专利名称：一种高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池制作技术领域，特别是涉及一种高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法。
背景技术：
化学电源体系中，锂离子二次电池相对于传统的电池而言，具有输出电压高(3.6V)，高的能量密度和长的循环寿命，锂离子电池迅速成为电源市场的成员。随着石油燃料的逐步减少、环境污染以及人们对于环保意识的增强，开发新型的混合电动车电池或者纯电动电池以及相应电池技术得到长足的发展。锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液、集流体等部分组成，其中集流体作为正负极材料支撑体显得非常重要，正极材料、负极材料通过一定的涂布方式涂覆在集流体上，然后经过不同的工序装配成电池。为了提高锂离子电池的能量密度、活性物质的利用率及电池的倍率性能，研究人员开展了大量的工作，如科研人员通过掺杂、包覆等技术改善正极材料的性能，寻找新型的负极材料以替代目前锂离子电池所采用的石墨类材料，采用固体电解质替代液体电解质等技术的发展都促进了锂离子电池的进步。但是，研究人员对集流体的关注比较少，多数锂离子电池生产厂家也很少对集流体进行改进。如中国专利CN1945878A正负极的集流体是带孔的箔材，正极是带孔的铝箔，负极是带孔的铜箔，但该专利不利于锂离子电池在充放电过程中电子传导，且该集流体采用公知的方法打孔，规模化生产复杂。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了 一种高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，解决动力电池容量低、倍率性能差、安全性低等问题。本发明所采用的技术方案是:一种高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，其特征在于:采用正极材料、网状集流体、负极材料、隔膜、电解液，将正、负极材料涂覆到集流体上制成极片制成电池，所述的集流体的制作步骤如下:(I)在搅拌锅中将PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)中或者将CMC(羟甲基纤维素钠)溶解于去离子水中后加入SBR(丁苯橡胶)，搅拌时间3-6h，然后将二氧化硅、三氧化二铝中的一种或者两者的粉体混合物加入其中，浓度0.5-2%，经搅拌后，粉体均匀的分散于PVDF溶液中；(2)用涂布机将粉体的胶液涂覆在网状的集流体，经过烘箱烘烤后，粉体在网状集流体的厚度在0.5-3 μ m。作为优选的，所述的正极材料采用磷酸铁锂或锰酸锂或钴酸锂。作为优选的，所述的负极材料采用天然石墨或人造石墨。作为优选的，所述的隔膜采用聚乙烯、聚丙烯或者两者的掺和。作为优选的，所述的电解液的溶质采用LiPF6或LiC104，电解液有机溶剂采用碳酸丙稀酯(PO、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、甲乙基碳酸酯(MEC)组成的二元或者三元的混合溶剂。
作为优选的，所述的正极材料涂覆在经改进的网状铝箔上，负极材料涂覆在经改进的网状铜箔上。
作为优选的，所述步骤⑴中PVDF溶解中NMP，PVDF的浓度为1_10%，搅拌时间为3-6h。
作为优选的，所述步骤⑴中CMC溶解于去离子水中，CMC的浓度为0.8-1.6%，搅拌时间3-6h，然后加入1.5-3.6%的SBR0
作为优选的，所述步骤(2)中通过刮涂的方式将粉体均匀的涂覆在集流体上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是: (I)正负极极片的集流体采用网状的箔材，更有利于锂离子电池在大倍率放电时电流的传输，电流密度更均匀； (2)由于采用网状的集流体，相应的节约电池空间进而增大了锂离子电池体积比能量，重量比能量、提高了单体电池的容量； (3)在集流体上涂覆一层二氧化硅、三氧化二铝粉体，增加了锂离子电池的安全性同时电池的循环寿命延长。
该方法制备简单，易于生产，适于大规模推广应用。
具体实施方式
为了能更清楚地理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步说明。
本发明所述的一种高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，其特征在于:采用正极材料、网状集流体、负极材料、隔膜、电解液，将正、负极材料涂覆到集流体上制成极片制成电池，所述的集流体的制作步骤如下:(1)在搅拌锅中将PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)中或者将CMC(羟甲基纤维素钠)溶解于去离子水中后加入SBR(丁苯橡胶)，搅拌时间3-6h，然后将二氧化硅、三氧化二铝中的一种或者两者的粉体混合物加入其中，浓度0.5-2%，经搅拌后，粉体均匀的分散于PVDF溶液中；(2)用涂布机将粉体的胶液涂覆在网状的集流体，经过烘箱烘烤后，粉体在网状集流体的厚度在0.5-3 μ m。
实施例一在搅拌锅中加入适量的NMP，然后加入粉状的PVDF，PVDF浓度为5%，PVDF的搅拌时间为3h，待PVDF完全溶解于NMP中后将二氧化硅粉体加入，二氧化硅的浓度为1%，溶液配制好备用。将二氧化硅溶液用涂布机均匀的涂覆在网状的铝箔与网状的铜箔集流体上，二氧化硅粉体在网状铝箔与网状铜箔的厚度为I μ m,其孔隙率为50%，孔径为80nm，正极活性材料是锰酸锂，负极活性材料是中间相炭微球(MCMB)，制成7568270方形锂离子电池，容量为 IOAh。
正极片 的制造:将锰酸锂、粘结剂、导电剂按照配方比例配置成正极浆料，将正极浆料涂覆在经过改进的网状的铝箔集流体上，经烘烤、辊压、分切成正极片； 负极片的制造:将中间相炭微球、粘结剂、导电剂按照配方比例配置成负极浆料，将负极浆料涂覆在改进的网状的铜箔集流体上，经烘烤、辊压、分切成负极片；将正极片、负极片、隔膜装配成电芯，置于壳体中注入电解液，电解液采用IM的六氟磷酸锂为溶质，EC:DMC:DEC=1:1:1的混合溶剂，经化成、分容后，电池的体积比容量相应的增加了 15%。实施例2
在搅拌锅中加入适量的NMP，然后加入粉状的PVDF，PVDF浓度为5%，PVDF的搅拌时间为3h，待PVDF完全溶解于NMP中后将二氧化硅粉体加入，二氧化硅的浓度为1.5% ;将CMC溶解在去离子水中，CMC的浓度为1.0%，然后加入1.5%的SBR，待完全溶解后将二氧化硅粉体加入，浓度为1%，两溶液配制好备用。将二氧化硅溶液用涂布机均匀的涂覆在网状的铝箔集流体上，二氧化硅粉体在网状铝箔的厚度为1.5 μ m，其孔隙率为50%，孔径为80nm ;将二氧化硅的CMC溶液均匀的涂覆在网状的铜箔上，厚度为I μ m,其孔隙率为50%，孔径为80nm，正极活性材料是纳米磷酸铁锂，负极活性材料是中间相炭微球(MCMB)，制成7568270方形锂尚子电池，容量为10Ah。正极片的制造:将磷酸铁锂、粘结剂、导电剂按照配方比例配置成正极浆料，将正极浆料涂覆在经过改进的网状的铝箔集流体上，经烘烤、辊压、分切成正极片；
负极片的制造:将中间相炭微球、粘结剂、导电剂按照配方比例配置成负极浆料，将负极浆料涂覆在改进的网状的铜箔集流体上，经烘烤、辊压、分切成负极片；
将正极片、负极片、隔膜装配成电芯，置于壳体中注入电解液，电解液采用IM的六氟磷酸锂为溶质，EC:DMC:DEC=1:1:1的混合溶剂，经化成、分容后，电池在20C倍率放电时，容量保持率在98%以上。实施例3
在搅拌锅中加入适量的NMP，然后加入粉状的PVDF，PVDF浓度为6%，PVDF的搅拌时间为5h，待PVDF完全溶解于NMP中后将二氧化硅粉体加入，二氧化硅的浓度为1% ;将CMC溶解在去离子水中，CMC的浓度为1.40%，然后加入2.0%的SBR，待完全溶解后将二氧化硅粉体加入，浓度为1%，溶液配制好备用。将二氧化硅溶液用涂布机均匀的涂覆在网状的铝箔集流体上，二氧化硅粉体在网状铝箔的厚度为I μ m,其孔隙率为50%，孔径为80nm ;将二氧化硅的CMC溶液均匀的涂覆在网状的铜箔上，厚度为1.5 μ m，其孔隙率为50%，孔径为80nm，正极活性材料是纳米磷酸铁锂，负极活性材料是中间相炭微球(MCMB)，制成7568270方形锂尚子电池，容量为10Ah。正极片的制造:将磷酸铁锂、粘结剂、导电剂按照配方比例配置成正极浆料，将正极浆料涂覆在经过改进的网状的铝箔集流体上，经烘烤、辊压、分切成正极片；
负极片的制造:将中间相炭微球、粘结剂、导电剂按照配方比例配置成负极浆料，将负极浆料涂覆在改进的网状的铜箔集流体上，经烘烤、辊压、分切成负极片；
将正极片、负极片、隔膜装配成电芯，置于壳体中注入电解液，电解液采用IM的六氟磷酸锂为溶质，EC:DMC:DEC=1:1:1的混合溶剂，经化成、分容后，电池经过充、过放、短路测试，电池不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰， 均包括于本发明专利申请范围内。
权利要求
1.一种高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，其特征在于:采用正极材料、网状集流体、负极材料、隔膜、电解液，将正、负极材料涂覆到集流体上制成极片制成电池，所述的集流体的制作步骤如下:(I)在搅拌锅中将PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)中或者将CMC(羟甲基纤维素钠)溶解于去离子水中后加入SBR(丁苯橡胶)，搅拌时间3-6h，然后将二氧化硅、三氧化二铝中的一种或者两者的粉体混合物加入其中，浓度0.5-2%，经搅拌后，粉体均匀的分散于PVDF溶液中；(2)用涂布机将粉体的胶液涂覆在网状的集流体，经过烘箱烘烤后，粉体在网状集流体的厚度在0.5-3 μ mD
2.根据权利要求1所述的高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，其特征在于:所述的正极材料采用磷酸铁锂或锰酸锂或钴酸锂。
3.根据权利要求1所述的高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，其特征在于:所述的负极材料采用天然石墨或人造石墨。
4.根据权利要求1所述的高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，其特征在于:所述的隔膜采用聚乙烯、聚丙烯或者两者的掺和。
5.根据权利要求1所述的高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，其特征在于:所述的电解液的溶质采用LiPF6或LiC104，电解液有机溶剂采用碳酸丙稀酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、甲乙基碳酸酯(MEC)组成的二元或者三元的混合溶剂。
6.根据权利要求1所述的高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，其特征在于:所述的正极材料涂覆在经改进的网状铝箔上，负极材料涂覆在经改进的网状铜箔上。
7.根据权利要求1所述的高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，其特征在于:所述步骤(I)中PVDF溶解中NMP，PVDF的浓度为1_10%，搅拌时间为3_6h。
8.根据权利要求1所述的高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，其特征在于:所述步骤(I)中CMC溶解于去离子水中，CMC的浓度为0.8-1.6%，搅拌时间3_6h，然后加入 1.5-3.6% 的 SBR0
9.根据权利要求1所述的高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，其特征在于:所述步骤(2)中通过刮涂的方式将粉体均匀的涂覆在集流体上。
全文摘要
本发明公开了一种高容量、高倍率、高安全锂离子电池的制造方法，采用正极材料、网状集流体、负极材料、隔膜、电解液，将正、负极材料涂覆到集流体上制成极片制成电池，所述的集流体的制作步骤如下(1)在搅拌锅中将PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)中或者将CMC溶解于去离子水中后加入SBR，搅拌时间3-6h，然后将二氧化硅、三氧化二铝中的一种或者两者的粉体混合物加入其中，浓度0.5-2%，经搅拌后，粉体均匀的分散于PVDF溶液中；(2)用涂布机将粉体的胶液涂覆在网状的集流体，经过烘箱烘烤后，粉体在网状集流体的厚度在0.5-3μm。本发明的有益效果是该方法制备简单，易于生产，适于大规模推广应用。
文档编号H01M4/66GK103199262SQ20131010787
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者赖见, 赵海刚, 蔡振勇 申请人:山东润峰集团新能源科技有限公司