一种高能量密度的锂离子动力电池的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子动力电池制造领域，尤其是涉及一种高能量密度的锂离子动力 电池。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池由于具有高输出电压，高比能量，高安全性，长循环寿命等优点，广泛 用于电脑、手机等便携式电子产品中，并逐渐成为电动汽车（EV)和混合电动汽车（HEV)的 主导电源。当前商业化锂离子电池的负极材料主要为改性天然石墨和人造石墨，这类材料 嵌脱锂过程中的体积膨胀在9%以下，表现出较高的库仑效率和优良的循环稳定性能，但却 存在比容量低(其理论比容量只有372 mAh/g)，高倍率充放电性能差，以及与有机溶剂的相 容性差等缺点，不能满足高能量密度电池的需求。
[0003] 如中国专利授权公告号CN103078089A，授权公告日2013年05月01日的专利文件 中，公开了一种高容量锂离子电池用复合石墨负极材料及其制备方法，涉及一种高容量锂 离子电池用复合石墨负极材料，具有块状及类球形粉末构成，电池用复合石墨负极材料的 比表面积为1. 5~3. 5m2/g，平均粒径为7~30 μ m，拉曼比值R为0. 1~0. 3,晶面的层间 距为0. 335~0. 337nm。该发明可以使锂离子电池中负极材料的压实密度、克比容量及循环 的稳定性获得优异的综合性能，从而整体提高锂离子电池的单位体积能量密度，综合提高 提高锂离子电池中负极材料的电学性能。但是该电池受石墨负极本身材料限制，尽管有进 行改性措施，最终制得的电池能量密度增加有限。
[0004] 在各种合金负极中，硅基材料由于具有高的质量比容量(硅的理论比容量为 4200mAh/g)，巨大的储锂容量，略高于碳材料的放电平台，以及储量丰富等优点而备受关 注。然而这种材料在嵌脱锂过程中会伴随着严重的体积膨胀和收缩，合金材料的内应力很 大，导致硅材料破碎和粉化脱落，电极结构崩塌，活性材料剥落，使电极材料失去电接触，造 成容量迅速衰减，循环性能差。另外，这么大的体积变化也会导致电池壳体膨胀、变形。
【发明内容】
[0005] 本发明是为了解决锂离子动力电池采用石墨负极能量密度不高，采用硅基负极电 极变形损坏的问题，提供了一种高能量密度的锂离子动力电池。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种高能量密度的锂离子动力电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述正极片、 负极片分别由正、负极集流体和涂覆于正、负极集流体上的正、负极材料组成，所述负极集 流体为不锈钢箔，负极材料由负极活性物质、导电剂、粘结剂组成，所述负极活性物质为硅 碳复合材料。
[0007] 本发明和现有技术相比： 采用硅碳复合材料取代石墨，利用了硅基材料高的质量比容量，巨大的储锂容量，略高 于碳材料的放电平台，以及储量丰富等优点。同时采用不锈钢箔作为负极的集流体。硅碳 负极在充放电过程中膨胀及缩小程度较大，会对集电体产生较大的应力，活性物质容易脱 落，普通的铜箔不能禁受这么大的内应力。而不锈钢箔有比铜箔更高的强度。它是由高纯 度不锈钢材料进行高精度压延后得到的产品，具有优异的柔软性、轻量性、耐腐蚀性和耐热 性。它的强度高达1200N/mm 2,而高强度铜箔的拉伸强度为800N/mm2,所以高强度的不锈钢 箔可以承受和缓冲硅碳负极充放电过程中的体积膨胀和收缩，提高电池的循环性能。
[0008] 不锈钢箔和硅碳复合材料的配合使用，既提高了电池的能量密度，又解决了硅碳 复合材料负极电极变形损坏的问题。
[0009] 另外不锈钢箔相比于铜箔：一是成本低，降低锂离子电池的整个制造成本；二是 耐腐蚀，延长电池的使用寿命；三是比铜箔密度低，从而进一步提高锂离子电池的能量密 度。
[0010] 作为优选，所述硅碳复合材料为嵌入型硅碳复合材料，硅碳复合材料中硅的含量 为5%~7%。嵌入型的硅碳复合材料将活性硅颗粒嵌入到结构导电碳基质中，以缓冲硅的体 积效应。所以一般硅的含量不高。
[0011] 作为优选，所述硅碳复合材料的制备方法为：将炭黑热处理得到导电骨架，再用化 学气相沉积法在导电骨架上沉积纳米硅颗粒，然后进行喷雾造粒得到硅碳复合材料。此法 得到的树枝状的碳骨架为锂离子提供了自由畅通的传导通道，而且内部的无序多空该结构 为硅颗粒的体积膨胀提供给了空间，使得硅碳复合材料具有很高的容量和优异的循环和倍 率性能。
[0012] 作为优选，负极材料由92~96. 5 wt%的娃碳复合材料，0. 5~I. 5 wt%的导电炭 黑SP，0. 5~I. 5 wt%的气相生长碳纤维，0. 5~2wt%的羧甲基纤维素钠，2~3 wt%的丁 苯橡胶组成。由于使用硅碳复合材料，负极使用羧甲基纤维素钠+ 丁苯橡胶的粘结剂，制备 碳包覆硅负极，和PVDF相比，其具有更大的延伸率、粘附力和与硅表面基团的相互作用力。
[0013] 作为优选，所述正极集流体为铝箔，所述正极材料由92~97wt%的 LiNia8Coai5Ala(l502,0. 5~2wt%的导电剂炭黑，0. 5~2wt%的导电剂碳纤维，2~4wt %的 聚偏氟乙烯组成。
[0014] 作为优选，所述电解液溶质为六氟磷酸锂，溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸 乙烯酯、碳酸丙稀酯的等比例混合物，电解液浓度为1~I. 5mol/L。
[0015] 有益效果：一是正极采用氧化镍钴锂，负极使用硅碳复合材料，电池的能量密度更 高；二是使用不锈钢箔作为硅碳负极的集流体，增强极片的形变承受力。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的描述。
[0017] 实施例1 : 正极制备：将正极活性物质氧化镍钴锂材料（LiNia8Coai5Alatl5O 2) 93wt%，导电剂炭黑 I. 5wt%，导电剂碳纤维2wt%，粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF) 3. 5wt%，均匀分散于N-甲基吡咯烷 酮（NMP)溶液中，制成正极的混合浆料，并将混合浆料涂布在正极集流体铝箔上，经过干燥、 碾压、冲片后得到正极极片。
[0018] 负极制备：首先制备负极活性物质硅碳复合材料，取原料炭黑和纳米硅，其中硅的 含量占6%，将炭黑热处理得到导电骨架，再用化学气相沉积法在导电骨架上沉积纳米硅颗 粒，然后进行喷雾造粒得到硅碳复合材料。
[0019] 将负极活性物质娃碳复合材料94 wt%，导电炭黑SP I. 5 wt%，气相生长碳纤维 (VGCF)I wt%，羧甲基纤维素钠（CMC) 1.5 wt%，丁苯橡胶（SBR)2 wt%，均匀分散于去离子水 中，制备成负极的混合浆料，均匀的涂覆在10 μ m厚的负极集流体不锈钢箔上，经过干燥、 碾压、冲片后得到负极极片。
[0020] 将上述正负极极片经过烘烤后，使用30 μ m厚的涂层隔膜以叠片形式叠成电芯， 并焊接正负极极耳，然后进行铝塑膜热封，注入电解液，电解液溶质为六氟磷酸锂，溶剂为 碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的等比例混合物，电解液浓度为I. 3mol/ L。热封封口；依次进行搁置-预充-抽空-化成-分