CN103346327A - 一种锂离子电池负极材料及锂离子动力电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池技术领域，具体公开了一种锂离子电池负极材料及锂离子动力电池。所述锂离子电池负极材料包括负极活性物质材料、导电剂、粘结剂和溶剂，所述负极活性物质材料包括石墨化碳材料与未石墨化碳材料；其中，所述未石墨化碳材料占所述负极活性物质材料总质量的10%-88%。采用本发明的锂离子电池负极材料以及使用该材料制作的锂离子电池，可以显著改善锂离子动力电池的低温充电性能，从而提高了锂离子动力电池的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是一种改善低温性能的锂离子电池负极材料及锂离子动力电池。
背景技术
随着锂离子电池行业的发展，电动汽车技术的成熟和日益完善，动力锂离子电池的应用也越来越广泛，随之而来的是人们对锂离子电池材料性能以及对电动汽车用电池在不同温度下的充电性能，以此来扩展锂离子动力电池的使用范围。
石墨化中间相碳微球（MCMB）在应用到锂离子二次电池负极活性材料时，其具有堆积密度大、可以实现紧密填充、体积比容量高、比表面积小、循环性能好、价格较低等优点，然而缺点是低温充电性能较易石墨化碳材料（软碳）和难石墨化碳材料（硬碳）低；易石墨化碳材料具有与电解液相容性好、低温充放电性能优越等优点，然而却有比表面积大、不可逆容量较高、压实密度低等缺点，限制了其在锂离子电池上的应用；难石墨化碳材料具有很高的比容量、低温充放电性能优越等优点，然而其比表面积大、压实密度低、体积比容量低、循环性能较差、价格高等缺点同样影响了其在锂离子动力电池上的应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中石墨化中间相碳微球作为锂离子负极活性材料所具有的上述缺点而提供一种锂离子电池负极材料及锂离子动力电池，以改善锂离子动力电池的低温充电性能。
本发明是这样实现的，一种锂离子电池负极材料，包括负极活性物质材料、导电剂、粘结剂和溶剂，所述负极活性物质材料包括石墨化碳材料与未石墨化碳材料；所述未石墨化碳材料占所述负极活性物质材料总质量的10%-88%。
所述石墨化碳材料为石墨化中间相碳微球。
所述未石墨化碳材料为易石墨化碳材料、难石墨化碳材料中的一种或两种。
所述导电剂材料包括导电炭黑、乙炔黑、纳米碳纤维以及碳纳米管中的一种或多种。
所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯胶、聚环氧乙烯以及聚乙烯醇中的一种或多种。
所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮以及甲基乙基酮中的一种或多种。
所述溶剂为水。
所述负极活性物质材料、导电剂、粘结剂和溶剂的重量份比为88:8:4:85。
本发明的目的还在于提供一种锂离子动力电池，包括电池正极、电池负极和电解液，所述电池负极的材料为所述锂离子电池负极材料。
采用本发明的锂离子电池负极材料以及使用该材料制作的锂离子电池，由于其负极活性物质材料采用了石墨化中间相碳微球与石墨化碳材料相混合配比组成，从而提高锂离子动力电池的低温充电性能，进而扩展了锂离子动力电池的应用范围。
附图说明
图1为对比例与实施例一、二、三在-20℃下充电测试中充电倍率恒流容量百分比变化曲线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
对比例：
1.负极浆料制备
按重量比取88份石墨化中间相碳微球活性物质材料、8份导电剂、4份粘结剂和85份溶剂放入的匀浆机中进行搅拌混合成为均匀的负极浆料；
2.正极浆料制备
取磷酸铁锂活性物质材料、导电剂、粘结剂和溶剂放入匀浆机中进行搅拌混合成为均匀的正极浆料；
3.制备成品电池
取上述正负材料通过公知的方法碾压、极片烘干、卷绕、注液、化成等步骤制备而成。
4.性能测试
对所制电池在-20℃条件下进行0.5C、1C、2C、5C的倍率充电测试。
实施例：
1.负极浆料制备
按一定重量份比取x份石墨化中间相碳微球活性物质材料加y份易石墨化碳材料和z份难石墨化碳材料、8份导电剂、4份粘结剂和85份溶剂放入的匀浆机中进行搅拌混合成为均匀的负极浆料；
各实施例中x、y、z的值参见表1：
| x | y | z | |
| 实施例一 | 16 | 72 | 0 |
| 实施例二 | 60 | 28 | 0 |
| 实施例三 | 50 | 10 | 28 |
| 实施例四 | 30 | 30 | 28 |
| 实施例五 | 40 | 25 | 23 |
表1
2.正极浆料制备
取磷酸铁锂活性物质材料、导电剂、粘结剂和溶剂放入匀浆机中进行搅拌混合成为均匀的正极浆料；
3.制备成品电池
取上述正、负材料通过公知的方法碾压、极片烘干、卷绕、注液、化成等步骤制备而成。
4.性能测试
对制的电池在-20℃条件下进行0.5C、1C、2C、5C的倍率充电测试。得出对比例与实施例在上述充电测试中充电倍率中恒流容量百分比对照表2：
| 0.5C | 1C | 2C | 5C | |
| 对比例 | 98 | 55 | 15 | 6.5 |
| 实施例一 | 98 | 82 | 65 | 25 |
| 实施例二 | 97 | 80 | 62 | 26 |
| 实施例三 | 98 | 81 | 59 | 23.4 |
| 实施例四 | 98 | 82.5 | 58.9 | 24.5 |
| 实施例五 | 97 | 82.1 | 61.2 | 26.8 |
表2
参见图1，对实施例一、二、三制得的全电池在以0.5C、1C、2C、5C倍率充电，低温-20℃下充电性能明显高于对比例。
Claims (9)
1.一种锂离子电池负极材料，包括负极活性物质材料、导电剂、粘结剂和溶剂，其特征在于，所述负极活性物质材料包括石墨化碳材料与未石墨化碳材料；所述未石墨化碳材料占所述负极活性物质材料总质量的10%-88%。
2.根据权利要求1所述锂离子电池负极材料，其特征在于，所述石墨化碳材料为石墨化中间相碳微球。
3.根据权利要求1所述锂离子电池负极材料，其特征在于，所述未石墨化碳材料为易石墨化碳材料、难石墨化碳材料中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述锂离子电池负极材料，其特征在于，所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、纳米碳纤维以及碳纳米管中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述锂离子电池负极材料，其特征在于，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯胶、聚环氧乙烯以及聚乙烯醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述锂离子电池负极材料，其特征在于，所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮以及甲基乙基酮中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述锂离子电池负极材料，其特征在于，所述溶剂为水。
8.根据权利要求1所述锂离子电池负极材料，其特征在于，所述负极活性物质材料、导电剂、粘结剂和溶剂的重量份比为88:8:4:85。
9.一种锂离子动力电池，包括电池正极、电池负极和电解液，其特征在于，所述电池负极的材料为权利要求1至8任一项所述锂离子电池负极材料。
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