本發(fā)明涉及一種高電壓鋰離子電池。
背景技術(shù)：
鋰離子電池由于具有能量密度高、重量輕、體積小、循環(huán)壽命長、無記憶、污染小等優(yōu)點，做為儲能設(shè)備，在手機、筆記本電腦、照相機等便攜式電子設(shè)備中以及汽車、航天、醫(yī)療等設(shè)備中均有廣泛的應(yīng)用。目前應(yīng)用于3c電子產(chǎn)品的鋰離子電池比能量密度日益提高及其市場對鋰離子電池的高容量、高能量密度、循環(huán)壽命長及其安全性的日益提高。
隨著市場對鋰離子電池的高能量密度、優(yōu)異的循環(huán)壽命、較低的成本及其較高的安全性能要求，僅僅采用鈷酸鋰材料或三元材料的電池?zé)o法滿足以上性能，為制備出綜合性能高（能量密度、循環(huán)壽命）、安全性能優(yōu)異及其成本低的正極材料，將高電壓鈷酸鋰鋰材料與高鎳三元材料混合可以發(fā)揮三元材料成本低、安全性能好的優(yōu)點，又可以利用高電壓鈷酸鋰高能量密度的優(yōu)點，提高鋰離子電池的綜合性能，并且在當前鈷資源日益枯竭的當下，在保證性能前提下，極大的降低了電池的材料成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種高電壓鋰離子電池，其提高鋰離子電池的能量密度、安全性能及其循環(huán)性能，并極大的降低了高電壓鋰離子電池的材料成本。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案：
一種高電壓鋰離子電池，包括正極、負極、電解液、隔膜，其特征在于：
正極：采用4.35v電池用包覆三氧化二鋁的鈷酸鋰和4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰混合物，按質(zhì)量比為，60～80%的4.35v電池用包覆三氧化二鋁（al2o3）的鈷酸鋰（licoo2），20～40%的4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰（ncm）；
負極：采用碳和硅碳復(fù)合材料混合物，按質(zhì)量比為70～80%的碳，20～30%的硅碳復(fù)合材料；
電解液：采用高壓保護性電解液，溶劑采用碳酸乙烯酯(ec)+碳酸甲基乙基酯(emc)，電解質(zhì)采用六氟磷酸鋰（lipf6），六氟磷酸鋰（lipf6）的配置濃度為1.2mol/l；添加劑采用氟代碳酸酯（fec）和碳酸亞乙烯酯（vc）；相對于溶劑，按質(zhì)量百分比，氟代碳酸酯（fec）3～8％，碳酸亞乙烯酯（vc）1.5～2％；
隔膜：采用陶瓷隔膜；
其制備方法為：
(1)正極片的制備：4.35v電池用包覆三氧化二鋁的鈷酸鋰、4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰，粘結(jié)劑混合攪拌均勻，制得正極材料；然后將正極材料用溶劑配制成正極漿料，涂覆在集流體上，然后干燥、輥壓、分切，得到正極片；
粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯(pvdf)，分子量100萬；用量為正極材料總質(zhì)量的1～1.2%，溶劑采用n-甲基吡咯烷酮（nmp），正極漿料的固體含量為65～72%；
(2)負極片的制備：把碳和硅碳復(fù)合材料混合物、粘結(jié)劑混合均勻，得負極材料；然后涂覆在集流體上，然后烘烤、輥壓、分切，得到負極片；
粘結(jié)劑為丁苯橡膠（sbr）和羧甲基纖維素鈉（cmc），丁苯橡膠（sbr）、羧甲基纖維素鈉（cmc）用量按負極材料總質(zhì)量計的分別為2.5%、1.5%；
(3)電解液的制備：把添加劑、六氟磷酸鋰添加到溶劑中，充分混合，得到電解液；
(4)鋰離子電池的制備：在正極片和負極片的中間設(shè)置隔膜，且將正極片、隔膜以及負極片做成裸電芯，并將裸電芯封裝于電池殼體內(nèi)，在干燥房中往電池殼體內(nèi)注入電解液，并密封電池殼體的開口，加熱加壓，化成分容，得到鋰離子電池。
所述的集流體是銅箔或鋁箔。
進一步，所述的陶瓷隔膜上涂覆有聚偏氟乙烯(pvdf)涂層。
其中，所述正極材料的克容量設(shè)計為165～169mah/g。
其中，所述負極材料的克容量設(shè)計為400～420mah/g。
有益效果：本發(fā)明制備出的電池具有能量密度高（≥250wh/kg），500次循環(huán)壽命≥80%，-40℃低溫性能≥50%，尤其適用于3c數(shù)碼、可穿戴設(shè)備等高端鋰離子電池領(lǐng)域。
具體實施方式
為更清楚地闡述本發(fā)明的創(chuàng)新和效果，下面結(jié)合具體實施例來對本發(fā)明進行詳細說明，其中，4.35v電池用包覆三氧化二鋁（al2o3）的鈷酸鋰（licoo2）采購于“湖南杉杉新材料有限公司”，產(chǎn)品型號：lc800d或lc800s；4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰（ncm）采購于“湖南金富力新能源股份有限公司”，產(chǎn)品型號：kt－05t2。
實施例1
一種高電壓鋰離子電池，包括正極、負極、電解液、隔膜，正極：采用4.35v電池用包覆三氧化二鋁（al2o3）的鈷酸鋰（licoo2）和4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰（ncm）混合物，按質(zhì)量比為，80%的4.35v電池用包覆三氧化二鋁（al2o3）的鈷酸鋰（licoo2），20%的4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰（ncm）；
負極：采用碳和硅碳復(fù)合材料混合物，按質(zhì)量比為，80%的碳，20%的硅碳復(fù)合材料；
電解液：采用高壓保護性電解液，溶劑采用碳酸乙烯酯(ec)+碳酸甲基乙基酯(emc)，按質(zhì)量比，1份碳酸乙烯酯(ec)，2份碳酸甲基乙基酯(emc)；電解質(zhì)采用六氟磷酸鋰（lipf6），六氟磷酸鋰（lipf6）的配置濃度為1.2mol/l；添加劑采用（fec）氟代碳酸酯和（vc）碳酸亞乙烯酯；相對于溶劑，按質(zhì)量百分比，氟代碳酸酯（fec）5％，碳酸亞乙烯酯（vc）2％；
隔膜：采用涂覆有聚偏氟乙烯(pvdf)涂層的陶瓷隔膜；
其制備方法為：
(1)正極片的制備：4.35v電池用包覆三氧化二鋁的鈷酸鋰、4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰，粘結(jié)劑混合攪拌均勻，制得正極材料；然后將正極材料用溶劑配制成正極漿料，涂覆在集流體（厚度為8μm的銅箔或厚度為12μm的鋁箔）上，然后干燥、輥壓、分切，得到正極片；其正極材料的克容量設(shè)計為165mah/g，極片壓實密度4.0g/cm3；
粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯(pvdf)，分子量100萬；用量為正極材料總質(zhì)量的1.2%，溶劑采用n-甲基吡咯烷酮（nmp），正極漿料的固體含量為70%；
(2)負極片的制備：把碳和硅碳復(fù)合材料混合物、粘結(jié)劑混合均勻，得負極材料；然后涂覆在集流體（厚度為8μm的銅箔或厚度為12μm的鋁箔）上，然后烘烤、輥壓、分切，得到負極片；其中，負極材料的克容量設(shè)計為400mah/g，極片壓實密度1.65g/cm3；
粘結(jié)劑為丁苯橡膠（sbr）和羧甲基纖維素鈉（cmc），丁苯橡膠（sbr）、羧甲基纖維素鈉（cmc）用量按負極材料總質(zhì)量計的分別為2.5%、1.5%；
(3)電解液的制備：把添加劑、六氟磷酸鋰添加到溶劑中，充分混合，得到電解液；
(4)鋰離子電池的制備：在正極片和負極片的中間設(shè)置隔膜(厚度12μm)，且將正極片、隔膜以及負極片做成裸電芯，并將裸電芯封裝于電池殼體內(nèi)，在干燥房中往電池殼體內(nèi)注入電解液，并密封電池殼體的開口，加熱加壓，化成分容，得到鋰離子電池。
實施例2
一種高電壓鋰離子電池，包括正極、負極、電解液、隔膜，正極：采用4.35v電池用包覆三氧化二鋁（al2o3）的鈷酸鋰（licoo2）和4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰（ncm）混合物，按質(zhì)量比為，75%的4.35v電池用包覆三氧化二鋁（al2o3）的鈷酸鋰（licoo2），25%的4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰（ncm）；
負極：采用碳和硅碳復(fù)合材料混合物，按質(zhì)量比為，80%的碳，20%的硅碳復(fù)合材料；
電解液：采用高壓保護性電解液，溶劑采用碳酸乙烯酯(ec)+碳酸甲基乙基酯(emc)，按質(zhì)量比，1份碳酸乙烯酯(ec)，2份碳酸甲基乙基酯(emc)；電解質(zhì)采用六氟磷酸鋰（lipf6），六氟磷酸鋰（lipf6）的配置濃度為1.2mol/l；添加劑采用（fec）氟代碳酸酯和（vc）碳酸亞乙烯酯；相對于溶劑，按質(zhì)量百分比，氟代碳酸酯（fec）5％，碳酸亞乙烯酯（vc）2％；
隔膜：采用涂覆有聚偏氟乙烯(pvdf)涂層的陶瓷隔膜；
其制備方法為：
(1)正極片的制備：4.35v電池用包覆三氧化二鋁的鈷酸鋰、4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰，粘結(jié)劑混合攪拌均勻，制得正極材料；然后將正極用溶劑配制成正極漿料，涂覆在集流體（厚度為8μm的銅箔或厚度為12μm的鋁箔）上，然后干燥、輥壓、分切，得到正極片；正極材料的克容量設(shè)計為167mah/g，極片壓實密度4.0g/cm3；
粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯(pvdf)，分子量100萬；用量為正極總質(zhì)量的1.2%，溶劑采用n-甲基吡咯烷酮（nmp），正極漿料的固體含量為70%；
(2)負極片的制備：把碳和硅碳復(fù)合材料混合物、粘結(jié)劑混合均勻，然后涂覆在集流體（厚度為8μm的銅箔或厚度為12μm的鋁箔）上，然后烘烤、輥壓、分切，得到負極片；其中，負極材料的克容量設(shè)計為410mah/g，極片壓實密度1.65g/cm3；
粘結(jié)劑為丁苯橡膠（sbr）和羧甲基纖維素鈉（cmc），丁苯橡膠（sbr）、羧甲基纖維素鈉（cmc）用量按負極材料總質(zhì)量計的分別為2.5%、1.5%；
(3)電解液的制備：把添加劑、六氟磷酸鋰添加到溶劑中，充分混合，得到電解液；
(4)鋰離子電池的制備：在正極片和負極片的中間設(shè)置隔膜(厚度12μm)，且將正極片、隔膜以及負極片做成裸電芯，并將裸電芯封裝于電池殼體內(nèi)，在干燥房中往電池殼體內(nèi)注入電解液，并密封電池殼體的開口，加熱加壓，化成分容，得到鋰離子電池。
實施例3
一種高電壓鋰離子電池，包括正極、負極、電解液、隔膜，
正極：采用4.35v電池用包覆三氧化二鋁的鈷酸鋰和4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰混合物，按質(zhì)量比為，70%的4.35v電池用包三氧化二鋁（al2o3）的鈷酸鋰（licoo2），30%的4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰；
負極：采用碳和硅碳復(fù)合材料混合物，按質(zhì)量比為，80%的碳，20%的硅碳復(fù)合材料；
電解液：采用高壓保護性電解液，溶劑采用碳酸乙烯酯+碳酸甲基乙基酯，按質(zhì)量比，1份碳酸乙烯酯(ec)，2份碳酸甲基乙基酯(emc)；電解質(zhì)采用六氟磷酸鋰，六氟磷酸鋰的配置濃度為1.2mol/l；添加劑采用氟代碳酸酯和碳酸亞乙烯酯；相對于溶劑，按質(zhì)量百分比，氟代碳酸酯5％，碳酸亞乙烯酯2％；
隔膜：采用采用涂覆有聚偏氟乙烯(pvdf)涂層的陶瓷隔膜；
其制備方法為：
(1)正極片的制備：4.35v電池用包覆三氧化二鋁的鈷酸鋰、4.35v電池用鎳鈷錳酸鋰，粘結(jié)劑混合攪拌均勻，制得正極材料；然后將正極材料用溶劑配制成正極漿料，涂覆在集流體（厚度為8μm的銅箔或厚度為12μm的鋁箔）上，然后干燥、輥壓、分切，得到正極片；正極材料的克容量設(shè)計為169mah/g，極片壓實密度3.9g/cm3；
粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯，分子量100萬；用量為正極材料總質(zhì)量的1.2%，溶劑采用n-甲基吡咯烷酮，正極漿料的固體含量為70%；
(2)負極片的制備：把碳和硅碳復(fù)合材料混合物、粘結(jié)劑混合均勻，得負極材料；然后涂覆在集流體（厚度為8μm的銅箔或厚度為12μm的鋁箔）上，然后烘烤、輥壓、分切，得到負極片；其中，負極材料的克容量設(shè)計為420mah/g，極片壓實密度1.65g/cm3；
粘結(jié)劑為丁苯橡膠和羧甲基纖維素鈉，丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉用量按負極材料總質(zhì)量計的分別為2.5%、1.5%；
(3)電解液的制備：把添加劑、六氟磷酸鋰添加到溶劑中，充分混合，得到電解液；
(4)鋰離子電池的制備：在正極片和負極片的中間設(shè)置隔膜，且將正極片、隔膜以及負極片做成裸電芯，并將裸電芯封裝于電池殼體內(nèi)，在干燥房中往電池殼體內(nèi)注入電解液，并密封電池殼體的開口，加熱加壓，化成分容，得到鋰離子電池。
對實施例1，實施例2，實施例3制備出的鋰離子電池分別測試電池的基本性能、循環(huán)性能，結(jié)構(gòu)證明：電池具有能量密度≥250wh/kg，500次循環(huán)壽命≥80%，-40℃低溫性能≥50%。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。