镍锰酸锂/钛酸锂电池及其制备方法与流程

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种镍锰酸锂/钛酸锂电池制备方法。

背景技术：
目前，随着科技的进步和人类对新能源需求的不断提升，锂离子电池性能也在不断进步，尤其是现在新能源汽车对锂离子电池提出更高的要求，要实现其要求最根本的就要解决其安全问题，另外还需要提高其低温和快速充电能力。商业化的石墨负极锂离子电池还存在一些弊端，如过充时容易形成锂枝晶，造成电池短路，影响电池的安全性能；易形成SEI膜而造成首次充放电效率低，不可逆容量大；碳材料平台较低，易引起电解液分解，造成安全隐患等。钛酸锂为零应变材料，电势较高，不易产生锂支晶，安全性能更好，快速充电和低温充电能力更强，但因其电势较高，磷酸铁锂、三元、锰酸锂等正极体系电池标称电压偏低，只有2.0V~2.5V，相应电池能量密度偏低。若能够使用零应变材料钛酸锂匹配一种高电位正极，使其拥有较高能量密度的同时具有良好的循环性能、安全性能、快速充电和低温充电能力，势必会推动锂离子电池在汽车领域的发展。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种镍锰酸锂/钛酸锂电池及其制备方法，使电池兼顾具有较高能量密度的同时具有良好的循环性能、安全性能、快速充电和低温充电能力。一种镍锰酸锂/钛酸锂电池，包括正极片、负极片、电解液，所述正极片包括正极铝箔集流体以及涂敷在其表面的正极浆料涂层，所述负极片包括负极铝箔集流体及其涂敷在表面的负极浆料涂层，其特征是，正负极浆料涂层包括以下材料：正极浆料质量配比按镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4:导电碳Super-P:导电碳KS-15:粘结剂PVDF（聚偏氟乙烯）=95:1:1:3，溶剂为NMP（N–甲基吡咯烷酮），正极固含量60%~65%；负极浆料质量配比按钛酸锂Li4Ti5O12:导电碳Super-P:导电碳KS-15:粘结剂PVDF=91:3:2:4，溶剂为NMP，负极固含量40%~45%。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池，其特征是，所述电解液为添加防胀气添加剂的碳酸酯溶剂体系5V高压电解液。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池，其特征是，正极浆料涂层单面面密度为180~200g/m2，压实密度3.45~3.55g/cm3。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池，其特征是，负极浆料涂层单面面密度为198~220g/m2，压实密度1.60~1.70g/cm3。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池，其特征是，所述正浆料涂层与负极浆料涂层面密度比为1:1.1。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池的制备方法，其特征是，正极浆料生产步骤：1)将PVDF与NMP按质量比30:613加入到行星搅拌机搅拌3h，2)然后加入导电碳Super-P与导电碳KS-15搅拌2h，加入的量按质量比Super-P:KS-15:PVDF=1:1:3，3)再加入镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4继续搅拌2h，加入的量按质量比镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4:PVDF=95:3，4)最后过150目筛出料；负极浆料生产步骤：1)将PVDF与NMP按质量比4:150加入到行星搅拌机搅拌3h，2)然后加入导电碳Super-P和导电碳KS-15搅拌3h，加入的量按质量比Super-P:KS-15:PVDF=3:2:4，3)再加入钛酸锂Li4Ti5O12继续搅拌4h，加入的量按质量比钛酸锂Li4Ti5O12:PVDF=91:4，4)最后过150目筛出料。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池的制备方法，其特征是，上述每次加料搅拌均为先低速搅拌后高速搅拌，上述搅拌时间均代表高速搅拌时间。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池的制备方法，其特征是，行星搅拌机低速搅拌公转转速15±1r/min，自转转速500±50r/min，高速搅拌公转转速25±1r/min，自转转速2200±50r/min。本发明的优点与效果是：1.本发明使用钛酸锂作为电池的负极活性物质，钛酸锂为零应变材料，不易产生锂支晶，电池具有更好的安全性能、倍率性能、低温性能和循环性能。2.本发明使用镍锰酸锂作为电池正极活性物质，使得钛酸锂负极电池电压可以达到3.0V，提高了钛酸锂负极电池的能量密度。3.本发明使用添加防胀气添加剂的常规碳酸酯溶剂5V高压电解液，防胀气添加剂能够有效减小电池的胀气，提高电池的综合性能。附图说明图1为电池0.2C放电曲线，图2为电池1C充放电循环曲线。具体实施方式下面就具体实施例对本发明作进一步说明：一种镍锰酸锂/钛酸锂电池，包括正极片、负极片、电解液，所述正极片包括正极铝箔集流体以及涂敷在其表面的正极浆料涂层，所述负极片包括负极铝箔集流体及其涂敷在表面的负极浆料涂层，其特征是，正负极浆料涂层包括以下材料：正极浆料质量配比按镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4:导电碳Super-P:导电碳KS-15:粘结剂PVDF（聚偏氟乙烯）=95:1:1:3，溶剂为NMP（N–甲基吡咯烷酮），正极固含量60%~65%；负极浆料质量配比按钛酸锂Li4Ti5O12:导电碳Super-p:导电碳KS-15:粘结剂PVDF=91:3:2:4，溶剂为NMP，负极固含量40%~45%。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池，其特征是，所述电解液为添加防胀气添加剂的碳酸酯溶剂体系5V高压电解液。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池，其特征是，正极浆料涂层单面面密度为180~200g/m2，压实密度3.45~3.55g/cm3。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池，其特征是，负极浆料涂层单面面密度为198~220g/m2，压实密度1.60~1.70g/cm3。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池，其特征是，所述正浆料涂层与负极浆料涂层面密度比为1:1.1。根据任一项所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池的制备方法，其特征是，正极浆料生产步骤：1)将PVDF与NMP按质量比30:613加入到行星搅拌机搅拌3h，2)然后加入导电碳Super-P与导电碳KS-15搅拌2h，加入的量按质量比Super-P:KS-15:PVDF=1:1:3，3)再加入镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4继续搅拌2h，加入的量按质量比镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4:PVDF=95:3，4)最后过150目筛出料；负极制浆生产步骤：1)将PVDF与NMP按质量比4:150加入到行星搅拌机搅拌3h，2)然后加入导电碳Super-P和导电碳KS-15搅拌3h，加入的量按质量比Super-P:KS-15:PVDF=3:2:4，3)再加入钛酸锂Li4Ti5O12继续搅拌4h，加入的量按质量比钛酸锂Li4Ti5O12:PVDF=91:4，4)最后过150目筛出料。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池的制备方法，其特征是，上述每次加料搅拌均为先低速搅拌后高速搅拌，上述搅拌时间均代表高速搅拌时间。根据所述的镍锰酸锂/钛酸锂电池的制备方法，其特征是，行星搅拌机低速搅拌公转转速15±1r/min，自转转速500±50r/min，高速搅拌公转转速25±1r/min，自转转速2200±50r/min。具体实施例说明：正负极打浆均使用行星搅拌机，打浆方法使用锂离子制浆常规工艺技术；其中PVDF为美国SolefPVDF5130，NMP为广州松柏化工有限公司生产，行星搅拌机使用广州红运混合设备有限公司产品，导电碳Super-P和导电碳KS-15为上海汇普工业化学品有限公司生产，镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4使用海特电子集团有限公司自制产品，钛酸锂Li4Ti5O12为天津贝特瑞新能源材料有限公司钛酸锂型号LTO-1，电解液选用添加防胀气添加剂的碳酸酯溶剂体系5V高压电解液为北京化学试剂研究所生产。电池的叠片方式制备采用5Ah-3.0V软包装，注液量20±0.5g，其它为软包电池常规工艺技术。电池检测时电压范围2.0V~3.3V，0.2C放电容量＞5Ah，电池达到5C充电5C放电容量占0.2C充电0.2C放电容量的90%以上，-20℃0.2C充放电容量占常温0.2C充放电容量的90%以上，常温1C充放循环1000次容量保持率＞90%，安全性能测试合格。0.2C放电曲线如图1所示，电池1C充放电循环曲线如图2所示。