一種電容型鋰離子起停電池的制作方法

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其是涉及一種電容型鋰離子起停電池。

背景技術：

隨著社會的發展，人們對出行方式提出了更高的要求，汽車已經成為方便出行的主要方式，然而，汽車的廣泛應用對環境造成了較大的污染。而且，汽車在城市工況行駛時,車輛起停十分頻繁,在交叉路口、紅綠燈處等怠速停車的時間越來越長,在怠速停車時發動機仍保持怠速運轉,汽車怠速時間占行車時間的30％以上,而且怠速工況下有相當一部分油耗浪費,而且會增加了廢氣排放量，加重了污染環境。怠速起停系統在傳統內燃機上的啟動電機上加裝了驅動啟動電機,用來控制發動機的啟動和停止,即取消了發動機的怠速,從而降低油耗和排放。在停車是取消怠速和制動能量回收能使車輛燃油經濟性有較大提高。

特別是近年國際上對節能環保汽車持續鼓勵，低油耗節能車型，成為未來汽車市場主流。汽車上加裝起停技術是實現低油節能的主要方式之一，因為該技術可節省燃油消耗5％以上。然而，目前起停電源主要用的是鉛酸電池，存在環境污染大，使用壽命有限，累計成本高等缺點，迫切需要一種新型儲能技術來替換。

技術實現要素：

本發明是為了解決現有技術的起停電池所存在的上述問題，提供了一種功率密度高，使用壽命長，使用安全性好的鋰離子電池技術領域。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種電容型鋰離子起停電池，包括由正極片、負極片、隔膜構成的電芯、電解液、容納電芯的外殼，所述正極片包括正集流體及涂覆于正集流體上的正極材料，所述負極片包括涂覆于負集流體上的負極材料，所述正極材料由以下質量百分比的組分組成：60～81.4％正極活性材料，15～34.5％導電劑，3.6～5.5％正極粘結劑，所述正極活性材料由尖晶石型的錳基含鋰氧化物和碳材料按質量比(6：4)～(9：1)組成，其中尖晶石型的錳基含鋰氧化物的化學式為：LiMn_xNi_yO₄，其中，1＜x＜1.6，0.4＜y＜1，碳材料為活性碳、石墨烯、碳納米管、碳氣凝膠中的一種或幾種，碳材料的比表面積為1200m²/g以上；所述負極材料由以下質量百分比的組分組成：70～86％負極活性材料，3～15％石墨類導電劑，3～15％負極粘結劑，所述負極活性材料為摻鋯或表面碳包覆的鈦酸鋰。本發明對電池體系進行了優化，正極活性材料采用尖晶石型的錳基含鋰氧化物和碳材料，負極活性材料采用摻鋯或表面碳包覆的鈦酸鋰，得到的電池功率密度高，使用壽命長，使用安全性好，非常適合作為汽車內起停電機的供電電源。

作為優選，所述正集流體為鋁箔，所述負集流體為銅箔。

作為優選，所述正極粘結劑、負極粘結劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚環氧乙烯、聚丙烯酸酯中的一種或多種。

作為優選，所述隔膜的基材為聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈或對苯二甲酸乙二酯，基材的表面上涂覆有無機氧化物涂料，所述無機氧化物涂料中的無機氧化物為Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、ZrO₂、B₂O₃中的一種或幾種。

作為優選，所述電解液包括鋰鹽、有機溶劑、防過充添加劑和高低溫添加劑。

作為優選，所述電解液中的鋰鹽濃度為0.5～2mol/L，鋰鹽為LiPF₆、LiClO₄、LiBOB、LiAsF₆、LiCF₃SO₃中的一種或多種。

作為優選，所述有機溶劑由以下體積百分含量的組分組成：25～30％碳酸二甲酯，15～20％碳酸甲乙酯，20～30％碳酸二乙酯，20～30％碳酸乙烯酯，0.5～4％碳酸亞乙烯酯，1～5％碳酸乙烯亞乙酯。本發明對溶劑組分進行了優化調整，能與本發明的正、負極片完美配合，且適用溫度范圍廣，從而保證電池的電化學性能。

作為優選，所述防過充添加劑的添加量為電解液總質量的0.5～4.0％，防過充添加劑為聯苯、環已苯或二甲苯。

作為優選，所述高低溫添加劑的添加量為電解液總質量的0.5～4.0％，高低溫添加劑為1,3-丙烷磺內酯、鄰苯二甲酸酐或乙酸甲酯。

因此，本發明具有如下有益效果：

(1)對電池體系進行了優化，正極活性材料采用尖晶石型的錳基含鋰氧化物和碳材料，負極活性材料采用摻鋯或表面碳包覆的鈦酸鋰，同時對有機溶劑組分也進行了優化調整，得到的電池功率密度高，使用壽命長，使用安全性好，非常符合汽車的起停電池對功率和壽命的要求；

(2)與傳統的啟動電池比，本發明的電池具有更高的質量能量密度和體積能量密度，減輕了整車的重量，節約大量的空間，非常符合汽車的起停電池對質量輕和體積小的要求。

附圖說明

圖1是本發明實施例1中的電容型鋰離子電池的循環性能圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步的描述。

實施例1

一種電容型鋰離子起停電池，包括由正極片、負極片、隔膜構成的電芯、電解液、容納電芯的外殼，隔膜的基材為聚乙烯，基材的表面上涂覆有無機氧化物涂料，無機氧化物涂料中的無機氧化物為TiO₂，正極片包括正集流體(鋁箔)及涂覆于正集流體上的正極材料，負極片包括涂覆于負集流體(銅箔)上的負極材料，正極材料由以下質量百分比的組分組成：60％正極活性材料，34.5％導電劑，5.5％正極粘結劑，正極活性材料由尖晶石型的錳基含鋰氧化物和碳材料按質量比6：4組成，其中尖晶石型的錳基含鋰氧化物的化學式為：LiMn_1.2Ni_0.8O₄，碳材料為石墨烯，碳材料的比表面積為1800m²/g，正極粘結劑為聚偏氟乙烯；負極材料由以下質量百分比的組分組成：70％負極活性材料，15％石墨類導電劑，15％負極粘結劑，負極活性材料為摻鋯的鈦酸鋰，負極粘結劑為聚偏氟乙烯；解液包括鋰鹽、有機溶劑、防過充添加劑和高低溫添加劑，電解液中的鋰鹽濃度為0.5mol/L，鋰鹽為LiBOB，有機溶劑由以下體積百分含量的組分組成：25％碳酸二甲酯，20％碳酸甲乙酯，20％碳酸二乙酯，30％碳酸乙烯酯，4％碳酸亞乙烯酯，1％碳酸乙烯亞乙酯，防過充添加劑的添加量為電解液總質量的0.5％，防過充添加劑為二甲苯，高低溫添加劑的添加量為電解液總質量的0.5％，高低溫添加劑為鄰苯二甲酸酐。

對根據本實施例中的體系制得的型號為12100120P，標稱容量為7000mAh的鋰離子電池進行充放電循環性能測試，最終的充放電循環性能曲線如圖1所示。

通過圖1可以看出，本發明的電容型鋰離子起停電池循環性能優異。

本發明的電容型鋰離子起停電池循環性能曲線相似，故在下述實施例中不再贅述。

實施例2

一種電容型鋰離子起停電池，包括由正極片、負極片、隔膜構成的電芯、電解液、容納電芯的外殼，隔膜的基材為聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈或對苯二甲酸乙二酯，基材的表面上涂覆有無機氧化物涂料，無機氧化物涂料中的無機氧化物為Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、ZrO₂、B₂O₃中的一種或幾種，正極片包括正集流體(鋁箔)及涂覆于正集流體上的正極材料，負極片包括涂覆于負集流體(銅箔)上的負極材料，正極材料由以下質量百分比的組分組成：81.4％正極活性材料，15％導電劑，3.6％正極粘結劑，正極活性材料由尖晶石型的錳基含鋰氧化物和碳材料按質量比9：1組成，其中尖晶石型的錳基含鋰氧化物的化學式為：LiMn_1.2Ni_0.8O₄，碳材料為活性碳和碳納米管(質量比1:1)，碳材料的比表面積為1600m²/g，正極粘結劑為聚四氟乙烯和聚環氧乙烯(質量比1:2)，負極材料由以下質量百分比的組分組成：86％負極活性材料，3％石墨類導電劑，11％負極粘結劑，負極活性材料為表面碳包覆的鈦酸鋰，負極粘結劑為聚環氧乙烯和聚丙烯酸酯(質量比1:1)；解液包括鋰鹽、有機溶劑、防過充添加劑和高低溫添加劑，電解液中的鋰鹽濃度為2mol/L，鋰鹽為LiPF₆、LiClO₄和LiCF₃SO₃(質量比1:2:1)，有機溶劑由以下體積百分含量的組分組成：30％碳酸二甲酯，15％碳酸甲乙酯，29.5％碳酸二乙酯，20％碳酸乙烯酯，0.5％碳酸亞乙烯酯，5％碳酸乙烯亞乙酯，防過充添加劑的添加量為電解液總質量的4.0％，防過充添加劑為聯苯，高低溫添加劑的添加量為電解液總質量的4.0％，高低溫添加劑為1,3-丙烷磺內酯。

實施例3

一種電容型鋰離子起停電池，包括由正極片、負極片、隔膜構成的電芯、電解液、容納電芯的外殼，隔膜的基材為對苯二甲酸乙二酯，基材的表面上涂覆有無機氧化物涂料，無機氧化物涂料中的無機氧化物為Al₂O₃和SiO₂(質量比1:2)，正極片包括正集流體(鋁箔)及涂覆于正集流體上的正極材料，負極片包括涂覆于負集流體(銅箔)上的負極材料，正極材料由以下質量百分比的組分組成：70％正極活性材料，25％導電劑，5％正極粘結劑，正極活性材料由尖晶石型的錳基含鋰氧化物和碳材料按質量比3：1組成，其中尖晶石型的錳基含鋰氧化物的化學式為：LiMn_1.2Ni_0.6O₄，碳材料為活性碳和碳氣凝膠(質量比2:1)，碳材料的比表面積為1600m²/g，正極粘結劑為聚四氟乙烯和聚環氧乙烯(質量比2:1)；負極材料由以下質量百分比的組分組成：83％負極活性材料，14％石墨類導電劑，3％負極粘結劑，負極活性材料為表面碳包覆的鈦酸鋰，負極粘結劑為聚環氧乙烯和聚丙烯酸酯(質量比2:1)；解液包括鋰鹽、有機溶劑、防過充添加劑和高低溫添加劑，電解液中的鋰鹽濃度為1.6mol/L，鋰鹽為LiPF₆，有機溶劑由以下體積百分含量的組分組成：26％碳酸二甲酯，16％碳酸甲乙酯，30％碳酸二乙酯，25％碳酸乙烯酯，1％碳酸亞乙烯酯，2％碳酸乙烯亞乙酯，防過充添加劑的添加量為電解液總質量的2％，防過充添加劑為聯苯，高低溫添加劑的添加量為電解液總質量的1.5％，高低溫添加劑為1,3-丙烷磺內酯。

以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，并非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。