘結(jié)劑為聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠、纖維素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烴、氟化橡膠和聚胺酯中的至少一種,纖維素基聚合物可以選自甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素和羥丙基乙基纖維素中的一種或幾種。前述粘結(jié)劑為聚合物時,各聚合物的數(shù)均分子量一般為30-150萬。
添加劑漿料中,優(yōu)選情況下,溶劑為N-甲基吡咯烷酮、去離子水、四氫呋喃、二甲基亞砜、乙醇和異丙醇中的至少一種。其中,進(jìn)一步優(yōu)選地,溶劑為N-甲基吡咯烷酮和/或去離子水。
添加劑漿料中,加入導(dǎo)電劑可以用來提高涂層的導(dǎo)電性,優(yōu)選情況下,導(dǎo)電劑為科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維、微晶石墨和導(dǎo)電碳黑中的至少一種。
其中,對于本發(fā)明的添加劑漿料的制備方法,沒有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種方法,只要能夠?qū)⒑星笆鼋M分的漿料混合均勻即可,例如,含有粘結(jié)劑、添加劑、溶劑和任選的導(dǎo)電劑的漿料可以通過先將粘結(jié)劑和溶劑混合,得到混合液,然后將添加劑、任選的導(dǎo)電劑與混合液進(jìn)行混合。
第四方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極或負(fù)極,所述鋰離子電池正極或負(fù)極包括集流體及位于集流體上的電極敷料,所述電極敷料含有活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑和任選的增稠劑,所述添加劑為M(OH)a,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硅和硼中的至少一種元素,a>0。
本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,優(yōu)選情況下,添加劑中,所述IIA族金屬元素為Be和/或Mg,所述IB族金屬元素為Cu,所述IIB族金屬元素為Zn,所述IIIB族金屬元素為Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一種,所述IVB族金屬元素為Ti和/或Zr,所述VB族金屬元素為V和/或Nb,所述VIB族金屬元素為Cr和/或Mo,所述VIIB族金屬元素為Mn,所述VIII族金屬元素為Fe、Co和Ni中的至少一種,所述IIIA族金屬元素為Al,所述IVA族金屬元素為Sn,所述VA族金屬元素為Bi和/或Sb。
本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,為了進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性,優(yōu)選地,所述添加劑為氫氧化鋁、原硅酸和氫氧化鈦中的至少一種。
本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,對于活性物質(zhì)沒有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種活性物質(zhì),優(yōu)選情況下,所述活性物質(zhì)為正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì),所述正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰、鋰鎳氧、鋰鎳鈷氧、鋰鎳鈷鋁氧、鋰鎳鈷錳氧、鋰鎳錳氧、錳酸鋰、釩酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰、磷酸錳鐵鎳鋰、磷酸錳鐵鈷鋰、磷酸錳鐵鎳鈷鋰、磷酸釩鋰和硅酸鐵鋰中的至少一種,所述負(fù)極活性物質(zhì)為石墨、鈦酸鋰、硅、硬碳、錫和氧化錫中的至少一種。
本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,對于粘結(jié)劑沒有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種粘結(jié)劑,優(yōu)選情況下,粘結(jié)劑為聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠、纖維素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烴、氟化橡膠和聚胺酯中的至少一種。
本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,對于導(dǎo)電劑沒有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種導(dǎo)電劑,優(yōu)選情況下,導(dǎo)電劑為科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維、微晶石墨和導(dǎo)電碳黑中的至少一種。
本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,如前所述,鋰離子電池負(fù)極中一般含有增稠劑,優(yōu)選情況下,增稠劑為羧甲基纖維素鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一種。
本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,為了進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性同時兼顧電池能量密度和電池綜合性能,優(yōu)選地,以電極敷料的干重為基準(zhǔn),所述添加劑的含量為0.05-25重量%,進(jìn)一步優(yōu)選為2-14重量%,更進(jìn)一步優(yōu)選為5-9重量%。
第五方面,本發(fā)明提供了一種制備鋰離子電池正極或負(fù)極的方法,所述方法包括:將本發(fā)明所述的鋰離子電池電極漿料涂覆在集流體上,烘干;或者包括:
(1)將本發(fā)明所述的添加劑漿料涂覆在集流體上,烘干,得到添加劑涂覆的集流體;
(2)配制活性物質(zhì)漿料,所述活性物質(zhì)漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和任選的增稠劑,然后將所述活性物質(zhì)漿料涂覆在步驟(1)得到的添加劑涂覆的集流體上,烘干;或者包括:
(1)配制活性物質(zhì)漿料,所述活性物質(zhì)漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和任選的增稠劑,然后將所述活性物質(zhì)漿料涂覆在集流體上,烘干,得到電極極片;
(2)將本發(fā)明所述的添加劑漿料涂覆在步驟(1)得到的電極極片上,烘干。
其中,鋰離子電池正極中,對于集流體沒有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種正極集流體,例如正極集流體可以為鋁箔。
其中,鋰離子電池負(fù)極中,對于集流體沒有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種負(fù)極集流體,例如負(fù)極集流體可以為銅箔。
其中,對于各步驟中涂覆的方法沒有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種方法,此為本領(lǐng)域技術(shù)人所熟知,在此不再贅述。
其中,優(yōu)選情況下,用于鋰離子電池正極的活性物質(zhì)漿料中,所述漿料包括正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和溶劑,以所述活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),所述粘結(jié)劑以干基計的含量為0.5-5.5重量%,所述導(dǎo)電劑的含量為0.5-5.5重量%,所述溶劑的含量為50-210重量%。
優(yōu)選情況下,用于鋰離子電池負(fù)極的活性物質(zhì)漿料中,所述漿料包括負(fù)極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和增稠劑,以所述活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),所述粘結(jié)劑以干基計的含量為0.5-5.5重量%,所述導(dǎo)電劑的含量為0.5-5.5重量%,所述增稠劑含量為0.5-3重量%,所述溶劑的含量為50-210重量%。
其中,前述各種正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和增稠劑的具體種類選擇,均可參見前文相應(yīng)內(nèi)容,在此不再贅述。且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是,在制備鋰離子電池正極或負(fù)極時,使用各自對應(yīng)的集流體和活性物質(zhì)漿料。
其中,對于烘干的方法沒有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種方法,優(yōu)選情況下,烘干的條件包括:溫度為80-180℃。
第六方面,本發(fā)明提供了所述方法制備得到的鋰離子電池正極或負(fù)極。
第七方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池,所述鋰離子電池包括電池殼體以及位于電池殼體內(nèi)部的電芯組件和電解液,所述電芯組件包括正極、負(fù)極和隔膜,且所述正極為本發(fā)明所述的鋰離子電池正極,和/或所述負(fù)極為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極。
本發(fā)明的鋰離子電池中,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是,正極和負(fù)極中的至少一個電極為添加有本發(fā)明所述添加劑后制備得到的正極或負(fù)極,即,正極為本發(fā)明所述的鋰離子電池正極,或者負(fù)極為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極,或者,正極和負(fù)極同時分別為本發(fā)明所述的鋰離子電池正極和負(fù)極。
本發(fā)明的鋰離子電池中,形成鋰離子電池的隔膜和電解液可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的隔膜和非水電解液。
其中,隔膜設(shè)置于正極和負(fù)極之間,它具有電絕緣性能和液體保持性能,并使電芯組件和非水電解液一起容納在電池殼中。隔膜可以為本領(lǐng)域常用的各種隔膜,如高分子聚合物微孔薄膜,包括聚丙稀微孔薄膜和聚丙稀與聚乙烯的多層復(fù)合微孔薄膜。隔膜的位置、性質(zhì)和種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知,在此不再贅述。
其中,非水電解液為電解質(zhì)鋰鹽和非水溶劑的混合溶液,對它沒有特別限定,可以使用本領(lǐng)域常規(guī)的非水電解液。比如電解質(zhì)鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、鹵化鋰、氯鋁酸鋰及氟烴基磺酸鋰中的一種或幾種。非水溶劑選用鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯混合溶液,其中鏈狀酸酯可以為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機(jī)酯類中的至少一種,環(huán)狀酸酯可以為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、γ-丁內(nèi)酯(γ-BL)、磺內(nèi)酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機(jī)酯類中的至少一種。電解液的注入量一般為5-8克/安時,電解液的濃度一般為0.8-1.2摩爾/升。
本發(fā)明的鋰離子電池中,對于電池殼體沒有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種電池殼體,此為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知,在此不再贅述。
本發(fā)明的鋰離子電池中,制備電池的方法為本領(lǐng)域的常用方法,一般來說,將正極和負(fù)極與隔膜構(gòu)成一個電芯組件,將得到的電芯組件和非水電解液密封在電池殼中,即可得到鋰離子電池。具體方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知,在此不再贅述。
實施例
以下將通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述,但并不因此限制本發(fā)明,如無特別說明,所用的材料均可通過商購獲得,所用的方法均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2購自上海杉杉科技有限公司。
鈷酸鋰LiCoO2購自天津巴莫科技股份有限公司。
鋰鎳鈷鋁氧LiNi0.8Co0.15Al0.05O2購自日本戶田工業(yè)株式會社。
Pvdf粘結(jié)劑HSV900購自法國阿科瑪公司。
PTFE乳液粘結(jié)劑D210固含量為60%,購自日本大金工業(yè)株式會社。
導(dǎo)電劑Super-P購自瑞士特密高公司。
天然石墨購自深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司。
增稠劑CMC購自日本第一工業(yè)制藥株式會社。
丁苯橡膠乳膠粘結(jié)劑固含量為50%,購自日本瑞翁株式會社。
氫氧化鋁的制備方法包括:將37.5kg九水硝酸鋁溶解在100kg去離子水中,制得硝酸鋁溶液,在攪拌條件下,向硝酸鋁溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鋁沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鋁(Al(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為120nm。
氫氧化硅的制備方法包括:將21.2kg五水偏硅酸鈉加入200kg去離子水中攪拌溶解,得到偏硅酸鈉溶液。在280rpm強(qiáng)力攪拌下,向偏硅酸鈉溶液中快速加入15重量%的稀硝酸,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,反應(yīng)結(jié)束后得到原硅酸(氫氧化硅)沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸鈉,并用異丙醇置換水,最后通過噴霧干燥得到干燥的原硅酸(Si(OH)4)粉末,測得其中粒徑D50為100nm。
氫氧化鈦的制備方法包括:將16kg氫氧化鈉加入200kg去離子水中溶解,得到氫氧化鈉溶液,在0℃水浴、300rpm強(qiáng)力攪拌的條件下,將19kg四氯化鈦液體緩慢加入氫氧化鈉溶液中,控制加四氯化鈦時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鈦沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的氯化鈉,并加入異丙醇置換水,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鈦(Ti(OH)4)顆粒,測得其中粒徑D50為60nm。
氫氧化釔的制備方法包括:將38.3kg六水硝酸釔溶解在100kg去離子水中,制得硝酸釔溶液,在攪拌條件下,向硝酸釔溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化釔沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化釔(Y(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為130nm。
氫氧化鈧的制備方法包括:將33.9kg六水硝酸鈧?cè)芙庠?00kg去離子水中,制得硝酸鈧?cè)芤?,在攪拌條件下,向硝酸鈧?cè)芤褐兄鸩郊尤胭|(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鈧沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鈧(Sc(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為150nm。
氫氧化鋯的制備方法包括:將16kg氫氧化鈉加入200kg去離子水中溶解,得到氫氧化鈉溶液,在0℃水浴、320rpm強(qiáng)力攪拌的條件下,將23.3kg四氯化鋯粉末緩慢加入氫氧化鈉溶液中,控制加四氯化鋯粉末時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鋯沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的氯化鈉,并加入異丙醇置換水,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鋯(Zr(OH)4)顆粒,測得其中粒徑D50為230nm。
氫氧化釩的制備方法包括:將12kg氫氧化鈉加入200kg去離子水中溶解,得到氫氧化鈉溶液,在0℃水浴、氮?dú)獗Wo(hù)、350rpm強(qiáng)力攪拌的條件下,將15.7kg三氯化釩粉末緩慢加入氫氧化鈉溶液中,控制加三氯化釩粉末時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化釩沉淀。在氮?dú)獗Wo(hù)下,將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的氯化鈉,并加入異丙醇置換水,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化釩(V(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為360nm。
氫氧化鑭的制備方法包括:將43.3kg六水硝酸鑭溶解在200kg去離子水中,制得硝酸鑭溶液,在攪拌條件下,向硝酸鑭溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鑭沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鑭(La(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為390nm。
氫氧化鈰的制備方法包括:將43.4kg六水硝酸鈰溶解在150kg去離子水中,制得硝酸鈰溶液,在攪拌條件下,向硝酸鈰溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鈰沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鈰(Ce(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為680nm。
氫氧化釹的制備方法包括:將43.8kg六水硝酸釹溶解在150kg去離子水中,制得硝酸釹溶液,在攪拌條件下,向硝酸釹溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化釹沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化釹(Nd(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為600nm。
氫氧化釤的制備方法包括:將44.4kg六水硝酸釤溶解在150kg去離子水中,制得硝酸釤溶液,在攪拌條件下,向硝酸釤溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化釤沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化釤(Sm(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為510nm。
氫氧化釓的制備方法包括:將45.1kg六水硝酸釓溶解在150kg去離子水中,制得硝酸釓溶液,在攪拌條件下,向硝酸釓溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化釓沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化釓(Gd(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為450nm。
氫氧化鉺的制備方法包括:將44.3kg五水硝酸鉺溶解在150kg去離子水中,制得硝酸鉺溶液,在攪拌條件下,向硝酸鉺溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鉺沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鉺(Er(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為220nm。
氫氧化鈮的制備方法包括:將9.29kg金屬鈮溶解于由32kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的濃硝酸和50kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的氫氟酸組成的混合溶液中,制得鈮液,在攪拌條件下,向鈮液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鈮沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸和氫氟酸,再通過噴霧干燥將游離水去除,最終得到干燥的中粒徑D50為1.1μm的氫氧化鈮(Nb(OH)5)粉末。
氫氧化鉻的制備方法包括:將40.0kg九水硝酸鉻溶解在150kg去離子水中,制得硝酸鉻溶液,在攪拌條件下,向硝酸鉻溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鉻沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鉻(Cr(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為100nm。
氫氧化鉬的制備方法包括:在攪拌條件下,將25.6kg三水三氯化鉬溶解在250kg無水乙醇中,得到澄清溶液,在攪拌條件下,向該澄清溶液中逐步加入21.5kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鉬沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的氯化銨,并用異丙醇置換水,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鉬(Mo(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為190nm。
氫氧化亞錳的制備方法包括:將35.8kg的50重量%硝酸亞錳水溶液用150kg去離子水稀釋,制得硝酸亞錳溶液,在攪拌及氮?dú)獗Wo(hù)的條件下,向硝酸亞錳溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化亞錳沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化亞錳(Mn(OH)2)粉末,測得其中粒徑D50為840nm。
氫氧化鐵的制備方法包括:將40.4kg九水硝酸鐵用150kg去離子水溶解,制得硝酸鐵溶液,在260rpm強(qiáng)力攪拌的條件下,向硝酸鐵溶液中快速加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為11,反應(yīng)結(jié)束后得到沉淀。將該沉淀用去離子水快速洗滌以去除其中的硝酸銨和氨水,并用異丙醇置換水,通過噴霧干燥得到氫氧化鐵(Fe(OH)3)粉末,測得其中粒徑D50為190nm。
氫氧化鈷的制備方法包括:將29.1kg六水硝酸亞鈷用150kg去離子水溶解,制得硝酸亞鈷溶液,在攪拌及氮?dú)獗Wo(hù)的條件下,向硝酸亞鈷溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化亞鈷沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化亞鈷(Co(OH)2)粉末,測得其中粒徑D50為640nm。
氫氧化鎳的制備方法包括:將29.1kg六水硝酸亞鎳用150kg去離子水溶解,制得硝酸亞鎳溶液,在攪拌及氮?dú)獗Wo(hù)的條件下,向硝酸亞鎳溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化亞鎳沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化亞鎳(Ni(OH)2),測得其中粒徑D50為550nm。
氫氧化錫的制備方法包括:將35.1kg五水四氯化錫溶解在200kg無水乙醇中,得到澄清溶液,在攪拌條件下,向該澄清溶液中逐步加入28.6kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化錫沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的氯化銨,并用異丙醇置換水,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化錫(Sn(OH)4)顆粒,測得其中粒徑D50為80nm。
氫氧化鉍的制備方法包括:將48.5kg五水硝酸鉍加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的200kg稀硝酸水溶液中溶解,制得硝酸鉍溶液,在320rpm強(qiáng)力攪拌條件下,將硝酸鉍溶液快速加入至26kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水中,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鉍沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨和氨水,并通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鉍(Bi(OH)3),測得其中粒徑D50為3.7μm。
氫氧化銻的制備方法包括:在攪拌條件下,將22.8kg三氯化銻溶解在250kg無水乙醇中,得到澄清溶液,在攪拌條件下,向該澄清溶液中逐步加入21.5kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化銻沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的氯化銨,并用異丙醇置換水,最后通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化銻(Sb(OH)3)顆粒,測得其中粒徑D50為80nm。
氫氧化硼按如下方法制備:將6.18kg硼酸加入150kg去離子水中溶解,制得硼酸溶液,將該溶液噴霧干燥得到干燥的硼酸(B(OH)3)粉末,測得其中粒徑D50為12.4μm。
氫氧化鈹?shù)闹苽浞椒òǎ簩?8.7kg三水硝酸鈹用100kg去離子水溶解,制得硝酸鈹溶液,在攪拌條件下,向硝酸鈹溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鈹沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鈹(Be(OH)2),測得其中粒徑D50為3.5μm。
氫氧化鎂的制備方法包括:將25.6kg六水硝酸鎂用100kg去離子水溶解,制得硝酸鎂溶液,在攪拌條件下,向硝酸鎂溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鎂沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鎂(Mg(OH)2),測得其中粒徑D50為2.8μm。
氫氧化銅的制備方法包括:將24.2kg三水硝酸銅用100kg去離子水溶解,制得硝酸銅溶液,在攪拌條件下,向硝酸銅溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化銅沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化銅(Cu(OH)2),測得其中粒徑D50為3.2μm。
氫氧化鋅的制備方法包括:將29.7kg六水硝酸鋅用100kg去離子水溶解,制得硝酸鋅溶液,在攪拌條件下,向硝酸鋅溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時間為2小時,反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鋅沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過噴霧干燥得到干燥的氫氧化鋅(Zn(OH)2),測得其中粒徑D50為3.9μm。
實施例1
(1)電池正極極片制備
將21750g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、750g粘結(jié)劑HSV900、750g導(dǎo)電劑Super-P和1750g氫氧化鋁(Al(OH)3)粉末添加劑混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P、氫氧化鋁(Al(OH)3)粉末添加劑與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;
將該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為335.4g/m2(敷料雙面面密度以烘干后的重量計,下同,且以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為7重量%),然后在110℃下烘干,得到正極極片。
(2)電池負(fù)極極片制備
將12285g天然石墨負(fù)極材料、195g增稠劑CMC、130g導(dǎo)電劑Super-P和780g丁苯橡膠乳膠粘結(jié)劑混合,具體方法為:先以12500g去離子水為溶劑,將增稠劑CMC溶解,并在攪拌下分別將丁苯橡膠乳膠粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑Super-P、天然石墨負(fù)極材料與上述增稠劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的負(fù)極漿料;
將該負(fù)極漿料均勻涂覆在厚度為18μm的銅箔上,涂覆寬度為164mm,敷料雙面面密度為164.1g/m2(以烘干后的重量計,下同),然后在100℃下烘干,得到負(fù)極極片。
(3)單體電池的裝配
將正極極片裁剪成120mm×160mm的尺寸作為正極,將負(fù)極極片裁剪成125mm×164mm的尺寸作為負(fù)極,以聚丙烯膜為隔膜,組裝成電芯組件,放入軟包鋁塑膜電池殼體中,并將正負(fù)極極耳分別與鋁塑膜焊接在一起,過程中保證極耳與電池殼體的絕緣,經(jīng)過核算,正極活性物質(zhì)鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的重量約為191g,負(fù)極活性物質(zhì)天然石墨的重量約為104g,電池的標(biāo)稱容量為30Ah。隨后將LiPF6按1摩爾/升的濃度溶解在EC/DMC=1:1(體積比)的混合溶劑中形成非水電解液,在氮?dú)鈿夥毡Wo(hù)下將160g此電解液注入上述電池半成品中,并將電池封口。將該電池在45℃的條件下陳化48小時,之后以0.6A的電流充電至4.00V,再在45℃的條件下二次陳化48小時,最后在氮?dú)鈿夥毡Wo(hù)下將電池中產(chǎn)生的氣體抽出并將電池二次封口,得到鋰離子電池A1。
實施例2
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A2,不同的是,步驟(1)中,電池正極極片的制備方法如下:
將21750g鋰鎳鈷鋁氧LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正極材料、1250g PTFE乳液粘結(jié)劑D210、750g導(dǎo)電劑乙炔黑混合,具體方法為:先以25000g去離子水為溶劑,將PTFE乳液粘結(jié)劑D210分散,得到乳液,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷鋁氧LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正極材料、導(dǎo)電劑乙炔黑與上述粘結(jié)劑的乳液混合,之后攪拌形成均勻的漿料;
將該漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為311.9g/m2(以烘干后的重量計),然后在100℃下烘干,得到正極極片;
將1000g原硅酸Si(OH)4粉末添加劑、75g PTFE乳液粘結(jié)劑D210混合,具體方法為:先以2500g去離子水為溶劑,將PTFE乳液粘結(jié)劑D210分散,得到乳液,并在攪拌下將原硅酸Si(OH)4粉末添加劑與上述粘結(jié)劑的乳液混合,之后攪拌形成均勻的添加劑漿料;
將該添加劑漿料均勻涂覆在上述正極極片表面,涂覆寬度為162mm,以覆蓋住活性物質(zhì),敷料雙面面密度為24.6g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量7重量%),然后在100℃下烘干,得到表面涂覆有添加劑的正極極片。
實施例3
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A3,不同的是,步驟(1)中,電池正極極片的制備方法如下:
將1000g氫氧化鈦Ti(OH)4粉末添加劑、45g導(dǎo)電劑Super-P、45g粘結(jié)劑HSV900混合,具體方法為:先以2500g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下將氫氧化鈦Ti(OH)4粉末添加劑、導(dǎo)電劑Super-P與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的添加劑漿料;
將該添加劑漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為162mm,敷料雙面面密度為25.8g/m2(以烘干后的重量計),然后在120℃下烘干,得到添加劑涂覆的鋁箔;
將21750g鈷酸鋰LiCoO2正極材料、750g粘結(jié)劑HSV900、750g導(dǎo)電劑碳納米管混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鈷酸鋰LiCoO2正極材料、導(dǎo)電劑碳納米管與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的活性物質(zhì)漿料;
將該活性物質(zhì)漿料均勻涂覆在添加劑涂覆的鋁箔表面,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為311.9g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為7重量%),然后在120℃下烘干,得到鋁箔經(jīng)過添加劑涂覆的正極極片。
實施例4
(1)電池正極極片制備
將21750g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、750g粘結(jié)劑HSV900、750g導(dǎo)電劑Super-P混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;
將該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為311.9g/m2(以烘干后的重量計),然后在110℃下烘干,得到正極極片。
(2)電池負(fù)極極片制備
將11425g天然石墨負(fù)極材料、181g增稠劑CMC、121g導(dǎo)電劑Super-P、725g丁苯橡膠乳膠粘結(jié)劑和910g氫氧化鋁(Al(OH)3)粉末添加劑混合,具體方法為:先以13500g去離子水為溶劑,將增稠劑CMC溶解,并在攪拌下分別將丁苯橡膠乳膠粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑Super-P、天然石墨負(fù)極材料、氫氧化鋁粉末添加劑與上述增稠劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的負(fù)極漿料;
將該負(fù)極漿料均勻涂覆在厚度為18μm的銅箔上,涂覆寬度為164mm,敷料雙面面密度為176.5g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為7重量%),然后在100℃下烘干,得到負(fù)極極片。
(3)單體電池的裝配
將正極極片裁剪成120mm×160mm的尺寸作為正極,將負(fù)極極片裁剪成125mm×164mm的尺寸作為負(fù)極,以聚丙烯膜為隔膜,組裝成電芯組件,放入軟包鋁塑膜電池殼體中,并將正負(fù)極極耳分別與鋁塑膜焊接在一起,過程中保證極耳與電池殼體的絕緣,經(jīng)過核算,正極活性物質(zhì)鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的重量約為191g,負(fù)極活性物質(zhì)天然石墨的重量約為104g,電池的標(biāo)稱容量為30Ah。隨后將LiPF6按1摩爾/升的濃度溶解在EC/DMC=1:1(體積比)的混合溶劑中形成非水電解液,在氮?dú)鈿夥毡Wo(hù)下將160g此電解液注入上述電池半成品中,并將電池封口。將該電池在45℃的條件下陳化48小時,之后以0.6A的電流充電至4.00V,再在45℃的條件下二次陳化48小時,最后在氮?dú)鈿夥毡Wo(hù)下將電池中產(chǎn)生的氣體抽出并將電池二次封口,得到鋰離子電池A4。
實施例5
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A5,不同的是,步驟(1)中,將22220g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、765g粘結(jié)劑HSV900、765g導(dǎo)電劑Super-P和1250g氫氧化鋁(Al(OH)3)粉末添加劑混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P、氫氧化鋁(Al(OH)3)粉末添加劑與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;
將該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為328.3g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為5重量%),然后在110℃下烘干,得到正極極片。
實施例6
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A6,不同的是,步驟(1)中,將21282g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、734g粘結(jié)劑HSV900、734g導(dǎo)電劑Super-P和2250g氫氧化鋁(Al(OH)3)粉末添加劑混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P、氫氧化鋁(Al(OH)3)粉末添加劑與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;
該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為342.8g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為9重量%),然后在110℃下烘干,得到正極極片。
實施例7
按照實施例2的方法制備鋰離子電池A7,不同的是,步驟(1)中,添加劑漿料的制備方法為:先以1500g去離子水為溶劑,將30g PTFE乳液粘結(jié)劑D210分散,得到乳液,并在攪拌下將1000g原硅酸Si(OH)4粉末與上述粘結(jié)劑的乳液混合,之后攪拌形成均勻的添加劑漿料。
將該添加劑漿料均勻涂覆在上述正極極片表面,涂覆寬度為162mm,以覆蓋住活性物質(zhì),敷料雙面面密度為16.7g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為5重量%),然后在100℃下烘干,得到表面涂覆有添加劑的正極極片。
實施例8
按照實施例2的方法制備鋰離子電池A8,不同的是,步驟(1)中,添加劑漿料的制備方法為:先以3500g去離子水為溶劑,將160gPTFE乳液粘結(jié)劑D210分散,得到乳液,并在攪拌下將1000g原硅酸Si(OH)4粉末與上述粘結(jié)劑的乳液混合,之后攪拌形成均勻的添加劑漿料。
將該添加劑漿料均勻涂覆在上述正極極片表面,涂覆寬度為162mm,以覆蓋住活性物質(zhì),敷料雙面面密度為34.1g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為9重量%),然后在100℃下烘干,得到表面涂覆有添加劑的正極極片。
實施例9
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A9,不同的是,步驟(1)中,將22920g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、790g粘結(jié)劑HSV900、790g導(dǎo)電劑Super-P和500g氫氧化鋁(Al(OH)3)粉末添加劑混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P、氫氧化鋁(Al(OH)3)添加劑與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;
將該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為318.3g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為2重量%),然后在110℃下烘干,得到正極極片。
實施例10
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A10,不同的是,步驟(1)中,將23154g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、798g粘結(jié)劑HSV900、798g導(dǎo)電劑Super-P和250g氫氧化鋁(Al(OH)3)粉末添加劑混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P、氫氧化鋁(Al(OH)3)添加劑與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;
將該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為315.1g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為1重量%),然后在110℃下烘干,得到正極極片。
實施例11
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A11,不同的是,步驟(1)中,將20112g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、694g粘結(jié)劑HSV900、694g導(dǎo)電劑Super-P和3500g氫氧化鋁(Al(OH)3)粉末添加劑混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P、氫氧化鋁(Al(OH)3)添加劑與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;
將該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為362.7g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為14重量%),然后在110℃下烘干,得到正極極片。
實施例12
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A12,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化釔(Y(OH)3)粉末。
實施例13
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A13,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鈧(Sc(OH)3)粉末。
實施例14
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A14,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鋯(Zr(OH)4)粉末。
實施例15
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A15,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化釩(V(OH)3)粉末。
實施例16
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A16,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鑭(La(OH)3)粉末。
實施例17
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A17,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鈰(Ce(OH)3)粉末。
實施例18
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A18,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化釹(Nd(OH)3)粉末。
實施例19
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A19,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化釤(Sm(OH)3)粉末。
實施例20
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A20,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化釓(Gd(OH)3)粉末。
實施例21
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A21,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鉺(Er(OH)3)粉末。
實施例22
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A22,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鈮(Nb(OH)5)粉末。
實施例23
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A23,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鉻(Cr(OH)3)粉末。
實施例24
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A24,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鉬(Mo(OH)3)粉末。
實施例25
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A25,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化亞錳(Mn(OH)2)粉末。
實施例26
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A26,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鐵(Fe(OH)3)粉末。
實施例27
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A27,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化亞鈷(Co(OH)2)粉末。
實施例28
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A28,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化亞鎳(Ni(OH)2)粉末。
實施例29
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A29,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化錫(Sn(OH)4)粉末。
實施例30
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A30,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鉍(Bi(OH)3)粉末。
實施例31
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A31,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化銻(Sb(OH)3)粉末。
實施例32
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A32,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為硼酸(B(OH)3)粉末。
實施例33
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A33,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鈹(Be(OH)2)粉末。
實施例34
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A34,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鎂(Mg(OH)2)粉末。
實施例35
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A35,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化銅(Cu(OH)2)粉末。
實施例36
按照實施例1的方法制備鋰離子電池A36,不同的是,步驟(1)中,將氫氧化鋁粉末替換為氫氧化鋅(Zn(OH)2)粉末。
對比例1
按照實施例1的方法制備鋰離子電池D1,不同的是,步驟(1)中,未添加氫氧化鋁粉末添加劑,得到正極活性物質(zhì)漿料,將該正極活性物質(zhì)漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為311.9g/m2(以烘干后的重量計),然后在110℃下烘干,得到正極極片。
對比例2
按照實施例2的方法制備鋰離子電池D2,不同的是,步驟(1)中,得到正極極片之后,在制備添加劑漿料時未加入原硅酸Si(OH)4粉末添加劑,具體地,先以2500g去離子水為溶劑,將PTFE乳液粘結(jié)劑D210分散,得到粘結(jié)劑的乳液,將該乳液均勻涂覆在上述正極極片表面,涂覆寬度為162mm,以覆蓋住活性物質(zhì),敷料雙面面密度為24.6g/m2(以烘干后的重量計),然后在100℃下烘干。
對比例3
按照實施例3的方法制備鋰離子電池D3,不同的是,步驟(1)中,在制備添加劑漿料時未加入氫氧化鈦Ti(OH)4粉末添加劑,具體地,先以2500g NMP為溶劑,將45g粘結(jié)劑HSV900溶解,得到粘結(jié)劑的溶液,然后將45g導(dǎo)電劑Super-P與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的漿料;
將上述漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為162mm,得到的敷料雙面面密度為25.8g/m2(以烘干后的重量計),然后在120℃下烘干,得到處理過的鋁箔;
將21750g鈷酸鋰LiCoO2正極材料、750g粘結(jié)劑HSV900、750g導(dǎo)電劑碳納米管混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鈷酸鋰LiCoO2正極材料、導(dǎo)電劑碳納米管與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的活性物質(zhì)漿料;
將該活性物質(zhì)漿料均勻涂覆在處理過的鋁箔表面,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為311.9g/m2,然后在120℃下烘干,得到鋁箔處理過的正極極片。
試驗例
單體電池的濫用測試
1、過充測試
將單體電池(包括實施例1-36制得的鋰離子電池A1-A36以及對比例1-3制得的鋰離子電池D1-D3)以30A的電流充電至8.5V,并在8.5V的電壓下恒壓保持1小時,觀察并記錄過程中的現(xiàn)象。各取30只單體電池做平行測試。結(jié)果見表1。
2、30%擠壓測試
將單體電池(包括實施例1-36制得的鋰離子電池A1-A36以及對比例1-3制得的鋰離子電池D1-D3)以30A的電流充電至4.25V,并在4.25V的電壓下恒壓充電直至電流小于1.5A。用兩塊半徑為75mm的半圓柱體的端面從垂直于電池極片方向擠壓電池,擠壓速度為5mm/s,直至電池變形量達(dá)到30%,擠壓完成后停留一小時,觀察并記錄過程中的現(xiàn)象。各取30只單體電池做平行測試。結(jié)果見表2。
3、50%擠壓測試
將單體電池(包括實施例1-36制得的鋰離子電池A1-A36以及對比例1-3制得的鋰離子電池D1-D3)以30A的電流充電至4.25V,并在4.25V的電壓下恒壓充電直至電流小于1.5A。用兩塊半徑為75mm的半圓柱體的端面從垂直于電池極片方向擠壓電池,擠壓速度為5mm/s,直至電池變形量達(dá)到50%,擠壓完成后停留一小時,觀察并記錄過程中的現(xiàn)象。各取30只單體電池做平行測試。結(jié)果見表3。
4、針刺測試
將單體電池(包括實施例1-36制得的鋰離子電池A1-A36以及對比例1-3制得的鋰離子電池D1-D3)以30A的電流充電至4.25V,并在4.25V的電壓下恒壓充電直至電流小于1.5A。用直徑為6毫米的釘子沿垂直于電池長寬面的方向,以25mm/s的速度勻速穿過電池,并停留一小時,觀察并記錄過程中的現(xiàn)象。各取30只單體電池做平行測試。結(jié)果見表4。
表1
表2
表3
表4
將表1-4中各實施例和對比例的數(shù)據(jù)比較可知,在制備正極或負(fù)極時引入本發(fā)明的添加劑,能夠明顯提高由此制備得到的鋰離子電池的安全性。
將表1-4中實施例1與實施例9-11的結(jié)果比較可知,在正極或負(fù)極中,以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為5-9重量%時,能夠進(jìn)一步提高由此制備得到的鋰離子電池的安全性,而當(dāng)添加劑用量進(jìn)一步增加時還能夠進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池在極苛刻條件下的安全性。
將表1-4中實施例1-4與實施例12-36的結(jié)果比較可知,所述添加劑為氫氧化鋁、原硅酸和氫氧化鈦中的至少一種時,能夠進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,但是,本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié),在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi),可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型,這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
另外需要說明的是,在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征,在不矛盾的情況下,可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合,為了避免不必要的重復(fù),本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外,本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進(jìn)行任意組合,只要其不違背本發(fā)明的思想,其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。