本发明涉及锂离子电池
技术领域：
，特别涉及一种超低温长寿命锂离子电池。
背景技术：
：锂离子电池具有比容量大、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、环境污染小等优点，自20世纪90年代初商业化以来，很快就替代了镍镉和镍氢电池，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机等便携式电器中。在航空航天、军工、电动车等领域，要求电池能在-40℃甚至更低的温度下正常工作并具有较长的循环寿命，但现有技术中的锂离子电池的低温性能较差，在-20℃时性能会明显恶化，放电容量骤降；在-40℃下放电容量会更低，循环寿命短，即现有技术中的锂离子电池的低温及超低温循环性能差。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供一种超低温长寿命锂离子电池，其能在-40℃甚至更低的温度下正常工作并具有较长的循环寿命，提高了锂离子电池的低温及超低温循环性能，扩大了锂离子电池在航空航天、军工、电动车等领域的应用范围。本发明通过以下技术手段解决上述问题：本发明的一种超低温长寿命锂离子电池，包括电池外壳、以及位于所述电池外壳内的正极极片、负极极片和电解液，所述正极极片与所述负极极片之间设置有隔膜，其特征在于：还包括：所述正极极片包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体两面的正极浆料，所述负极极片包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体两面的负极浆料；所述正极浆料包括第一溶剂、稀土富镁基粉体、正极活性物质、第一导电剂和第一粘结剂，且所述正极极片的单面敷料面密度为175g/m2～190g/m2，所述稀土富镁基粉体的质量配比为1％～5％，所述正极活性物质的质量配比为90％～95％，所述第一导电剂的质量配比为1％～5％，所述第一粘结剂的质量配比为3％～8％；所述负极浆料包括第二溶剂、负极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂，所述负极活性物质的质量配比为90％～94％，所述第二导电剂的质量配比为1％～5％，所述第二粘结剂的质量配比为5％～10％。进一步，所述正极活性物质至少包括锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、富锂锰基材料Li(LixM1-x)O2、镍钴铝三元材料和镍钴锰三元材料中的一种。进一步，所述稀土富镁基粉体为氧化钪、氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化镱、氧化钛、氧化锆中的一种或几种与氧化镁的混合粉体。进一步，所述第一导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体。进一步，所述第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述第一粘结剂为聚偏氟乙烯。进一步，所述负极活性物质至少包括天然石墨、中间相碳微球和人造石墨中的一种。进一步，所述第二导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体。进一步，所述第二溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述第二粘结剂为聚偏氟乙烯。本发明的一种超低温长寿命锂离子电池具有以下有益效果：本发明提供了一种超低温长寿命锂离子电池，在正极极片的正极浆料中添加了稀土富镁基粉体，并采用聚偏氟乙烯作为第一粘结剂和第二粘结剂，且将正极极片的单面敷料面密度限定为175g/m2～190g/m2，采用石墨烯和碳纳米管的混合粉体作为第一导电剂和第二导电剂，使锂离子电池在-40℃的低温环境下能正常工作并具有较长的循环寿命，即提高了锂离子电池的低温及超低温循环性能，扩大了锂离子电池在航空航天、军工、电动车等领域的应用范围。附图说明下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。图1为本发明的实施例一的超低温长寿命锂离子电池在-40℃下，倍率为0.2C的放电容量和容量保持率的曲线图。具体实施方式本发明的一种超低温长寿命锂离子电池，包括电池外壳、以及位于所述电池外壳内的正极极片、负极极片和电解液，所述正极极片与所述负极极片之间设置有隔膜，其特征在于：还包括：所述正极极片包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体两面的正极浆料，所述负极极片包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体两面的负极浆料。其中，所述正极浆料包括第一溶剂、稀土富镁基粉体、正极活性物质、第一导电剂和第一粘结剂，且所述正极极片的单面敷料面密度为175g/m2～190g/m2，所述稀土富镁基粉体的质量配比为1％～5％，所述正极活性物质的质量配比为90％～95％，所述第一导电剂的质量配比为1％～5％，所述第一粘结剂的质量配比为3％～8％。所述负极浆料包括第二溶剂、负极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂，所述负极活性物质的质量配比为90％～94％，所述第二导电剂的质量配比为1％～5％，所述第二粘结剂的质量配比为5％～10％。进一步的，所述正极活性物质至少包括锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、富锂锰基材料Li(LixM1-x)O2、镍钴铝三元材料和镍钴锰三元材料中的一种。进一步的，所述稀土富镁基粉体为氧化钪、氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化镱、氧化钛、氧化锆中的一种或几种与氧化镁的混合粉体。进一步的，所述第一导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体。进一步的，所述第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述第一粘结剂为聚偏氟乙烯。进一步的，所述负极活性物质至少包括天然石墨、中间相碳微球和人造石墨中的一种。进一步的，所述第二导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体。进一步的，所述第二溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述第二粘结剂为聚偏氟乙烯。需要说明的是，本发明中的电池外壳中还填充有电解液，正极集流体可以为铝箔，负极集流体可以为铜箔，锂离子电池的形状和电解液的种类均不作限定，可以根据需求选用现有技术中的常规方式。需要说明的是，本发明在制备正极浆料、正极极片、负极浆料和负极极片时可采用下述方法，具体如下：实施例一：制备正极浆料：正极活性物质选用锰酸锂，稀土富镁基粉体选用氧化钪和氧化镁的混合粉体，且氧化钪和氧化镁的质量比为2:1，第一导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体，且石墨烯和碳纳米管的质量比为2:1；第一粘结剂为聚偏氟乙烯，第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮，且实施例一中的正极活性物质、稀土富镁基粉体、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为91:2:2:5，将实施例一中的正极活性物质、稀土富镁基粉体、第一导电剂和第一粘结剂与N-甲基吡咯烷酮进行混合，并搅拌均匀，即得到正极浆料。制备正极极片：将采用实施例一中制备的正极浆料均匀的涂覆在正极集流体的两面，使得单面敷料面密度为180g/m2，然后将正极极片烘干，使N-甲基吡咯烷酮完全挥发，再按照预设尺寸进行剪裁，并辊压至预设厚度，最后将辊压后的正极极片放置于真空烘箱中烘干，得到正极极片。制备负极浆料：负极活性物质选用中间相碳微球，第二导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体，且石墨烯和碳纳米管的质量比为2:1；第二粘结剂为聚偏氟乙烯，第二溶剂为N-甲基吡咯烷酮，且实施例一中的负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂的质量比为91:1:8，将实施例一中的负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂与N-甲基吡咯烷酮进行混合，并搅拌均匀，即得到负极浆料。制备负极极片：将采用上述实施例一中制备的负极浆料均匀的涂覆在负极集流体的两面，然后将负极极片烘干，使N-甲基吡咯烷酮完全挥发，再按照预设尺寸进行剪裁，并辊压至预设厚度，最后将辊压后的负极极片放置于真空烘箱中烘干，得到负极极片。锂离子电池的制备：将采用上述实施例一制备的正极极片、隔膜和采用上述实施例一制备的负极极片卷绕成电芯，然后将电芯装入电池外壳内，经真空烘干后在电池外壳内注入电解液，最后封口，并静置一段时间，得到锂离子电池。如表1和图1所示，其为采用实施例一制备的锂离子电池在-40℃下的放电数据和循环性能图，放电倍率为0.2C。从表1中可以看出，放电倍率为0.2C时，放电容量衰减到初始容量的80.2％对应的循环次数为1017次，说明采用实施例一制备的锂离子电池在-40℃的低温下能正常工作并具有较长的循环寿命。表1采用实施例一制备的锂离子电池在-40℃下的放电数据循环次数放电容量(mAh)容量保持率(％)第1次1843.3100.0％第200次1809.298.2％第400次1768.495.9％第600次1703.792.4％第800次1604.587.0％第1000次1505.981.7％第1017次1478.380.2％实施例二：制备正极浆料：正极活性物质选用锰酸锂，稀土富镁基粉体选用氧化镧、氧化镱和氧化镁的混合粉体，且氧化镧、氧化镱和氧化镁的质量比为4:3:3，第一导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体，且石墨烯和碳纳米管的质量比为2:1，第一粘结剂为聚偏氟乙烯，第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮，且实施例二中的正极活性物质、稀土富镁基粉体、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为91:2:2:5，将实施例二中的正极活性物质、稀土富镁基粉体、第一导电剂和第一粘结剂与N-甲基吡咯烷酮进行混合，并搅拌均匀，即得到正极浆料。制备正极极片：将采用实施例二中制备的正极浆料均匀的涂覆在正极集流体的两面，使得单面敷料面密度为180g/m2，然后将正极极片烘干，使N-甲基吡咯烷酮完全挥发，再按照预设尺寸进行剪裁，并辊压至预设厚度，最后将辊压后的正极极片放置于真空烘箱中烘干，得到正极极片。制备负极浆料：负极活性物质选用中间相碳微球，第二导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体，且石墨烯和碳纳米管的质量比为2:1，第二粘结剂为聚偏氟乙烯，第二溶剂为N-甲基吡咯烷酮，且实施例二中的负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂的质量比为91:1:8，将实施例二中的负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂与N-甲基吡咯烷酮进行混合，并搅拌均匀，即得到负极浆料。制备负极极片：将采用上述实施例二中制备的负极浆料均匀的涂覆在负极集流体的两面，然后将负极极片烘干，使N-甲基吡咯烷酮完全挥发，再按照预设尺寸进行剪裁，并辊压至预设厚度，最后将辊压后的负极极片放置于真空烘箱中烘干，得到负极极片。锂离子电池的制备：将采用上述实施例二制备的正极极片、隔膜和采用上述实施例二制备的负极极片卷绕成电芯，然后将电芯装入电池外壳内，经真空烘干后在电池外壳内注入电解液，最后封口，并静置一段时间，得到锂离子电池。如表2所示，其为采用实施例二制备的锂离子电池在-40℃下的放电数据，放电倍率为0.2C。从表2中可以看出，放电倍率为0.2C时，放电容量衰减到初始容量的80.0％对应的循环次数为1008次，说明采用实施例二制备的锂离子电池在-40℃的低温下能正常工作并具有较长的循环寿命。表2采用实施例二制备的锂离子电池在-40℃下的放电数据循环次数放电容量(mAh)容量保持率(％)第1次1836.1100.0％第200次1794.797.7％第400次1746.295.1％第600次1685.491.8％第800次1581.986.2％第1000次1481.280.7％第1008次1469.580.0％实施例三：制备正极浆料：正极活性物质选用锰酸锂，稀土富镁基粉体选用氧化钪和氧化镁的混合粉体，且氧化钪和氧化镁的质量比为2:1，第一导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体，且石墨烯和碳纳米管的质量比为2:1，第一粘结剂为聚偏氟乙烯，第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮，且实施例三中的正极活性物质、稀土富镁基粉体、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为90:2:1:7，将实施例三中的正极活性物质、稀土富镁基粉体、第一导电剂和第一粘结剂与N-甲基吡咯烷酮进行混合，并搅拌均匀，即得到正极浆料。制备正极极片：将采用实施例三中制备的正极浆料均匀的涂覆在正极集流体的两面，使得单面敷料面密度为180g/m2，然后将正极极片烘干，使N-甲基吡咯烷酮完全挥发，再按照预设尺寸进行剪裁，并辊压至预设厚度，最后将辊压后的正极极片放置于真空烘箱中烘干，得到正极极片。制备负极浆料：负极活性物质选用中间相碳微球，第二导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体，且石墨烯和碳纳米管的质量比为2:1，第二粘结剂为聚偏氟乙烯，第二溶剂为N-甲基吡咯烷酮，且实施例三中的负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂的质量比为90:1:9，将实施例三中的负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂与N-甲基吡咯烷酮进行混合，并搅拌均匀，即得到负极浆料。制备负极极片：将采用上述实施例三中制备的负极浆料均匀的涂覆在负极集流体的两面，然后将负极极片烘干，使N-甲基吡咯烷酮完全挥发，再按照预设尺寸进行剪裁，并辊压至预设厚度，最后将辊压后的负极极片放置于真空烘箱中烘干，得到负极极片。锂离子电池的制备：将采用上述实施例三制备的正极极片、隔膜和采用上述实施例三制备的负极极片卷绕成电芯，然后将电芯装入电池外壳内，经真空烘干后在电池外壳内注入电解液，最后封口，并静置一段时间，得到锂离子电池。如表3所示，其为采用实施例三制备的锂离子电池在-40℃下的放电数据，放电倍率为0.2C。从表3中可以看出，放电倍率为0.2C时，放电容量衰减到初始容量的80.1％对应的循环次数为1011次，说明采用实施例三制备的锂离子电池在-40℃的低温下能正常工作并具有较长的循环寿命。表3采用实施例三制备的锂离子电池在-40℃下的放电数据循环次数放电容量(mAh)容量保持率(％)第1次1826.6100.0％第200次1782.897.6％第400次1748.395.7％第600次1683.292.1％第800次1582.286.6％第1000次1485.981.3％第1011次1462.880.1％实施例四：制备正极浆料：正极活性物质选用钴酸锂，稀土富镁基粉体选用氧化钪和氧化镁的混合粉体，且氧化钪和氧化镁的质量比为2:1，第一导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体，且石墨烯和碳纳米管的质量比为2:1，第一粘结剂为聚偏氟乙烯，第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮，且实施例四中的正极活性物质、稀土富镁基粉体、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为91:2:2:5，将实施例四中的正极活性物质、稀土富镁基粉体、第一导电剂和第一粘结剂与N-甲基吡咯烷酮进行混合，并搅拌均匀，即得到正极浆料。制备正极极片：将采用实施例四中制备的正极浆料均匀的涂覆在正极集流体的两面，使得单面敷料面密度为180g/m2，然后将正极极片烘干，使N-甲基吡咯烷酮完全挥发，再按照预设尺寸进行剪裁，并辊压至预设厚度，最后将辊压后的正极极片放置于真空烘箱中烘干，得到正极极片。制备负极浆料：负极活性物质选用人造石墨，第二导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体，且石墨烯和碳纳米管的质量比为2:1，第二粘结剂为聚偏氟乙烯，第二溶剂为N-甲基吡咯烷酮，且实施例四中的负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂的质量比为91:1:8，将实施例四中的负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂与N-甲基吡咯烷酮进行混合，并搅拌均匀，即得到负极浆料。制备负极极片：将采用上述实施例四中制备的负极浆料均匀的涂覆在负极集流体的两面，然后将负极极片烘干，使N-甲基吡咯烷酮完全挥发，再按照预设尺寸进行剪裁，并辊压至预设厚度，最后将辊压后的负极极片放置于真空烘箱中烘干，得到负极极片。锂离子电池的制备：将采用上述实施例四制备的正极极片、隔膜和采用上述实施例四制备的负极极片卷绕成电芯，然后将电芯装入电池外壳内，经真空烘干后在电池外壳内注入电解液，最后封口，并静置一段时间，得到锂离子电池。如表4所示，其为采用实施例四制备的锂离子电池在-40℃下的放电数据，放电倍率为0.2C。从表4中可以看出，放电倍率为0.2C时，放电容量衰减到初始容量的80.0％对应的循环次数为832次，说明采用实施例四制备的锂离子电池在-40℃的低温下能正常工作并具有较长的循环寿命。表4采用实施例四制备的锂离子电池在-40℃下的放电数据循环次数放电容量(mAh)容量保持率(％)第1次1855.7100.0％第200次1784.896.2％第400次1708.592.1％第600次1619.487.3％第800次1521.182.0％第832次1484.780.0％实施例五：制备正极浆料：正极活性物质选用锰酸锂，稀土富镁基粉体选用氧化钪和氧化镁的混合粉体，且氧化钪和氧化镁的质量比为2:1，第一导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体，且石墨烯和碳纳米管的质量比为2:1，第一粘结剂为聚偏氟乙烯，第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮，且实施例五中的正极活性物质、稀土富镁基粉体、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为91:2:2:5，将实施例五中的正极活性物质、稀土富镁基粉体、第一导电剂和第一粘结剂与N-甲基吡咯烷酮进行混合，并搅拌均匀，即得到正极浆料。制备正极极片：将采用实施例五中制备的正极浆料均匀的涂覆在正极集流体的两面，使得单面敷料面密度为190g/m2，然后将正极极片烘干，使N-甲基吡咯烷酮完全挥发，再按照预设尺寸进行剪裁，并辊压至预设厚度，最后将辊压后的正极极片放置于真空烘箱中烘干，得到正极极片。制备负极浆料：负极活性物质选用中间相碳微球，第二导电剂为石墨烯和碳纳米管的混合粉体，且石墨烯和碳纳米管的质量比为2:1，第二粘结剂为聚偏氟乙烯，第二溶剂为N-甲基吡咯烷酮，且实施例五中的负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂的质量比为91:1:8，将实施例五中的负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂与N-甲基吡咯烷酮进行混合，并搅拌均匀，即得到负极浆料。制备负极极片：将采用上述实施例五中制备的负极浆料均匀的涂覆在负极集流体的两面，然后将负极极片烘干，使N-甲基吡咯烷酮完全挥发，再按照预设尺寸进行剪裁，并辊压至预设厚度，最后将辊压后的负极极片放置于真空烘箱中烘干，得到负极极片。锂离子电池的制备：将采用上述实施例五制备的正极极片、隔膜和采用上述实施例五制备的负极极片卷绕成电芯，然后将电芯装入电池外壳内，经真空烘干后在电池外壳内注入电解液，最后封口，并静置一段时间，得到锂离子电池。如表5所示，其为采用实施例五制备的锂离子电池在-40℃下的放电数据，放电倍率为0.2C。从表5中可以看出，放电倍率为0.2C时，放电容量衰减到初始容量的80.1％对应的循环次数为856次，说明采用实施例五制备的锂离子电池在-40℃的低温下能正常工作并具有较长的循环寿命。表5采用实施例五制备的锂离子电池在-40℃下的放电数据循环次数放电容量(mAh)容量保持率(％)第1次1870.4100.0％第200次1821.397.4％第400次1763.994.3％第600次1674.189.5％第800次1563.383.6％第856次1498.780.1％本发明提供了一种超低温长寿命锂离子电池，在正极极片的正极浆料中添加了稀土富镁基粉体，并采用聚偏氟乙烯作为第一粘结剂和第二粘结剂，且将正极极片的单面敷料面密度限定为175g/m2～190g/m2，采用石墨烯和碳纳米管的混合粉体作为第一导电剂和第二导电剂，使锂离子电池在-40℃的低温环境下能正常工作并具有较长的循环寿命，即提高了锂离子电池的低温及超低温循环性能，扩大了锂离子电池在航空航天、军工、电动车等领域的应用范围。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页1 2 3