一种混合动力汽车专用锰酸锂蓄电池及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种混合动力汽车供电的专用锰酸锂蓄电池，其正极材料由含锰酸锂的正极活性物质、占正极活性物质量5-15％的导电剂和占正极活性物质量5-10％的溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂组成；其负极材料由85-95％的负极活性物质、3-10％的导电剂和2-10％溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂组成；所述正极活性物质为层状锰酸锂与钴酸锂、尖晶石型锰酸锂和磷酸铁锂中的一种以上的混合，质量比为1-2:0-1；所述负极活性物质为天然石墨、人造石墨、中间相炭微球、硬碳、钛酸锂、锡基合金和硅基合金的一种以上混合。本发明充分利用锰酸锂正极材料和聚合物锂离子电池的优越性，具有体积更小、重量更轻、寿命更长、更耐高温、维护更容易、性能更稳定、更环保等优点。
【专利说明】
一种混合动力汽车专用锰酸锂蓄电池及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及新型大容量混合动力汽车专用蓄电池设备领域，具体地说，涉及一种能够给混合动力汽车供电的专用锰酸锂蓄电池。
【背景技术】
[0002]在石油资源日渐短缺、环境污染日益严重的今天，能源、资源、环境与人类社会的和谐发展日益成为关注的焦点，寻求开发传统石化能源的替代能源、实现无害资源产业发展、谋求人与环境的和谐，实现汽车等主流交通工具能源供给清洁化显得尤为迫切。电动汽车的广泛应用已经成为了现实，高能密度、大容量、低成本电池的需求愈来愈强烈。全世界现在运行着近5亿辆轿车，其尾气是造成大气污染的主要原因之一。
[0003]随着全世界石油资源的逐渐枯竭，必须寻找合适的替代能源。上世纪90年代以来，全球汽车大公司纷纷转向研究动力汽车，投入巨资展开激烈角逐。丰田公司应用混合动力技术的Prius车于2005年在中国上市，引领全球汽车界向绿色节能方向发展。根据丰田汽车公司的测试，Prius轿车在城市工况下比同等排量的花冠轿车节油44.4% ;在市郊节油29.7%，综合节油40.5%。我国也于十五期间启动实施了电动汽车重大专项，顺应了世界汽车产业的发展潮流，对于提升我国汽车工业的核心竞争力，实现跨越式发展发挥了重要作用。根据中国汽车工业发展规划的要求，中国电动汽车产业的发展目标是:到2010年，电动汽车保有量占汽车保有量的5% -10%，年生产销售电动汽车150万辆以上；到203年，电动汽车保有量占汽车保有量50%以上，年生产销售电动汽车1000-1950万辆。
[0004]目前电动车动力电池主要有四种:铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池和锂动力电池。从现在的水平看还各有优势，但随着人们环境意识的逐渐提高，以及铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池自身的劣势，它们必将逐渐退出历史舞台，因此锂离子动力电池具有广阔的应用前景。在这种背景下，作为电动汽车能源供给之源-电源的研究显得非常重要。如上所述，在现有的各种动力电源系列产品中锂离子电池具有最良好的应用前景，但是锂离子电池因所用电极材料体系不同其性能又有着千差万别。现在研究较为成熟的正极材料钴酸锂，由于其安全性较差，只作为常规的中小容量电池的正极材料，基本上不具备制作大容量高功率动力电池的可能性。
[0005]现有蓄电池具有以下不足:1、现有的蓄电池使用寿命短、维护成本高、需要经常更换蓄电池。电专维护失误造成蓄电池永久损伤的情况，维护需睪专用的设备和工具；2、现有的常用蓄电池有污染、对坏境腐蚀性强，能力密度低、储能效果不佳；3、现有的蓄电池对过充电敏感。过充电会造成电池的气产生量远大于化合量。于是大量气体排出，电池失水速度很快，影响蓄电池的使用寿命；4、现有的电动汽车中的蓄电池充放率低、电性不稳定；5、现有的蓄电池使用环境温度范围小、耐高底温性能差，蓄电池容量小等问题。
[0006]锰酸锂电池是近几年来开始引起广泛关注的新型锂离子电池，由于锰酸锂(LiMn2O4)材料具有比能量高、循环寿命长、结构稳定、安全性能好、成本低廉和低温性能好的正极材料，作为动力电池具有质量比能量高、单位价格/寿命低、工作电位高等诸多优势；另外锰酸锂材料无任何有毒有害物质不会对环境构成任何污染，被世界公认为绿色环保电池材料，该材料无论在生产及使用中均无污染，它正成为中大容量、中高功率锂离子动力电池首选的正极材料。锰酸锂电池作为动力型电源，必将成为铅酸、镍氢及钴等系列电池最有前景的替代品。因此，锰酸锂电池被认为是标志着“锂离子电池一个新时代的到来”。
[0007]锰酸锂蓄电池具有尖晶石结构的锰酸锂的热稳定性好，耐过充电，大电流充放电性能优越，资源丰富且对环境的不良影响也小，具有十分优越的循环充放电稳定性，热稳定性也良好。电动车对电池的安全性、环境适应性、大电流特性、一致性以及经济性等有着非常特殊的要求。根据动力电池的特点，本发明通过对结构与材料在各种条件下所得到的实验结果全面进行了分析和评价，由此而研制出了安全性能好，循环充放电性能十分优越的以锰酸锂为正极材料的大容量新型锂离子二次电池。
【发明内容】
[0008]为解决上述问题，本发明的目的是提供一种具有热稳定性高，对电解液的氧化能力小，具有更好的抗过、充性能的能够给混合动力汽车供电的专用锰酸锂蓄电池。
[0009]本发明的再一目的是提供该锰酸锂蓄电池的制备方法。
[0010]为了实现本发明目的，本发明提供的混合动力汽车供电的专用锰酸锂蓄电池，其正极材料由含锰酸锂(LiMn2O4)的正极活性物质、占正极活性物质量5-15%的导电剂和占正极活性物质量5-10%的溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂组成；其负极材料由85-95%的负极活性物质、3-10%的导电剂和2-10%溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂组成；所述正极活性物质为层状锰酸锂与钴酸锂、尖晶石型锰酸锂和磷酸铁锂中的一种以上的混合，质量比为1-2:0-1 ;所述负极活性物质为天然石墨、人造石墨、中间相炭微球、硬碳、钛酸锂、锡基合金和娃基合金的一种以上混合。
[0011 ] 其中，所述导电剂为纳米碳纤维，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
[0012]所述正极材料的振实密度为2.0-2.5g/cm3，比表面积< 5.0m2/g。
[0013]所述电解液采用lmol/L 的 LiPF6/ (EC+DMC+EMC)(体积比为:1:1:1)溶液。LiPF6为六氟磷酸锂EMC为乙基甲基碳酸酯，EC为乙基碳酸酯，DMC为二甲基碳酸酯。
[0014]本发明所述锰酸锂蓄电池由包括正极材料的正极极片、隔膜和包含负极材料的负极极片按照顺序卷叠在一起成电芯，电芯内注有电解液。
[0015]本发明所述锰酸锂蓄电池采用如下步骤制成:
[0016]I)先将含锰酸锂(LiMn2O4)的正极活性物质、占正极活性物质量5_15%的导电剂和占正极活性物质量5-10%的溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，温度在80°C时、以1000-1500转/分搅拌速度，搅拌6-8小时，球磨6_8小时，过筛后得正极浆料；
[0017]2)按质量比，将85-95%的负极活性物质、3-10%的导电剂和2_10%溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，以100-500转/分的转速，搅拌2_20小时，获得负极浆料；
[0018]3)将所述正极浆料在温度60-150 °C，速度l_5m/min，涂敷在16-30 μπι厚的铝箔上，然后将于60-200°C烘烤4-10小时得正极极片；将所述负极浆料在60-200°C，速度l-5m/min，涂敷在9_25 μ m厚的铜箔上，然后于60_200°C烘烤4_10小时得负极极片；
[0019]4)将烘烤后的正极、负极极片裁切、压制，并在极片上焊接极耳，正极极片、隔膜和负极极片按照顺序卷叠在一起成电芯，将电芯装进壳体，将入壳的电芯于温度70-80°C，真空度彡0.09MPa真空干燥，烘烤时间5-25h ；
[0020]5)在带壳体的电芯内注入所述电解液，制成锰酸锂电池单体。
[0021]本发明的锰酸锂电池单体包括:正极接线柱、盖帽、隔膜纸、负极、负极极耳、正极极耳、正极、绝缘板、蓄电池、外壳、绝缘板、垫片、拉断装帽等部件。
[0022]本发明锰酸锂蓄电池的工作原理为:
[0023]锰酸锂蓄电池内部主要是由正极、负极及隔膜组成。本发明中的锰酸锂蓄电池是用锰酸锂(LiFePO4，简称LFP)材料作电池正极的锂离子电池，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，但锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过，电池负极由碳(石墨)组成，由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质，电池由金属外壳密闭封装。LiMnO4电池在充电时，正极中的锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迀移；在放电过程中，负极中的Li+通过隔膜向正极迀移。锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迀移而命名的。
[0024]本发明的单体锰酸锂蓄电池设计为:电压为2V-3.8V以IC放电、放电平台3.2V，电池容量为50AH左右，循环800次容量保存率为94.6%，电池以1C放电能够放出容量的92.
[0025]本发明的蓄电池还可以制成大容量的蓄电池，其由多个单体蓄电池串并联在一起、最大可以设计60个单体连接在一起组成蓄电池组、做成一个2V3000AH的大容量锰酸锂蓄电池。单体电池正负极焊接螺纹铜柱，用螺纹紧固连接，上下单体电池通过专用的PCB板并联连接板连接、具有纵向过流，横向保护的功能，电池组的串联方向(纵向)电池通过点焊螺丝点焊螺柱连接，过大电流，在电池组的并联方向(横向)通过带有保险丝的PCB板来保护电池组安全。
[0026]当单个电芯短路时PCB板的保险丝断开，脱离工作电路，起到保护作用。此连接方式即可以保证电池组能够大电流充放，又可以保证电池组在大电流充放条件下的运行安全。让电池组所有电芯在同一条件下进行充放电，保证每个电芯的工作电是一致的，提高了电池组寿命。
[0027]为了实现本发明的另一目的，本发明的锰酸锂蓄电池的制备方法，包括如下步骤:
[0028]I)先将含锰酸锂(LiMn2O4)的正极活性物质、占正极活性物质量5_15%的导电剂和占正极活性物质量5-10%的溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，温度在80°C时、以1000-1500转/分搅拌速度，搅拌6-8小时，球磨6_8小时，过筛后得正极浆料；
[0029]2)按质量比，将85-95%的负极活性物质、3-10%的导电剂和2_10%溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，以100-500转/分的转速，搅拌2_20小时，获得负极浆料；
[0030]3)将所述正极浆料在温度60-150 °C，速度l_5m/min，涂敷在16-30 μπι厚的铝箔上，然后将于60-200°C烘烤4-10小时得正极极片；将所述负极浆料在60-200°C，速度l-5m/min，涂敷在9_25 μ m厚的铜箔上，然后于60_200°C烘烤4_10小时得负极极片；
[0031]4)将烘烤后的正极、负极极片裁切、压制，并在极片上焊接极耳，正极极片、隔膜和负极极片按照顺序卷叠在一起成电芯，将电芯装进壳体，将入壳的电芯于温度70-80°C，真空度彡0.09MPa真空干燥，烘烤时间5-25h ；
[0032]5)在带壳体的电芯内注入所述电解液，制成锰酸锂电池单体。
[0033]步骤I)中所述正极活性物质为层状锰酸锂与钴酸锂、尖晶石型锰酸锂和磷酸铁锂中的一种以上的混合，质量比为:1-2:0-1 ;所述负极活性物质为天然石墨、人造石墨、中间相炭微球、硬碳、钛酸锂、锡基合金和硅基合金的一种以上混合。
[0034]所述正极材料的振实密度为2.0-2.5g/cm3，比表面积< 5.0m2/g。
[0035]所述球磨采用锆球，混合浆料与锆球质量比为1: 2;所述过筛采用过100目筛网；所述混合、球磨过程环境温度不超过25°C，湿度不超过25%。
[0036]所述电解液采用lmol/L的LiPF6/ (EC+DMC+EMC)(体积比为:1:1:1)溶液。
[0037]所述铝箔可采用斜拉铝网，铝网厚度为:0.10-0.15mm。
[0038]所述正极、负极极片的规格可为:裁切成500mm长的大片；或裁切成650mm和700mm长的大片，再用分条机分别切出长650mm、宽57mm的正极片和长700、宽58.5mm的负极片。
[0039]所述切好的极片通过立式辊压机压制，压强为1000-3000镑/平方英寸。
[0040]本发明混合动力汽车供电的专用锰酸锂蓄电池充分利用锰酸锂正极材料和聚合物锂离子电池的优越性，具有体积更小、重量更轻、寿命更长、更耐高温、维护更容易、性能更稳定、更环保等优点。具有以下优点:
[0041]I)锰酸锂(LiMn04)充电态的热稳定性高，对电解液的氧化能力小，具有更好的抗过、充性能；
[0042]2)本发明的蓄电池具有优越的温度特性，环境工作温度可达-50°C -60°C，降低了设备购置成本和耗电成本；
[0043]3)绿色环保:蓄电池不含重金属，无有害气体排放，安全无污染的绿色环保；
[0044]4)能量密度大，产品体积比能量和重量比能量在国际上处于领先水平；已实现直接在原通信直流开关电源的充放电工作模式不变的条件下工作；
[0045]5)本发明的蓄电池具有稳定的电芯结构、严密的组合设计、强大的BMS电池管理系统，确保电池性能稳定持久；
[0046]6)本发明经单体电池双重保护、成组安全保护及BMS电池管理系统安全保护的“三个安全”原则把关；并经过过充电、过放电、短路、跌落、挤压、加热、针刺、碾压等安全测试，不爆炸、不燃烧；
[0047]7)具有超长寿命:1000次以上循环充放，预计使用年限可达8年以上；
[0048]8)具有高回报率:使用动力电池与使用燃油相比，每年将会为每辆大巴节省高达70%的成本。
【具体实施方式】
[0049]下面结合实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。实施例1
[0050]本实施例的混合动力汽车供电的专用锰酸锂蓄电池采用如下步骤制成:
[0051]I)先将正极活性物质(层状锰酸锂与钴酸锂的质量比为2:1)、占正极活性物质量10%的纳米碳纤维和占正极活性物质量5%的溶于N-甲基吡咯烷酮的聚偏氟乙烯粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，温度在80°C时、以1500转/分搅拌速度，搅拌8小时，取出混合浆料加入直径12_锆球，以1000r/min速度，球磨6小时，混合浆料与锆球质量比为1:2，将锆球与混合浆料分离，过100目筛网，获得正极浆料；所述混合、球磨过程环境温度不超过25 °C，湿度不超过25% ;振实密度为2.5g/cm3,比表面积< 5.0m2/g ;
[0052]2)按质量比，将85%的负极活性物质天然石墨、10%的纳米碳纤维导电剂和5%溶于N-甲基吡咯烷酮的聚偏氟乙烯粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，以500转/分的转速，搅拌10小时，获得负极浆料；
[0053]3)将正极浆料在温度100°C，速度3m/min，涂敷在20 μ m厚的铝箔(斜拉铝网，铝网厚度为:0.15mm)上，然后将该涂布的极片于200°C烘烤4小时；将负极浆料在100°C，速度5m/min，涂敷在18μm厚的铜箔(斜拉铝网，铝网厚度为:0.15mm)上，然后将该涂布的极片于200°C烘烤4小时；
[0054]4)将经过烘烤后的正极、负极极片裁切成500mm长的大片；或裁切成650mm和700mm长的大片，再用分条机分别切出长650mm、宽57mm的正极片和长700、宽58.5mm的负极片；将切好的极片通过立式辊压机压制，压强为3000镑/平方英寸；
[0055]5)在极片上焊接极耳，正极极片、隔膜和负极极片按照顺序卷叠在一起成电芯，将电芯装进壳体，将入壳的电芯于温度80°C，真空度彡0.09MPa真空干燥，烘烤时间25h ;脉冲脱气24小时，在带壳体的电芯内注入电解液(电解液采用lmol/L的LiPF6/(EC+DMC+EMC)(体积比为:1:1:1)溶液)，搁置后预充、化成，制成电池单体。
[0056]本发明中锰酸锂蓄电池包括:正极接线柱、盖帽、隔膜纸、负极、负极极耳、正极极耳、正极、绝缘板、蓄电池、外壳、绝缘板、垫片、拉断装帽等部件。经过上述工艺将所有部件组成的蓄电池。单体锰酸锂蓄电池设计为:电压为2V-3.8V以IC放电、放电平台3.2V,电池容量为50AH左右，循环800次容量保存率为94.6%.电池以1C放电能够放出容量的92.8%。大容量的蓄电池由多个单体蓄电池串并联在一起、最大可以设计60个单体连接在一起组成蓄电池组、做成一个2V3000AH的大容量锰酸锂蓄电池。单体电池正负极焊接螺纹铜柱，用螺纹紧固连接，上下单体电池通过专用的PCB板并联连接板连接、具有纵向过流，横向保护的功能，电池组的串联方向(纵向)电池通过点焊螺丝点焊螺柱连接，过大电流，在电池组的并联方向(横向)通过带有保险丝的PCB板来保护电池组安全。当单个电芯短路时PCB板的保险丝断开，脱离工作电路，起到保护作用。此连接方式即可以保证电池组能够大电流充放，又可以保证电池组在大电流充放条件下的运行安全。让电池组所有电芯在同一条件下进行充放电，保证每个电芯的工作电是一致的，提高了电池组寿命。
[0057]实施例2
[0058]本实施例的混合动力汽车供电的专用锰酸锂蓄电池采用如下步骤制成:
[0059]I)先将正极活性物质(层状锰酸锂与尖晶石型锰酸锂的质量比为1:1)、占正极活性物质量5 %的纳米碳纤维导电剂和占正极活性物质量6 %的溶于N-甲基吡咯烷酮的聚偏氟乙烯粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，温度在80°C时、以1500转/分搅拌速度，搅拌8小时，取出混合浆料加入直径12mm锆球，以500r/min速度，球磨8小时，混合浆料与锆球质量比为1: 2，将锆球与混合浆料分离，过100目筛网，获得正极浆料；所述混合、球磨过程环境温度不超过25°C，湿度不超过25% ;振实密度为2.0g/cm3,比表面积< 5.0m2/g ;
[0060]2)按质量比，将95%的负极活性物质钛酸锂、3%的纳米碳纤维导电剂和2%溶于N-甲基吡咯烷酮的聚偏氟乙烯粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，以300转/分的转速，搅拌8小时，获得负极浆料；
[0061]3)将正极浆料在温度60°C，速度5m/min，涂敷在30μm厚的铝箔(斜拉铝网，铝网厚度为:0.1Omm)上，然后将该涂布的极片于60°C烘烤10小时；将负极浆料在60°C，速度lm/min，涂敷在9μm厚的铜箔(斜拉铝网，铝网厚度为:0.1Omm)上，然后将该涂布的极片于60°C烘烤10小时；
[0062]4)将经过烘烤后的正极、负极极片裁切成500mm长的大片；或裁切成650mm和700mm长的大片，再用分条机分别切出长650mm、宽57mm的正极片和长700、宽58.5mm的负极片；将切好的极片通过立式辊压机压制，压强为2000镑/平方英寸；
[0063]5)在极片上焊接极耳，正极极片、隔膜和负极极片按照顺序卷叠在一起成电芯，将电芯装进壳体，将入壳的电芯于温度80°C，真空度彡0.09MPa真空干燥，烘烤时间25h ;脉冲脱气24小时，在带壳体的电芯内注入电解液(电解液采用lmol/L的LiPF6/(EC+DMC+EMC)(体积比为:1:1:1)溶液)，搁置后预充、化成，制成电池单体。
[0064]实施例3
[0065]本实施例的混合动力汽车供电的专用锰酸锂蓄电池采用如下步骤制成:
[0066]I)先将正极活性物质(层状锰酸锂与钴酸锂、磷酸铁锂的质量比为1:0.5:0.5)、占正极活性物质量15%的纳米碳纤维导电剂和占正极活性物质量10%的溶于N-甲基吡咯烷酮的聚偏氟乙烯粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，温度在80°C时、以1000转/分搅拌速度，搅拌6小时，取出混合浆料加入直径12mm锆球，以800r/min速度，球磨6小时，混合浆料与锆球质量比为1: 2，将锆球与混合浆料分离，过100目筛网，获得正极浆料；所述混合、球磨过程环境温度不超过25°C，湿度不超过25% ;振实密度为2.5g/cm3，比表面积< 5.0m2/g ；
[0067]2)按质量比，将90%的负极活性物质中间相炭微球、5%的纳米碳纤维导电剂和5%溶于N-甲基吡咯烷酮的聚偏氟乙烯粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，以100转/分的转速，搅拌20小时，获得负极浆料；
[0068]3)将正极浆料在温度150°C，速度lm/min，涂敷在16 μ m厚的铝箔(斜拉铝网，铝网厚度为:0.15mm)上，然后将该涂布的极片于100°C烘烤6小时；将负极浆料在200°C，速度3m/min，涂敷在25μm厚的铜箔(斜拉铝网，铝网厚度为:0.15mm)上，然后将该涂布的极片于100°C烘烤8小时；
[0069]4)将经过烘烤后的正极、负极极片裁切成500mm长的大片；或裁切成650mm和700mm长的大片，再用分条机分别切出长650mm、宽57mm的正极片和长700、宽58.5mm的负极片；将切好的极片通过立式辊压机压制，压强为3000镑/平方英寸；
[0070]5)在极片上焊接极耳，正极极片、隔膜和负极极片按照顺序卷叠在一起成电芯，将电芯装进壳体，将入壳的电芯于温度70°C，真空度彡0.09MPa真空干燥，烘烤时间20h ;脉冲脱气24小时，在带壳体的电芯内注入电解液(电解液采用lmol/L的LiPF6/(EC+DMC+EMC)(体积比为:1:1:1)溶液)，搁置后预充、化成，制成电池单体。
[0071]本发明的锰酸锂蓄电池为用锰酸锂作为正极材料的锂离子电池，锰酸锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最尚也就500次，而锰酸锂动力电池，循环寿命达到1000次以上，标准充电(3小时率)使用，可达到1000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”，最多也就1-1.5年时间，而锰酸锂电池在同样条件下使用，1000次以上循环充放，预计使用年限可达8年以上。综合考虑，性能价格比理论上为铅酸电池的4倍以上。锰酸锂电热峰值可达200°C -300°C，而钴酸锂只在200°C左右。工作温度范围宽广(-20C—+75C)，有耐高温特性锰酸锂电热峰值可达200°C-300°C，而钴酸锂只在200°C左右。具有比普通电池(铅酸等)更大的容量。5AH-1000AH(单体)锰酸锂电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。同等规格容量的锰酸锂电池的体积是铅酸电池体积的2/3重量是铅酸电池的1/3。锰酸锂正极材料做出大容量锂离子电池更易串联使用。以满足电动车频繁充放电的需要。该电池不含任何重金属与稀有金属(镍氢电池需稀有金属)，无毒(SGS认证通过)，无污染，符合欧洲RoHS规定，为绝对的绿色环保电池证。原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。其安全性能与循环寿命有较大优势，这些也正是动力电池最重要的技术指标之一。IC充放循环寿命达1000次。单节电池过充电压1V不燃烧，穿刺不爆炸，过充时不容易燃烧和爆炸。锰酸锂正极材料做出大容量锂离子电池更易并串联使用。依靠锰酸锂蓄电池为电动汽车充电，从而保证电动汽车及时获取清洁的能源，达到节能减排的目的。降低了汽车的碳排放。与传统蓄电池设施相比具有极大优势，促进了电动汽车产业的健康发展，是一种极具市场前景的基础设施，可得到广泛应用。
[0072]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种混合动力汽车供电的专用锰酸锂蓄电池，其特征在于，其正极材料由含锰酸锂的正极活性物质、占正极活性物质量5-15%的导电剂和占正极活性物质量5-10%的溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂组成；其负极材料由85-95%的负极活性物质、3-10%的导电剂和2-10%溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂组成；所述正极活性物质为层状锰酸锂与钴酸锂、尖晶石型锰酸锂和磷酸铁锂中的一种以上的混合，质量比为1-2:0-1 ;所述负极活性物质为天然石墨、人造石墨、中间相炭微球、硬碳、钛酸锂、锡基合金和硅基合金的一种以上混入口 ο2.根据权利要求1所述的锰酸锂蓄电池，其特征在于，所述导电剂为纳米碳纤维，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。3.根据权利要求1或2所述的锰酸锂蓄电池，其特征在于，所述电解液采用lmol/L的LiPF6/ (EC+DMC+EMC)(体积比为:1:1:1)溶液。4.根据权利要求3所述的锰酸锂蓄电池，其特征在于，所述锰酸锂蓄电池由包括正极材料的正极极片、隔膜和包含负极材料的负极极片按照顺序卷叠在一起成电芯，电芯内注有电解液。5.根据权利要求1-4任意一项所述的锰酸锂蓄电池，其特征在于，所述锰酸锂蓄电池采用如下步骤制成: 1)先将含锰酸锂的正极活性物质、占正极活性物质量5-15%的导电剂和占正极活性物质量5-10%的溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，温度在80°C时、以1000-1500转/分搅拌速度，搅拌6-8小时，球磨6-8小时，过筛后得正极浆料； 2)按质量比，将85-95%的负极活性物质、3-10%的导电剂和2-10%溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，以100-500转/分的转速，搅拌2_20小时，获得负极浆料； 3)将所述正极浆料在温度60-150°C，速度l-5m/min，涂敷在16-30μ m厚的铝箔上，然后将于60-200°C烘烤4-10小时得正极极片；将所述负极浆料在60-200°C，速度l_5m/min，涂敷在9-25 μ m厚的铜箔上，然后于60-200°C烘烤4_10小时得负极极片； 4)将烘烤后的正极、负极极片裁切、压制，并在极片上焊接极耳，正极极片、隔膜和负极极片按照顺序卷叠在一起成电芯，将电芯装进壳体，将入壳的电芯于温度70-80°C，真空度彡0.09MPa真空干燥，烘烤时间5-25h ； 5)在带壳体的电芯内注入所述电解液，制成锰酸锂电池单体。6.根据权利要求1所述的锰酸锂蓄电池，其特征在于，所述正极材料的振实密度为2.0-2.5g/cm3，比表面积< 5.0m2/g。7.制备权利要求1-6任意一项所述的锰酸锂蓄电池方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)先将含锰酸锂(LiMn2O4)的正极活性物质、占正极活性物质量5-15%的导电剂和占正极活性物质量5-10%的溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，温度在80°C时、以1000-1500转/分搅拌速度，搅拌6-8小时，球磨6_8小时，过筛后得正极浆料； 2)按质量比，将85-95%的负极活性物质、3-10%的导电剂和2-10%溶于N-甲基吡咯烷酮的粘结剂，在真空度不高于0.08MPa，以100-500转/分的转速，搅拌2_20小时，获得负极浆料； 3)将所述正极浆料在温度60-150°C，速度l-5m/min，涂敷在16-30μ m厚的铝箔上，然后将于60-200°C烘烤4-10小时得正极极片；将所述负极浆料在60-200°C，速度l_5m/min，涂敷在9-25 μ m厚的铜箔上，然后于60-200°C烘烤4_10小时得负极极片； 4)将烘烤后的正极、负极极片裁切、压制，并在极片上焊接极耳，正极极片、隔膜和负极极片按照顺序卷叠在一起成电芯，将电芯装进壳体，将入壳的电芯于温度70-80°C，真空度彡0.09MPa真空干燥，烘烤时间5-25h ； 5)在带壳体的电芯内注入所述电解液，制成锰酸锂电池单体。8.根据权利要求7所述的锰酸锂蓄电池的制备方法，其特征在于，步骤I)中所述球磨采用锆球，混合浆料与锆球质量比为1: 2;所述过筛采用过100目筛网；所述混合、球磨过程环境温度不超过25 °C，湿度不超过25%。9.根据权利要求7所述的锰酸锂蓄电池的制备方法，其特征在于，所述正极、负极极片的规格为:裁切成500mm长的大片；或裁切成650mm和700mm长的大片，再用分条机分别切出长650mm、宽57mm的正极片和长700、宽58.5mm的负极片。10.由若干个权利要求1-6任意一项所述的锰酸锂蓄电池串并联制成大容量锰酸锂蓄电池。
【文档编号】H01M4/1391GK105845888SQ201510022043
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年1月15日
【发明人】沈园众, 沈亨春, 沈元雄, 李亚军
【申请人】深圳市索阳新能源科技有限公司