本發(fā)明屬于鋰離子電池
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種尖晶石型鎳錳酸鋰電池。
背景技術(shù)：
：鋰離子電池產(chǎn)品自上世紀(jì)90年代商業(yè)化以來(lái)，已經(jīng)在數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、便攜式工具、電動(dòng)工具等領(lǐng)域取得了巨大成功，但是當(dāng)社會(huì)發(fā)展需要將這種成功擴(kuò)大、普及到更多的應(yīng)用領(lǐng)域時(shí)，現(xiàn)有鋰離子電池關(guān)鍵材料及技術(shù)也不可避免的暴露出一系列的問(wèn)題。針對(duì)鋰離子電池現(xiàn)有的各種正極材料在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，以及在動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池、啟動(dòng)電池等領(lǐng)域?qū)π乱淮囯x子電池材料的安全性、電化學(xué)性能、成本等方面提出苛刻的要求，高電位鎳錳酸鋰正極材料由于其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分，是最有希望在鋰離子電池
技術(shù)領(lǐng)域：
取得革命性突破的。鎳錳酸鋰具有尖晶石結(jié)構(gòu)，屬于熱力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其放電平臺(tái)可達(dá)4.7V左右，最高充電截止電壓可達(dá)5.2V，因此常規(guī)電解液在此條件下的氧化分解問(wèn)題較為明顯，且負(fù)極區(qū)域的還原性環(huán)境增強(qiáng)，這也導(dǎo)致了鎳錳酸鋰匹配傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料后，表面的SEI膜形成的動(dòng)力學(xué)發(fā)生變化，不能形成有效的SEI去阻止電解液對(duì)負(fù)極材料的侵蝕，造成該類(lèi)型鋰離子電池的電化學(xué)性能和安全性能差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決現(xiàn)有尖晶石型鎳錳酸鋰電池電化學(xué)性能和安全性能差的問(wèn)題，提供一種尖晶石型鎳錳酸鋰電池。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：一種尖晶石型鎳錳酸鋰電池，電池的制備工藝包括疊片和卷繞，電池的外殼種類(lèi)包括鋁殼、鋼殼、軟包及塑料殼。電池的關(guān)鍵材料包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液及正負(fù)極導(dǎo)電劑。所述電池的正極，漿料中使用的溶劑為N-甲基吡咯烷酮，且各固體物質(zhì)質(zhì)量百分比為：鎳錳酸鋰LiNi0.5Mn1.5O4：92.0％～95.0％；聚偏氟乙烯：3.0％～6.0％；油性碳納米管：1.5％～2.5％；SP型導(dǎo)電炭黑：0.5％～1.0％，各物質(zhì)的質(zhì)量百分比的總和為100.0％。所述電池的負(fù)極，漿料中使用的溶劑為去離子水，且各固體物質(zhì)質(zhì)量百分比為：納米級(jí)中間相碳微球：90.0％～94.0％；羧甲基纖維素鈉：1.0％～2.0％；粘結(jié)劑：3.0％～6.0％；SP型導(dǎo)電炭黑：0.3％～1.0％；C45型導(dǎo)電炭黑：0.5％～1.8％；KS-6型導(dǎo)電石墨：1.2％～2.4％；各物質(zhì)的質(zhì)量百分比的總和為100.0％。所述粘結(jié)劑為丁苯橡膠乳液、LA132型水性粘合劑、LA133型水性粘合劑中的一種或幾種。所述電池的隔膜，涂覆有涂覆材料，涂覆材料為三氧化二鋁、一水合氧化鋁、硫酸鋇、坡縷石中的一種或幾種。所述電池的電解液，為添加離子液體的六元體系功能材料，離子液體的濃度為0.5～0.8mol/L；電解液中的鋰鹽為六氟磷酸鋰，在電解液中的濃度為0.8～1.2mol/L；電解液中溶劑的體積比為碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯：碳酸乙烯亞乙酯：1，4-丁烷磺內(nèi)酯：七甲基二硅胺烷：聯(lián)苯＝2.0～3.0：3.0～4.0：0.5～1.5：1.0～2.0：0.2～0.7：0.5～1.5。所述的離子液體的陰離子化學(xué)結(jié)構(gòu)如式(一)所示：所述離子液體的陽(yáng)離子包括季銨離子、哌啶離子、吡咯離子、季鏻離子、吡唑離子、咪唑離子中的一種或幾種。所述季銨離子、哌啶離子、吡咯離子、季鏻離子、吡唑離子、咪唑離子的化學(xué)結(jié)構(gòu)如式(二)所示：其中，R1-R4和R18-R21分別獨(dú)立的選擇碳原子數(shù)為1-8的烷基或取代烷基；R5、R6、R12、R13、R26、R31分別獨(dú)立的選擇碳原子數(shù)為1-6的烷基；R7-R11、R14-R17、R22-R25、R27-R30分別獨(dú)立的選擇氫原子、鹵素原子、或碳原子數(shù)為1-6的烷基或取代烷基。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明之尖晶石型鎳錳酸鋰電池，正極材料使用鎳錳酸鋰LiNi0.5Mn1.5O4，具有三維大隧道結(jié)構(gòu)，放電平臺(tái)高，導(dǎo)電性能好，有利于鋰離子的擴(kuò)散，且熱力學(xué)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，安全性能好，漿料制備程序簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。負(fù)極材料使用納米級(jí)中間相碳微球，堆積密度高、單位體積嵌鋰容量大、且小球?yàn)閷訝罱Y(jié)構(gòu)，有利于鋰離子的嵌入和脫嵌，在充放電過(guò)程中邊界副反應(yīng)少，循環(huán)性能好。電解液為添加離子液體的六元體系功能材料，具有阻燃性，且能夠克服在高電壓條件下電解液分解釋放氣體及固體電解質(zhì)界面膜不穩(wěn)定等問(wèn)題，提高電池的安全性能及電化學(xué)性能。隔離膜為涂覆隔膜，具有高強(qiáng)度阻燃性，且對(duì)電解液的保液性高，安全性、高溫性及循環(huán)性好。正極導(dǎo)電劑為油性碳納米管、SP型導(dǎo)電炭黑的復(fù)合，負(fù)極導(dǎo)電劑為SP型導(dǎo)電炭黑、C45型導(dǎo)電炭黑及KS-6型導(dǎo)電石墨的復(fù)合，各導(dǎo)電劑的協(xié)同效應(yīng)能夠提高電池的電化學(xué)性能。本發(fā)明之尖晶石型鎳錳酸鋰電池工作電壓可達(dá)4.73V，經(jīng)過(guò)新國(guó)標(biāo)GB/T31484-2015、GB/T31485-2015、GB/T31486-2015條件測(cè)試，安全性能合格，且在室溫條件下，按照5C充放電制度連續(xù)充放電，1000次循環(huán)后容量保持率高于85％，可滿(mǎn)足小型電動(dòng)工具、航空、航天及新能源汽車(chē)的使用要求。附圖說(shuō)明圖1為實(shí)施例1所得電池的循環(huán)性能數(shù)據(jù)結(jié)果圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：以下實(shí)施例中，除特別說(shuō)明外，物質(zhì)的配比為質(zhì)量比或質(zhì)量百分比。實(shí)施例1正極漿料：鎳錳酸鋰LiNi0.5Mn1.5O4：聚偏氟乙烯：油性碳納米管：SP型導(dǎo)電炭黑＝93.0％：4.5％：1.5％：1.0％。按計(jì)量比準(zhǔn)備聚偏氟乙烯和正極漿料溶劑N-甲基吡咯烷酮，先加N-甲基吡咯烷酮再加聚偏氟乙烯，使聚偏氟乙烯濃度為5.0wt％；公轉(zhuǎn)40rpm、自轉(zhuǎn)300rpm攪拌15min刮料后進(jìn)行正常攪拌，公轉(zhuǎn)45rpm、自轉(zhuǎn)2400rpm真空攪拌3h；按計(jì)量比加入油性碳納米管和SP型導(dǎo)電炭黑，公轉(zhuǎn)45rpm、自轉(zhuǎn)500rpm攪拌20min刮料后，公轉(zhuǎn)55rpm、自轉(zhuǎn)2400rpm，真空攪拌2h；按計(jì)量比加入鎳錳酸鋰LiNi0.5Mn1.5O4，公轉(zhuǎn)55rpm、自轉(zhuǎn)2400rpm攪拌15min刮料后進(jìn)行正常攪拌，公轉(zhuǎn)65rpm、自轉(zhuǎn)2600rpm攪拌150min。漿料攪拌好后調(diào)粘度，依據(jù)固含量由高到低順序進(jìn)行調(diào)整，每次調(diào)節(jié)時(shí)間為30min，公轉(zhuǎn)35rpm，自轉(zhuǎn)1200rpm；粘度要求6000～8000cp；參考固含量48～55wt％。合格漿料轉(zhuǎn)移至上料系統(tǒng)，經(jīng)涂布、干燥、輥壓、模切、刷粉等程序制得滿(mǎn)足技術(shù)要求的正極極片。負(fù)極漿料：納米級(jí)中間相碳微球：羧甲基纖維素鈉：丁苯橡膠乳液：SP型導(dǎo)電炭黑：C45型導(dǎo)電炭黑：KS-6型導(dǎo)電石墨＝91.5％：1.5％：4.5％：0.5％：0.5％：1.5％。按計(jì)量比準(zhǔn)備羧甲基纖維素鈉和去離子水，先加去離子水再加羧甲基纖維素鈉，使羧甲基纖維素鈉濃度為6wt％；公轉(zhuǎn)45rpm、自轉(zhuǎn)600rpm攪拌15min刮料后進(jìn)行正常攪拌，公轉(zhuǎn)35rpm、自轉(zhuǎn)2600rpm、攪拌120分鐘；加入丁苯橡膠乳液，公轉(zhuǎn)45rpm、自轉(zhuǎn)500rpm攪拌90分鐘；按計(jì)量比加入SP型導(dǎo)電炭黑、C45型導(dǎo)電炭黑、KS-6型導(dǎo)電石墨和納米級(jí)中間相碳微球，公轉(zhuǎn)55rpm、自轉(zhuǎn)800rpm攪拌30min刮料后進(jìn)行正常攪拌，公轉(zhuǎn)60rpm、自轉(zhuǎn)2400rpm攪拌180min。漿料攪拌好后調(diào)粘度，依據(jù)固含量由高到低順序進(jìn)行調(diào)整，每次調(diào)節(jié)時(shí)間為30min，公轉(zhuǎn)30rpm，自轉(zhuǎn)800rpm；粘度要求2000～3500cp；參考固含量42～47wt％。合格漿料轉(zhuǎn)移至上料系統(tǒng)，經(jīng)涂布、干燥、輥壓、模切、刷粉等程序制得滿(mǎn)足技術(shù)要求的負(fù)極極片。所述電池的隔膜，涂覆有涂覆材料，涂覆材料為硫酸鋇。所述電池的電解液，為添加離子液體的六元體系功能材料，離子液體的濃度為0.7mol/L；電解液中鋰鹽為六氟磷酸鋰，在電解液中的濃度為0.9mol/L，電解液中溶劑的體積比為碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯：碳酸乙烯亞乙酯：1，4-丁烷磺內(nèi)酯：七甲基二硅胺烷：聯(lián)苯＝2.5：3.5：1.0：1.5：0.5：1.0。其中陰陽(yáng)離子化學(xué)結(jié)構(gòu)如式(三)和式(四)：將制備合格的正極極片、負(fù)極極片與硫酸鋇隔膜一起經(jīng)過(guò)疊片機(jī)制備出額定容量為10.0AH的電芯，并進(jìn)行裝配，注液、擱置、化成及分容等程序。檢測(cè)電芯各項(xiàng)指標(biāo)，合格后入庫(kù)。對(duì)電池性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下表所示。所得電池的循環(huán)性能數(shù)據(jù)如圖1所示。電池相關(guān)性能測(cè)試方法要求按照GB/T31484-2015、GB/T31485-2015、GB/T31486-2015標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行(以下同)。電壓能量密度內(nèi)阻穿刺、擠壓、跌落、過(guò)充、鼓脹等試驗(yàn)4.73V245WH/Kg0.42mΩ有煙、不燃燒、不爆炸、不鼓脹上面所述的實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和保護(hù)范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3