一种高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片及其制备方法，锂离子电池与流程

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片及其制备方法，同时还涉及一种锂离子电池。
背景技术：
：负极材料是组成锂离子电池的主要组成部分，而目前市场上所用的负极材料主要以石墨类材料为主，但是石墨类负极材料存在克容量低、倍率性能差、低温性能差及其安全性能差等缺陷，因此为满足市场上对高比能量密度电池需求，需要开发出一种克容量高、倍率性能佳、安全性能好的负极材料显得非常必要。而硅基材料、锡基材料、金属氧化物材料及其钛酸锂材料以其各自的优点有望成为下一代负极材料，但是硅基材料虽然克容量高、但是膨胀率高、倍率性能差限制其推广适应，钛酸锂电池虽然倍率性能和安全性能好，但是克容量低和电压平台高，造成其能量密度偏低，因此可以利用硅基材料的克容量高的特性和钛酸锂倍率性能佳、安全性能优异的特性，开发出一种综合性能优异、能量密度高、倍率性能佳、安全性能好的钛酸锂电池，并应用于快充锂离子电池领域。现有技术中，CN104347842A公开了一种锂离子二次电池复合负极片，包括金属集流体和沉积在所述金属集流体表面的第一负极活性层，以及涂敷设置在所述第一负极活性层表面的第二负极活性层，所述第一负极活性层为硅基活性材料层，所述硅基活性材料层的厚度为5nm～2μm，所述第二负极活性层的材料包括负极活性材料、粘结剂和导电剂，所述负极活性材料为碳素类负极材料和钛酸锂中的至少一种。并且进一步公开了所述硅基活性材料选自硅单质、硅氧化物和硅合金中的一种。该复合负极片，由于较小厚度的硅基活性材料与电解液的直接接触，缓冲硅基活性材料的体积膨胀，从而有效解决硅基活性材料因体积膨胀效应而易从集流体脱落的问题，延长锂离子二次电池的循环使用寿命；此外，由于复合负极片具有硅基活性材料层和第二负极活性层的双储锂层结构，从而能有效提高负极片的容量。同时，纳米化后材料的导电能力会大大提高，因此硅基活性材料对集流体的整体导电特性几乎没有影响。由于硅层和活性物质层形成SEI消耗较多的锂离子，造成充放电过程中锂离子的供应量不足，致使在大倍率条件下的锂离子电池倍率性能偏差。技术实现要素：本发明的目的是提供一种高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片，能够解决在大倍率条件下，锂离子电池倍率性能差的问题。本发明的目的还在于提供一种高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片的制备方法和一种锂离子电池。为了实现以上目的，本发明的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片所采用的技术方案是：一种高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片，包括集流体、硅层和活性物质层，在集流体的表面沿远离所述集流体的方向，依次设有硅层、活性物质层和偏铝酸锂复合层。本发明的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片，在活性物质层上设置偏铝酸锂复合层，其中偏铝酸锂具有良好的离子导电性，能够缩短充电时间，提高锂离子电池的倍率充电性能；并且能够防止大倍率充放电下负极极片锂离子的堆积造成的锂枝晶，提高其安全性能；还能降低锂离子电池的内阻。所述硅层、活性物质层和偏铝酸锂复合层的厚度比为(4～6):(100～300):(5～10)。所述集流体为铜箔或铜网。集流体的厚度为8～20μm。所述硅层的成分为硅单质。所述活性物质层的活性物质为钛酸锂。活性物质层由钛酸锂、粘结剂A和导电剂A组成。钛酸锂、粘结剂A和导电剂A的质量比为(90～95):(2～5):(3～5)。所述粘结剂A为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的一种。所述导电剂A为导电剂SP、碳纳米管、石墨烯、气相生长碳纤维中的一种。集流体表面的硅层和钛酸锂活性物质层可以发挥两者之间的协同效应，即利用硅材料克容量高的特性，又利用钛酸锂倍率性能高、安全性能高的特性，并发挥两种材料之间的协同效应，提高锂离子电池的能量密度、倍率性能和安全性能；同时，偏铝酸锂复合层具有良好的锂离子导电性并能提供更多的锂离子通道，进一步提高锂离子电池的倍率性能和安全性能。所述偏铝酸锂复合层由偏铝酸锂、含氮有机化合物、粘结剂B和导电剂B组成。偏铝酸锂、含氮有机化合物、粘结剂B和导电剂B的质量比为(75～89):(5～10):(5～10):(1～5)。锂离子电池温度升高时，含氮有机化合物能依靠自身的特性，快速吸收电池产生的热量，自发地发生化学反应，在活性物质表面生成保护层，一方面可以有效抑制电池的温度的继续升高；另一方面可以钝化活性物质层，从根源上控制电池的安全隐患，保障电池的安全性。偏铝酸锂复合层中的导电剂还可以提高电子导电性。优选的，所述的含氮有机化合物为三聚氰胺氰尿酸盐、季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐、多聚磷酸铵或三聚氰胺焦磷酸盐中的一种。所述粘结剂B为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的一种。所述导电剂B为碳纳米管、石墨烯、气相生长碳纤维、炭黑中的一种。本发明的技术方案还在于一种上述的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片的制备方法，包括以下步骤：1)采用雾化喷射沉积技术将硅单质沉积在集流体的表面，形成硅层，得到极片A；2)将活性物质浆料涂覆在步骤1)得到的极片A的硅层上，干燥，形成活性物质层，得到极片B；3)将偏铝酸锂浆料涂覆在步骤2)得到的极片B的活性物质层上，干燥，形成偏铝酸锂复合层，即得。采用雾化喷射沉积技术，在集流体表面沉积硅材料时，可以通过控制电压等参数在集流体表面沉积一层硅薄膜，利用其沉积的致密度高的硅材料降低其硅材料在充放电过程的膨胀率，在提高其容量的同时，提高其循环性能。步骤1)中，所述集流体为铜箔或铜网。集流体的厚度为8～20μm。步骤1)中，所述雾化喷射沉积技术采用的气体为惰性气体。优选的，所述惰性气体为氩气或氦气中的一种。雾化喷射沉积技术中，将硅单质加热到1500～2500℃。步骤1)中，所述硅单质为粒径1～25μm的硅粉。所述硅层的厚度为4～6μm。步骤2)中，所述活性物质浆料的制备方法，包括以下步骤：在每150ml的N-甲基吡咯烷酮中加入90～95g钛酸锂、2～5g粘结剂A和3～5g导电剂A，混合，即得。优选的，所述粘结剂A为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的一种。所述导电剂A为导电剂SP、碳纳米管、石墨烯、气相生长碳纤维中的一种。步骤2)中，所述活性物质层的厚度为100～300μm。步骤3)中，所述偏铝酸锂浆料的制备方法，包括以下步骤：在每100ml的N-甲基吡咯烷酮中加入5～10g粘结剂B，分散均匀，然后依次加入1～5g导电剂B、5～10g含氮有机化合物、75～89g偏铝酸锂，混合，即得。所述粘结剂B为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的一种。所述导电剂B为碳纳米管、石墨烯、气相生长碳纤维、炭黑中的一种。步骤3)中，所述偏铝酸锂复合层的厚度为5～10μm。本发明的技术方案还在于一种采用上述高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片的锂离子电池。附图说明图1为实施例1的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片的结构示意图：1-集流体，2-硅层，3-活性物质层，4-偏铝酸锂复合层；图2为采用实施例1的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片的锂离子电池的直流内阻曲线图；图3为采用实施例1的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片的锂离子电池的倍率充电图。具体实施方式以下结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。实施例1本实施例的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片，如图1所示，包括1-集流体、2-硅层和3-活性物质层，在1-集流体的表面沿远离1-集流体的方向，依次设有2-硅层、3-活性物质层和4-偏铝酸锂复合层。1-集流体为铜箔，厚度为10μm；2-硅层的成分为硅单质；3-活性物质层由钛酸锂、聚偏氟乙烯、导电剂SP组成，钛酸锂、聚偏氟乙烯和导电剂SP的质量比为93:3:4；4-偏铝酸锂复合层由偏铝酸锂、三聚氰胺氰尿酸盐、聚偏氟乙烯和碳纳米管组成，偏铝酸锂、三聚氰胺氰尿酸盐、聚偏氟乙烯和碳纳米管的质量比为81:8:8:3；2-硅层、3-活性物质层和4-偏铝酸锂复合层的厚度比为5:200:8。本实施例的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片的制备方法，包括以下步骤：1)制备活性物质浆料和偏铝酸锂浆料：A、在每150ml的N-甲基吡咯烷酮中加入93g钛酸锂、3g聚偏氟乙烯和4g导电剂SP，混合均匀，即得活性物质浆料；B、在每100ml的N-甲基吡咯烷酮中加入8g聚偏氟乙烯，分散均匀，然后依次加入3g碳纳米管、8g三聚氰胺氰尿酸盐、81g偏铝酸锂，混合，即得偏铝酸锂浆料；2)将粒径为10μm的硅单质颗粒放置在炉子内，采用雾化喷射沉积技术，在氩气气氛中将硅单质加热到2000℃，然后冷却使硅单质沉积在厚度为10μm的铜箔表面，形成厚度为5μm的硅层，得到极片A；3)采用涂布机将步骤1)A)得到的活性物质浆料涂覆在步骤2)所得的极片A的硅层上，干燥，形成厚度为200μm的活性物质层，得到极片B；4)采用涂布机将步骤1)B)得到的偏铝酸锂浆料涂覆在步骤3)所得的极片B的活性物质层上，干燥，形成厚度为8μm的偏铝酸锂复合层，即得。本实施例的锂离子电池，采用上述高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片为负极，以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元材料为正极，以LiPF6(溶剂为EC+DEC，体积比1：1，浓度1.3mol/l)为电解液，以Celgard2400为隔膜，组装成5AH软包电池，然后以0.1C倍率进行充电，恒流充电至3.2V，排出充电过程中产生的气体，再以0.1C的倍率放电至1.0V，充放电循环2次后将电池充放电过程中产生的气体排出，即得。实施例2本实施例的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片，包括集流体、硅层和活性物质层，在集流体的表面沿远离集流体的方向，依次设有硅层、活性物质层和偏铝酸锂复合层。集流体为铜箔，厚度为8μm；硅层的成分为硅单质；活性物质层由钛酸锂、聚偏氟乙烯、导电剂SP组成，钛酸锂、聚偏氟乙烯和导电剂SP的质量比为90:5:5；偏铝酸锂复合层由偏铝酸锂、季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐、聚偏氟乙烯和石墨烯组成，偏铝酸锂、季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐、聚偏氟乙烯和石墨烯的质量比为89:5:5:1；硅层、活性物质层和偏铝酸锂复合层的厚度比为4:100:5。本实施例的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片的制备方法，包括以下步骤：1)制备活性物质浆料和偏铝酸锂浆料：A、在每150ml的N-甲基吡咯烷酮中加入90g钛酸锂、5g聚偏氟乙烯和5g导电剂SP，混合均匀，即得活性物质浆料；B、在每100ml的N-甲基吡咯烷酮中加入5g聚偏氟乙烯，分散均匀，然后依次加入1g石墨烯、5g季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐、89g偏铝酸锂，混合，即得偏铝酸锂浆料；2)将粒径为1μm的硅单质颗粒放置在炉子内，采用雾化喷射沉积技术，在氩气气氛中将硅单质加热到2000℃，然后冷却使硅单质沉积在厚度为8μm的铜箔表面，形成厚度为4μm的硅层，得到极片A；3)采用涂布机将步骤1)A)得到的活性物质浆料涂覆在步骤2)所得的极片A的硅层上，干燥，形成厚度为100μm的活性物质层，得到极片B；4)采用涂布机将步骤1)B)得到的偏铝酸锂浆料涂覆在步骤3)所得的极片B的活性物质层上，干燥，形成厚度为5μm的偏铝酸锂复合层，即得。本实施例的锂离子电池，采用上述高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片为负极，以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元材料为正极，以LiPF6(溶剂为EC+DEC，体积比1：1，浓度1.3mol/l)为电解液，以Celgard2400为隔膜，组装成5AH软包电池，然后以0.1C倍率进行充电，恒流充电至3.2V，排出充电过程中产生的气体，再以0.1C的倍率放电至1.0V，充放电循环2次后将电池充放电过程中产生的气体排出，即得。实施例3本实施例的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片，包括集流体、硅层和活性物质层，在集流体的表面沿远离集流体的方向，依次设有硅层、活性物质层和偏铝酸锂复合层。集流体为铜箔，厚度为20μm；硅层的成分为硅单质；活性物质层由钛酸锂、聚偏氟乙烯、导电剂SP组成，钛酸锂、聚偏氟乙烯和导电剂SP的质量比为95:5:3；偏铝酸锂复合层由偏铝酸锂、多聚磷酸铵(聚合度为50)、聚偏氟乙烯和炭黑组成，偏铝酸锂、多聚磷酸铵、聚偏氟乙烯和炭黑的质量比为75:10:10:5；硅层、活性物质层和偏铝酸锂复合层的厚度比为6:300:10。本实施例的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片的制备方法，包括以下步骤：1)制备活性物质浆料和偏铝酸锂浆料：A、在每150ml的N-甲基吡咯烷酮中加入95g钛酸锂、5g聚偏氟乙烯和3g导电剂SP，混合均匀，即得活性物质浆料；B、在每100ml的N-甲基吡咯烷酮中加入10g聚偏氟乙烯，分散均匀，然后依次加入5g炭黑、10g多聚磷酸铵、75g偏铝酸锂，混合，即得偏铝酸锂浆料；2)将粒径为25μm的硅单质颗粒放置在炉子内，采用雾化喷射沉积技术，在氩气气氛中将硅单质加热到2000℃，然后冷却使硅单质沉积在厚度为20μm的铜箔表面，形成厚度为6μm的硅层，得到极片A；3)采用涂布机将步骤1)A)得到的活性物质浆料涂覆在步骤2)所得的极片A的硅层上，干燥，形成厚度为300μm的活性物质层，得到极片B；4)采用涂布机将步骤1)B)得到的偏铝酸锂浆料涂覆在步骤3)所得的极片B的活性物质层上，干燥，形成厚度为10μm的偏铝酸锂复合层，即得。本实施例的锂离子电池，采用上述高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片为负极，以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元材料为正极，以LiPF6(溶剂为EC+DEC，体积比1：1，浓度1.3mol/l)为电解液，以Celgard2400为隔膜，组装成5AH软包电池，然后以0.1C倍率进行充电，恒流充电至3.2V，排出充电过程中产生的气体，再以0.1C的倍率放电至1.0V，充放电循环2次后将电池充放电过程中产生的气体排出，即得。实施例4本实施例的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片，包括集流体、硅层和活性物质层，在集流体的表面沿远离集流体的方向，依次设有硅层、活性物质层和偏铝酸锂复合层。集流体为铜网，厚度为20μm；硅层的成分为硅单质；活性物质层由钛酸锂、聚四氟乙烯、碳纳米管组成，钛酸锂、聚四氟乙烯和碳纳米管的质量比为94:4:3；偏铝酸锂复合层由偏铝酸锂、三聚氰胺焦磷酸盐、聚四氟乙烯和气相生长碳纤维组成，偏铝酸锂、三聚氰胺焦磷酸盐、聚四氟乙烯和气相生长碳纤维的质量比为85:7:9:4；硅层、活性物质层和偏铝酸锂复合层的厚度比为5.5:250:6。本实施例的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片的制备方法，包括以下步骤：1)制备活性物质浆料和偏铝酸锂浆料：A、在每150ml的N-甲基吡咯烷酮中加入94g钛酸锂、4g聚四氟乙烯和3g碳纳米管，混合均匀，即得活性物质浆料；B、在每100ml的N-甲基吡咯烷酮中加入9g聚四氟乙烯，分散均匀，然后依次加入4g气相生长碳纤维、7g三聚氰胺焦磷酸盐、85g偏铝酸锂，混合，即得偏铝酸锂浆料；2)将粒径为20μm的硅单质颗粒放置在炉子内，采用雾化喷射沉积技术，在氦气气氛中将硅单质加热到2500℃，然后冷却使硅单质沉积在厚度为20μm的铜网的表面，形成厚度为5.5μm的硅层，得到极片A；3)采用涂布机将步骤1)A)得到的活性物质浆料涂覆在步骤2)所得的极片A的硅层上，干燥，形成厚度为250μm的活性物质层，得到极片B；4)采用涂布机将步骤1)B)得到的偏铝酸锂浆料涂覆在步骤3)所得的极片B的活性物质层上，干燥，形成厚度为6μm的偏铝酸锂复合层，即得。本实施例的锂离子电池，采用上述高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片为负极，以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元材料为正极，以LiPF6(溶剂为EC+DEC，体积比1：1，浓度1.3mol/l)为电解液，以Celgard2400为隔膜，组装成5AH软包电池，然后以0.1C倍率进行充电，恒流充电至3.2V，排出充电过程中产生的气体，再以0.1C的倍率放电至1.0V，充放电循环2次后将电池充放电过程中产生的气体排出，即得。实施例5本实施例的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片，包括集流体、硅层和活性物质层，在集流体的表面沿远离集流体的方向，依次设有硅层、活性物质层和偏铝酸锂复合层。集流体为铜箔，厚度为8μm；硅层的成分为硅单质；活性物质层由钛酸锂、聚乙烯醇、石墨烯组成，钛酸锂、聚乙烯醇和石墨烯的质量比为92:2:4；偏铝酸锂复合层由偏铝酸锂、三聚氰胺焦磷酸盐、聚乙烯醇和石墨烯组成，偏铝酸锂、三聚氰胺焦磷酸盐、聚乙烯醇和石墨烯的质量比为78:6:6.5:2；硅层、活性物质层和偏铝酸锂复合层的厚度比为4.5:150:7。本实施例的高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片的制备方法，包括以下步骤：1)制备活性物质浆料和偏铝酸锂浆料：A、在每150ml的N-甲基吡咯烷酮中加入92g钛酸锂、2g聚乙烯醇和4g石墨烯，混合均匀，即得活性物质浆料；B、在每100ml的N-甲基吡咯烷酮中加入6.5g聚乙烯醇，分散均匀，然后依次加入2g石墨烯、6g三聚氰胺焦磷酸盐、78g偏铝酸锂，混合，即得偏铝酸锂浆料；2)将粒径为20μm的硅单质颗粒放置在炉子内，采用雾化喷射沉积技术，在氩气气氛中将硅单质加热到1500℃，然后冷却使硅单质沉积在厚度为8μm的铜箔表面，形成厚度为4.5μm的硅层，得到极片A；3)采用涂布机将步骤1)A)得到的活性物质浆料涂覆在步骤2)所得的极片A的硅层上，干燥，形成厚度为150μm的活性物质层，得到极片B；4)采用涂布机将步骤1)B)得到的偏铝酸锂浆料涂覆在步骤3)所得的极片B的活性物质层上，干燥，形成厚度为7μm的偏铝酸锂复合层，即得。本实施例的锂离子电池，采用上述高容量、高安全性锂离子电池负极复合极片为负极，以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元材料为正极，以LiPF6(溶剂为EC+DEC，体积比1：1，浓度1.3mol/l)为电解液，以Celgard2400为隔膜，组装成5AH软包电池，然后以0.1C倍率进行充电，恒流充电至3.2V，排出充电过程中产生的气体，再以0.1C的倍率放电至1.0V，充放电循环2次后将电池充放电过程中产生的气体排出，即得。对比例对比例的负极极片由集流体和设置在集流体表面上的活性物质层组成。集流体为铜箔；活性物质层由钛酸锂、聚偏氟乙烯、导电剂SP组成，钛酸锂、聚偏氟乙烯和导电剂SP的质量比为93:3:4。对比例的负极极片的制备方法：将93g钛酸锂，3g聚偏氟乙烯，4g导电剂SP和150mlN-甲基吡咯烷酮混合均匀得到活性物质浆料，将得到的活性物质涂覆在10微米的铜箔表面上，干燥，得到负极极片。本实施例的锂离子电池，采用上述高容量、高安全性钛酸锂电池负极复合极片为负极，以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元材料为正极，以LiPF6(溶剂为EC+DEC，体积比1：1，浓度1.3mol/l)为电解液，以Celgard2400为隔膜，组装，然后以0.1C倍率进行充电，恒流充电至3.2V，排出充电过程中产生的气体，再以0.1C的倍率放电至1.0V，充放电循环2次后将电池充放电过程中产生的气体排出，即得。实验例1锂离子电池的循环性能测试测试方法：将实施例1～5和对比例制备出的锂离子电池，在充放电电压范围1.5～2.8V，温度25±3.0℃，充放电倍率为2.0C/2.0C的条件下，测试锂离子电池的循环性能。测试结果见表1。表1实施例与对比例的锂离子电池循环性能比较项目初始容量(Ah)2000次后容量(Ah)2000次后容量保持率(％)实施例17.286.6591.4实施例27.266.5790.5实施例37.216.4990.1实施例47.256.5189.8实施例57.166.3889.2对比例7.316.0983.4由表1可以看出，采用实施例1～5的锂离子电池的循环性能明显优于对比例，其原因为，对比例所采用的负极极片是将活性物质浆料直接涂覆在集流体上，由于活性物质颗粒较大，在集流体和活性物质的接触为点接触，电阻较大，造成内部热量分布不均衡，而实施例1～5的锂离子电池的负极复合极片在集流体和活性物质层之间设有硅层，可以增大集流体与硅层，硅层与活性物质层之间的接触面积，避免集流体被腐蚀，提高锂离子电池的循环性能。同时，偏铝酸锂复合层具有锂离子导电率高的特性，在循环过程中，可以加快锂离子的传输速率，并且偏铝酸锂复合层能够将电解液和钛酸锂直接隔开，降低副反应的发生，提高锂离子电池的循环性能。实验例2锂离子电池的直流内阻测试测定方法为：1)以0.2C5A恒流、2.8V限压，给实施例1～5和对比例的锂离子电池进行标准充电；2)以0.2C5A恒流放电至10％DOD；3)用大电流对电池进行恒流充(一般为1C5A)实验；4)重复步骤1)～3)，每次放电深度增加10％，直至放电深度为90％；5)以0.2C5A恒流放电，至终止电压1.6V使电池完全放电。测试结果见表2。实施例1的锂离子电池的直流内阻曲线图见图2。表2实施例和对比例的锂离子电池的直流内阻比较由表2可知，不同放电深度条件下，相较对比例的锂离子电池，实施例1～5的锂离子电池的直流内阻得到降低，原因在于：负极复合极片的偏铝酸锂复合层中，偏铝酸锂具有很好的离子导电性，提高锂离子的传导速率，碳纳米管可以提高电子导电性，并且在活性物质层和集流体之间设置的硅层有利于增大活性物质层和集流体间的接触面积，从而降低锂离子电池的内阻。实验例3锂离子电池的倍率充电性能测试倍率充电方法：分别以0.5C倍率充电，0.5C放电；2.0C倍率充电，0.5C放电；5.0C倍率充电，0.5C放电；10C倍率充电，0.5C放电。根据每次充电方式，软件自动计算出倍率充电时间。充放电电压范围：1.5V～2.7V。测试结果见表3。实施例1的锂离子电池的倍率充电图见图3。表3实施例和对比例的锂离子电池的倍率充电性能由表3可知，实施例1～5中锂离子电池的倍率充电性能明显优于对比例，即充电时间较短，原因在于：电池充电过程中需要锂离子的迁移，而偏铝酸锂复合层和活性物质层能提供充足的锂离子，并且偏铝酸锂复合层中的偏铝酸锂具有良好的锂离子导电性能，碳纳米管可以提高电子导电性，从而缩短充电时间，提高电池的倍率充电性能。实验例4扣式锂离子电池性能测试1)扣式锂离子电池的制作：分别以实施例1～5负极复合极片和对比例的负极极片，在氧气和水含量均低于0.1ppm的手套箱中组装成为扣式电池，其中，对电极采用锂片，隔膜为Celgard2400，电解液溶质为1mol/L的LiPF6，溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DMC)(体积比为1:1)的混合溶液；2)测试方法：将1)中得到的扣式电池分别装到蓝电测试仪上，以0.1C的倍率充放电，电压范围为1.0V～2.8V，循环3周后停止，测得的首次放电容量和首次效率见表4。表4实施例与对比例的扣式电池性能比较项目首次放电容量(mAH/g)首次效率(％)实施例1182.597.6实施例2180.697.1实施例3180.396.8实施例4179.596.4实施例5178.396.1对比例144.494.2由表4可以看出，实施例1～5制备出的钛酸锂负极极片在克容量和首次效率方面明显由于对比例，其原因为，在集流体表面沉积高容量的硅材料，可以提高整个负极极片的克容量，同时在制备负极复合极片时，采用雾化喷射沉积技术在集流体表面上沉积硅层，使得硅与集流体之间的粘附力较好，提高了电子的传输速率，从而提高其负极极片的克容量发挥，并提高其首次效率。同时，外层偏铝酸锂中含有充足的锂离子，为充放电过程中形成SEI消耗的锂离子提供充足锂离子，进一步提高其首次效率。当前第1页1 2 3