一种高镍高容量动力锂电池的制作方法

本发明涉及一种高镍高容量动力锂电池，属于ev锂电池技术领域。

背景技术：

电池能量密度的提高有赖于新型正、负极材料的开发。在锂离子电池中，正极材料占据着重要的地位，其性能直接决定了最终电池产品的性能指标。钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等材料已经难以满足下一代新能源汽车对锂电池的要求。三元材料尤其是以高镍三元材料为主的正极材料，是目前以及今后五年内研发和产业化的主要趋势。高容量负极材料，特别是硅碳材料是目前最具备产业化的高容负极材料，国内国外已经开始批量使用。本项目产品秉承高镍材料及高容量硅碳材料作为电池开发的技术路线，逐步达成高能比、长续航的电池性能，这也是未来提升能量的必然趋势。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供具有高安全性、长寿命、快充性能的动力锂电池。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高镍高容量动力锂电池，包括正极、负极、隔膜以及电解液，正极材料选自锂离子导体包覆改性的富镍三元材料，负极材料选自掺氮碳包覆硅复合材料，所述电解液包括锂盐lipf6、碳酸酯类溶剂以及添加剂，所述添加剂包括sei成膜添加剂、过充添加剂、阻燃添加剂以及高低温性能改善添加剂，所述隔膜选自陶瓷涂层改性隔膜。

所述锂离子导体包覆改性的富镍三元材料中富镍三元材料为ni0.8co0.1mn0.1(oh)2；锂离子导体的化学组成为li2mo3，其中m为ti、si或zr的一种；li2mo3占包覆后正极材料的质量分数为1％～5％。

所述掺氮碳包覆硅复合材料包括位于复合材料内部的硅基材料以及有机热解掺氮碳包覆层，所述掺氮碳包覆层的前驱体为离子液体。

所述sei成膜添加剂包括双草酸硼酸锂、氟代碳酸乙烯酯或碳酸亚乙烯酯中的一种或多种。

所述sei成膜添加剂在电解液中的重量百分含量为1％～5％。

所述高温性能改善添加剂选自二氟草酸硼酸锂。

所述锂盐电解质含量为0.5mol/l～2.0mol/l。

本发明所达到的有益效果：

采用掺氮碳包覆硅复合材料作为锂离子电池负极材料，该复合材料具有较好的循环稳定性和良好的大电流充放电特性；

采用的通过li2mo3包覆改性ni0.8co0.1mn0.1(oh)2作为正极材料，可以显著改善高温循环稳定性与高倍率性能；

电解液以lipf6为主盐、碳酸酯为主溶剂，改善正极表面状态，对活性材料起到保护作用，选用sei成膜添加剂，提高了硅碳负极表面sei摸的柔韧性和粘附力，特别是氟代碳酸乙烯酯可用于用于改善电池的循环性能；添加过充添加剂和阻燃添加剂提高了电芯安全性，添加lidofb添加剂改善电芯的高低温性能；

本发明制备的电池可以达到以下技术指标：高安全：单体通过gbt31485安全要求：长寿命：+0.5c/-1c@25℃循环1500次以上，容量保持率80％；高比能量：单只电池能量密度达到300wh/kg以上；快充性能：满足30min充电量80％；优良的低温性能：+0.5c/-1c@-20℃放电容量保持率92％以上；

本发明制造的电解液体系对锂离子电池正、负极材料具有优良的兼容性，有望在高安全性的长寿命锂离子电池中得到应用。

附图说明

图1是实施例容量分布图；

图2是实施例交流内阻分布图；

图3是实施例倍率温升性能图(备注：1c倍率温升约5-8℃)；

图4是实施例高低温性能测试；

图5是实施例直流内阻分布图；

图6是实施例循环性能测试结果；

图7是实施例循环性能测试结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

电解液配制：向碳酸乙烯酯中加入一定量的六氟磷酸锂使其配制为1mol/l的电解液，然后向其中加入电解液总重量的2重量％fec，libob，3重量％联苯、5重量％tmp，5重量％lidofb混合均匀之后得到所需要的电解液。

正极制备：将95重量％的锂离子导体包覆ni0.8co0.1mn0.1(oh)2(其制备方法具体见zl201310322664.5)作为正极活性材料、2.5重量％的导电剂和2.5重量％粘结剂添加到n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)溶剂中，从而制备正极混合物浆料。其后，将形成的正极浆料涂覆于铝箔上，并通过干燥后碾压剪切形成正极极片。

负极制备：将95重量％的掺氮碳包覆硅复合材料(其制备方法具体见cn201510338749.1)作为负极活性材料、2.5重量％导电剂和2.5重量％的粘结剂添加到去离子水中，从而制备负极混合物浆料。其后，将形成的负极浆料涂覆于铜箔上，并通过干燥后碾压剪切形成负极极片。

隔膜为陶瓷涂层改性隔膜。

以下为采用上述配方制成ev锂电池产品主要性能指标

(1)单体容量：3.2ah(0.2c)

(2)电压范围：2.5-4.20v

(3)电池能量：≥250wh/kg

(4)电流：

◆3c(30s充电、30s放电)

◆30s脉冲充电电流(a)map见表1

◆30s脉冲放电电流(a)map见表2

表1

表2

(5)脉冲功率

◆30s脉冲充电功率如表3

◆30s脉冲放电功率如表4

表3

表4

(6)循环性能

◆循环寿命≥1000次@25℃，100％dod(+0.5c/-1c；2.75-4.2v)；

◆低温循环寿命≥400次@-10℃，100％dod(+1c/-0.5c；2.75-4.2v)；

◆大倍率循环寿命≥600次@25℃，100％dod(+1c/-6a；3.0-4.2v)。

(7)储存性能

◆100％soc，30天，25℃，残余容量≥90％；

◆100％soc，30天，40℃，残余容量≥88％；

◆100％soc，60℃，储存300天，内阻增幅＜50％。

(8)安全性能

按照gbt31485标准测试，我司产品实际使用的可靠性、耐久性及安全性，除针刺外全部通过测试，均能够满足车用动力电池的要求，性能也达到国内先进水平)

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。