一種快充鋰離子二次電池制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種快充鋰離子二次電池，所述電池包括正極體系和負(fù)極體系，所述負(fù)極體系包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：竹炭粉30%~40%、多晶硅15~35%、鍺材料10%~30%、鎵化物5%~20%，所述鎵化物選自氮化鎵、銻化鎵、硒化鎵中的至少一種。本發(fā)明專利技術(shù)的鋰離子二次電池，具有較高的快充性能，且在整個(gè)充電過(guò)程中，充電溫升低，不超過(guò)12℃。本發(fā)明專利技術(shù)的電池安全性能高，即使在電池穿刺短路后，也不會(huì)產(chǎn)生高溫、爆炸的現(xiàn)象。

A fast charging lithium ion secondary battery two

The invention discloses a fast charging lithium ion secondary battery two, the battery includes a cathode and anode system system, the negative electrode system comprises the following components: the mass fraction of bamboo charcoal powder 30%~40%, 15~35%, 10%~30%, polycrystalline silicon germanium gallium compound 5%~20%, at least one of said compounds selected from the group consisting of gallium gallium nitride and GaSb, gase in. The lithium ion secondary battery of the present invention has high fast charging performance, and during the whole charging process, the charging temperature rise is low, not more than 12 DEG C (two DEG C). The battery of the invention has high safety performance, and can not generate high temperature and explosion even after the battery is punctured and shorted.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種快充鋰離子二次電池
本專利技術(shù)涉及鋰離子電池
，具體涉及一種快充鋰離子二次電池。
技術(shù)介紹
鋰離子電池作為一種清潔環(huán)保的功能元件，目前已經(jīng)在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。例如，在消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域、電動(dòng)車領(lǐng)域、儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域以及最近新興的平衡車領(lǐng)域等。其中，人們常用的消費(fèi)電子產(chǎn)品，如手機(jī)和筆記本電腦等數(shù)碼產(chǎn)品，隨著其智能終端的升級(jí)，耗電量也隨之增加，一般情況下智能移動(dòng)設(shè)備充滿電約需要2~4h，給用戶帶來(lái)了諸多不便，因此，怎樣縮短鋰電池的充電時(shí)間成為鋰電池廣泛使用急待解決的問(wèn)題。現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決上述問(wèn)題，申請(qǐng)?zhí)?014105430735（可快充的鋰離子電池）中提出，將鎳鈷鋁酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰等具有高克容量和高電壓平臺(tái)特性的材料與磷酸鐵鋰和鈦酸鋰等具有優(yōu)異倍率性能和安全性能的材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的物理混合得到的正極材料，在充電過(guò)程中，能夠延長(zhǎng)低電壓恒流充電的時(shí)間，提升充電速度。但是，其在實(shí)際充電過(guò)程中，充電12min時(shí)，其充電流量?jī)H能達(dá)到滿容量的60%左右，還不能完全滿足客戶的需求。為此，如何進(jìn)一步提高充電速度，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快充鋰離子二次電池，該電池具有良好的快充性能及優(yōu)異的循環(huán)壽命、電池在充電過(guò)程中溫升小。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：一種快充鋰離子二次電池，所述電池包括正極體系和負(fù)極體系，所述負(fù)極體系包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：竹炭粉30%~40%、多晶硅15~35%、鍺材料10%~30%、鎵化物5%~20%，所述鎵化物選自氮化鎵、銻化鎵、硒化鎵中的至少一種。優(yōu)選地，所述負(fù)極體系中還摻雜有1%~5%的氟化物，所述氟化物選自六氟化四碳、四氟化碳中的一種或兩者的組合。優(yōu)選地，所述鍺材料為納米鍺、二氧化鍺中的一種或兩者的組合。優(yōu)選地，所述正極體系包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：錳酸鋰20%~35%、鎳鈷錳酸鋰15%~30%；鎳鈷鋁酸鋰10%~35%；鈦酸鋰5%~15%、M的含鋰氧化物5%~10%；其中，M選自銫、鉀、鐠、鎢、釩、鉺、銣、銪中的至少兩種元素。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述正極體系中還摻雜有1%~5%的鎵化物，所述鎵化物選自砷化鎵、碲化鎵、銻化鎵、硒化鎵中的至少一種。更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述正極體系中含有2%~3%的鎵化物。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述M的含鋰氧化物是由銫、鐠及銪元素的含鋰氧化物混合而成的。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述正極體系還摻雜有0.5%~1%的N的氧化物，其中，N選自鎂、鋅、鉻、銅中的至少一種元素。優(yōu)選地，所述鋰離子二次電池的電解液中添加有2,4-二硝基苯胺、氟代碳酸乙烯酯、N-甲基甲酰胺、乙腈中的至少兩種。優(yōu)選地，所述鋰離子二次電池的電解液中的電解質(zhì)選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷化鋰、二草酸硼酸鋰、三氟甲磺酸鋰中的至少一種。由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本專利技術(shù)的鋰離子二次電池，其負(fù)極采用了滲透能力強(qiáng)的竹炭粉，從而有效提高了鋰離子進(jìn)出負(fù)極的速度；同時(shí)配合使用多晶硅、鍺材料、鎵化物，使得本專利技術(shù)的鋰離子電池即使在電池穿刺短路后，也不會(huì)產(chǎn)生高溫、爆炸，電池的安全性能得到了有效保證。本專利技術(shù)的鋰離子二次電池，以容量為5000mAH的電池為例，其在常溫下，采用5C恒流充電至4.2V，再以4.2V的恒壓充電至0.05C，期間，恒流充電時(shí)間8min時(shí)，其充電量能達(dá)到滿容量的70.7%，而整個(gè)電池充滿時(shí)間不超過(guò)42min，且其充電過(guò)程中的最大溫升不超過(guò)12℃。同時(shí)，采用5C充/1C放循環(huán)500次后，其容量保持率仍能到達(dá)98.3%以上。附圖說(shuō)明附圖1為本專利技術(shù)的實(shí)施例1與對(duì)比例的5C充電速度曲線及溫升曲線。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。實(shí)施例1本例中，提供了一種鋰離子二次電池。正極體系由如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：錳酸鋰30%、鎳鈷錳酸鋰25%、鎳鈷鋁酸鋰30%、鈦酸鋰10%、M的含鋰氧化物5%，其中，M的含鋰氧化物包括鉀的含鋰氧化物2%、釩的含鋰氧化物3%。負(fù)極體系由如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：竹炭粉35%、多晶硅25%、鍺材料25%、鎵化物15%，其中，鍺材料為納米鍺，鎵化物包括氮化鎵5%、硒化鎵10%。本例中的鋰離子電池，其電解液的電解質(zhì)為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰的混合物；其添加劑中添加了2,4-二硝基苯胺、氟代碳酸乙烯酯。當(dāng)然，該鋰電池的電解液中的添加劑可以是2,4-二硝基苯胺、氟代碳酸乙烯酯、N-甲基甲酰胺、乙腈中的至少兩種。該鋰離子二次電池的電解液中的電解質(zhì)選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷化鋰、二草酸硼酸鋰、三氟甲磺酸鋰中的至少一種實(shí)施例2本例中的鋰離子電池與實(shí)施例1相比，其不同之處在于，本例中的鋰離子電池，其正極體系是由如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成的：錳酸鋰25%、鎳鈷錳酸鋰30%、鎳鈷鋁酸鋰20%、鈦酸鋰12%、M的含鋰氧化物10%、鎵化物3%，其中，M的含鋰氧化物包括銫的含鋰氧化物2%、鐠的含鋰氧化物2%、銣的含鋰氧化物6%；鎵化物包括砷化鎵1%、碲化鎵2%。實(shí)施例3本例中的鋰離子電池與實(shí)施例1相比，其不同之處在于，本例中的鋰離子電池，其正極體系是由如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：錳酸鋰35%、鎳鈷錳酸鋰15%、鎳鈷鋁酸鋰25%、鈦酸鋰15%、M的含鋰氧化物6%、鎵化物4%，其中，M的含鋰氧化物包括鉀的含鋰氧化物1%、鎢的含鋰氧化物2%、鉺的含鋰氧化物1%、銣的含鋰氧化物1%、銪的含鋰氧化物1%；鎵化物包括碲化鎵1%、銻化鎵2%、硒化鎵1%。實(shí)施例4本例中的鋰離子電池與實(shí)施例3相比，其不同之處在于，本例中的鋰離子電池，其負(fù)極體系是由如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：竹炭粉30%、多晶硅30%、鍺材料27%、鎵化物10%、氟化物3%，其中，該鍺材料為二氧化鍺；鎵化物包括氮化鎵3%、銻化鎵4%、硒化鎵3%；氟化物包括六氟化四碳1%、四氟化碳2%。實(shí)施例5本例中的鋰離子電池與實(shí)施例1相比，其不同之處在于，本例中的鋰離子電池，其負(fù)極體系是由如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：竹炭粉32%、多晶硅33%、鍺材料24%、鎵化物9%、氟化物2%，其中的鍺材料為二氧化鍺和納米鍺的混合物；鎵化物包括銻化鎵5%、硒化鎵4%；氟化物包括六氟化四碳2%。實(shí)施例6本例中的鋰離子電池與實(shí)施例5相比，其不同之處在于，本例中的鋰離子電池，其正極體系是由如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：錳酸鋰27%、鎳鈷錳酸鋰23%、鎳鈷鋁酸鋰35%、鈦酸鋰5%、M的含鋰氧化物6%、鎵化物4%，其中的M的含鋰氧化物包括銫的含鋰氧化物3%、鐠的含鋰氧化物2%、銪的含鋰氧化物1%；鎵化物包括砷化鎵2%、銻化鎵1%、硒化鎵1%。實(shí)施例7本例中的鋰離子電池與實(shí)施例6相比，其不同之處在于，本例中的鋰離子電池，其正極體系是由如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：錳酸鋰20%、鎳鈷錳酸鋰30%、鎳鈷鋁酸鋰30%、鈦酸鋰10%，M的含鋰氧化物5.5%、鎵化物4%、N的氧化物0.5%，其中的M的含鋰氧化物包括銫的含鋰氧化物0.5%、鉀的含鋰氧化物2%、鎢的含鋰氧化物1%、鉺的含鋰氧化物1%、銣的含鋰氧化物1%；鎵化物包括碲化鎵2%、硒化鎵2%；N的氧化物包括氧化鋅0.3%、氧化鉻0.2%。對(duì)比例正極體系由如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：鎳鈷錳酸鋰80%、磷酸鐵鋰15%、導(dǎo)電劑炭黑2.本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種快充鋰離子二次電池，所述電池包括正極體系和負(fù)極體系，其特征在于，所述負(fù)極體系包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：竹炭粉30%~40%、多晶硅15~35%、鍺材料10%~30%、鎵化物5%~20%，所述鎵化物選自氮化鎵、銻化鎵、硒化鎵中的至少一種。

【技術(shù)特征摘要】
2017.02.21 CN 20171009232121.一種快充鋰離子二次電池，所述電池包括正極體系和負(fù)極體系，其特征在于，所述負(fù)極體系包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：竹炭粉30%~40%、多晶硅15~35%、鍺材料10%~30%、鎵化物5%~20%，所述鎵化物選自氮化鎵、銻化鎵、硒化鎵中的至少一種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快充鋰離子二次電池，其特征在于，所述負(fù)極體系中還摻雜有1%~5%的氟化物，所述氟化物選自六氟化四碳、四氟化碳中的一種或兩者的組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快充鋰離子二次電池，其特征在于，所述鍺材料為納米鍺、二氧化鍺中的一種或兩者的組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快充鋰離子二次電池，其特征在于，所述正極體系包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：錳酸鋰20%~35%、鎳鈷錳酸鋰15%~30%；鎳鈷鋁酸鋰10%~35%；鈦酸鋰5%~15%、M的含鋰氧化物5%~10%；其中，M選自銫、鉀、鐠、鎢、釩、鉺、銣、銪中的至少...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋以仁，敖曉憑，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：張家港金盛蓮能源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇,32