本发明涉及电池技术领域，具体的涉及一种低成本高质量锂离子电池的制备方法。
背景技术：
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伴随着经济全球化进程和化石燃料的大量使用，环境污染和能源短缺的问题日渐突出。为了减少化石燃料使用过程的污染，发展风、光、电可持续再生能源及新型动力电池和高效储能系统，实现可再生能源的合理配置及电力调节，对于提高资源利用效率、解决能源危机和保护环境都具有重要战略意义。
锂离子电池具有比能量高、低自放电、循环性能好、无记忆效应和绿色环保等优点，是目前最具发展前景的高效二次电池和发展最快的化学储能电源。近年来，锂离子电池在航空航天领域的应用逐渐加强，火星着陆器、无人机、地球轨道飞行器、民航客机等航空航天器中，锂离子电池的身影随处可见。
针对不同应用需求，锂离子电池正朝着多元化方向发展，主要包括:便携电子产品用高能量密度锂离子电池；兼具高能量密度与高功率密度的锂离子动力电池；储能用长寿命锂离子电池。目前没有任何一种材料能够同时满足这三方面应用的要求，如何在拥有高能量密度的同时，兼备高的功率密度与高的循环稳定性是锂离子电池材料发展的核心。
技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种低成本高质量锂离子电池的制备方法，该方法简单易操作，对设备要求低，制备成本低，且制得的锂离子电池放电容量高，倍率性能和循环性能好，节能环保。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种低成本高质量锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)负极片的制备
将碳微粉、粘结剂、导电剂和表面包覆有聚合物的碳微粉混合搅拌均匀，制得负极材料，然后将负极材料涂覆在集流体上，然后烘烤、辊压、分切，得到负极片；
(2)正极片的制备
将磷酸铁锂前驱体、导电剂、粘结剂和溶剂配制成正极浆料，然后涂覆在集流体上，经干燥、压延制得正极片；
(3)电解液的制备
首先在微波反应器中加入乙酰丙酸酯类原料、二级醇和异丙醇铝；设定初始微波功率，反应温度和反应时间，反应结束后经系统强制风冷降温，取出反应混合物，经分离制得γ-戊内酯；然后将四硼酸锂和γ-戊内酯超声混合均匀，制得电解液；
(4)锂离子电池的制备
在正极片和负极片的中间设置隔膜，且将正极片、隔膜以及负极片做成裸电芯，并将裸电芯封装于电池壳体内，在干燥房中往电池壳体内注入步骤(3)制得的电解液，并密封电池壳体的开口，加热加压，化成分容，得到低成本高质量锂离子电池。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述碳微粉为天然石墨、人造石墨、碳纤维、碳纳米管中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述粘结剂为酚醛树脂、聚乙烯醇、环氧树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羟甲基纤维素中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述导电剂为乙炔黑、导电石墨中的一种或两种混合。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述包覆有聚合物的碳微粉中的聚合物为聚亚烷基碳酸酯、聚亚烷基氧化物、聚丙烯酸烷基酯、聚甲基丙烯酸烷基酯中的一种或几种混合。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述乙酰丙酸酯类为乙酰丙酸甲酯、乙酰丙酸乙酯、乙酰丙酸丁酯中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述二级醇为异丙醇、2-丁醇中的一种。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述二级醇、乙酰丙酸酯类原料的质量比为(8-25)：1。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述异丙醇铝与乙酰丙酸酯类原料的质量比为1：(1-8)。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述反应温度为130-170℃，所述反应时间为10-60min。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用碳微粉作为负极活性物质，并添加包覆有聚合物的碳微粉组成负极材料；采用磷酸铁锂前驱体作为正极活性物质，制得的锂离子电池具有较高的能量密度和功率密度；
(2)本发明采用价格低廉的乙酰丙酸酯类为原料，并采用二级醇作为氢源和溶剂，采用异丙醇铝作为催化剂来制备γ-戊内酯，反应条件温和，对设备要求低，安全经济；
(3)本发明提供的锂离子电池的制备方法简单，易于操作，制备过程中无有毒物质的释放，成本低，制得的锂离子电池放电容量高，倍率性能和循环性能好，节能环保。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种低成本高质量锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)负极片的制备
将天然石墨、酚醛树脂、乙炔黑和表面包覆有聚合物的天然石墨混合搅拌均匀，制得负极材料，然后将负极材料涂覆在集流体上，然后烘烤、辊压、分切，得到负极片；
(2)正极片的制备
将磷酸铁锂前驱体、乙炔黑、酚醛树脂和溶剂配制成正极浆料，然后涂覆在集流体上，经干燥、压延制得正极片；
(3)电解液的制备
首先在微波反应器中加入乙酰丙酸甲酯、异丙醇和异丙醇铝；设定初始微波功率为300W，反应温度为130℃和反应时间为10min，反应结束后经系统强制风冷降温，取出反应混合物，经分离制得γ-戊内酯；然后将四硼酸锂和γ-戊内酯超声混合均匀，制得电解液；其中，所述异丙醇、乙酰丙酸甲酯的质量比为8：1，所述异丙醇铝与乙酰丙酸甲酯原料的质量比为1：1；
(4)锂离子电池的制备
在正极片和负极片的中间设置隔膜，且将正极片、隔膜以及负极片做成裸电芯，并将裸电芯封装于电池壳体内，在干燥房中往电池壳体内注入步骤(3)制得的电解液，并密封电池壳体的开口，加热加压，化成分容，得到低成本高质量锂离子电池。
实施例2
一种低成本高质量锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)负极片的制备
将人造石墨、聚乙烯醇、导电石墨和表面包覆有聚合物的人造石墨混合搅拌均匀，制得负极材料，然后将负极材料涂覆在集流体上，然后烘烤、辊压、分切，得到负极片；
(2)正极片的制备
将磷酸铁锂前驱体、导电石墨、聚乙烯醇和溶剂配制成正极浆料，然后涂覆在集流体上，经干燥、压延制得正极片；
(3)电解液的制备
首先在微波反应器中加入乙酰丙酸乙酯2-丁醇和异丙醇铝；设定初始微波功率为300W，反应温度为170℃和反应时间为60min，反应结束后经系统强制风冷降温，取出反应混合物，经分离制得γ-戊内酯；然后将四硼酸锂和γ-戊内酯超声混合均匀，制得电解液；其中，所述2-丁醇、乙酰丙酸乙酯的质量比为25：1，所述异丙醇铝与乙酰丙酸乙酯的质量比为1：8；
(4)锂离子电池的制备
在正极片和负极片的中间设置隔膜，且将正极片、隔膜以及负极片做成裸电芯，并将裸电芯封装于电池壳体内，在干燥房中往电池壳体内注入步骤(3)制得的电解液，并密封电池壳体的开口，加热加压，化成分容，得到低成本高质量锂离子电池。
实施例3
一种低成本高质量锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)负极片的制备
将碳纤维、环氧树脂、导电石墨和表面包覆有聚合物的碳纤维混合搅拌均匀，制得负极材料，然后将负极材料涂覆在集流体上，然后烘烤、辊压、分切，得到负极片；
(2)正极片的制备
将磷酸铁锂前驱体、乙炔黑、环氧树脂和溶剂配制成正极浆料，然后涂覆在集流体上，经干燥、压延制得正极片；
(3)电解液的制备
首先在微波反应器中加入乙酰丙酸丁酯、异丙醇和异丙醇铝；设定初始微波功率为300W，反应温度为140℃和反应时间为20min，反应结束后经系统强制风冷降温，取出反应混合物，经分离制得γ-戊内酯；然后将四硼酸锂和γ-戊内酯超声混合均匀，制得电解液；其中，所述异丙醇、乙酰丙酸丁酯的质量比为10：1，所述异丙醇铝与乙酰丙酸丁酯的质量比为1：3；
(4)锂离子电池的制备
在正极片和负极片的中间设置隔膜，且将正极片、隔膜以及负极片做成裸电芯，并将裸电芯封装于电池壳体内，在干燥房中往电池壳体内注入步骤(3)制得的电解液，并密封电池壳体的开口，加热加压，化成分容，得到低成本高质量锂离子电池。
实施例4
一种低成本高质量锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)负极片的制备
将碳纳米管、聚四氟乙烯、乙炔黑和表面包覆有聚合物的碳纳米管混合搅拌均匀，制得负极材料，然后将负极材料涂覆在集流体上，然后烘烤、辊压、分切，得到负极片；
(2)正极片的制备
将磷酸铁锂前驱体、导电石墨、聚偏氟乙烯和溶剂配制成正极浆料，然后涂覆在集流体上，经干燥、压延制得正极片；
(3)电解液的制备
首先在微波反应器中加入乙酰丙酸甲酯、2-丁醇和异丙醇铝；设定初始微波功率为300W，反应温度为150℃和反应时间为30min，反应结束后经系统强制风冷降温，取出反应混合物，经分离制得γ-戊内酯；然后将四硼酸锂和γ-戊内酯超声混合均匀，制得电解液；其中，所述2-丁醇、乙酰丙酸甲酯的质量比为15：1，所述异丙醇铝与乙酰丙酸甲酯的质量比为1：5；
(4)锂离子电池的制备
在正极片和负极片的中间设置隔膜，且将正极片、隔膜以及负极片做成裸电芯，并将裸电芯封装于电池壳体内，在干燥房中往电池壳体内注入步骤(3)制得的电解液，并密封电池壳体的开口，加热加压，化成分容，得到低成本高质量锂离子电池。
实施例5
一种低成本高质量锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)负极片的制备
将碳纳米管、聚偏氟乙烯、乙炔黑和表面包覆有聚合物的碳纳米管混合搅拌均匀，制得负极材料，然后将负极材料涂覆在集流体上，然后烘烤、辊压、分切，得到负极片；
(2)正极片的制备
将磷酸铁锂前驱体、导电石墨、羟甲基纤维素和溶剂配制成正极浆料，然后涂覆在集流体上，经干燥、压延制得正极片；
(3)电解液的制备
首先在微波反应器中加入乙酰丙酸丁酯、2-丁醇和异丙醇铝；设定初始微波功率为300W，反应温度为160℃和反应时间为50min，反应结束后经系统强制风冷降温，取出反应混合物，经分离制得γ-戊内酯；然后将四硼酸锂和γ-戊内酯超声混合均匀，制得电解液；其中，所述2-丁醇、乙酰丙酸丁酯的质量比为20：1，所述异丙醇铝与乙酰丙酸丁酯的质量比为1：6；
(4)锂离子电池的制备
在正极片和负极片的中间设置隔膜，且将正极片、隔膜以及负极片做成裸电芯，并将裸电芯封装于电池壳体内，在干燥房中往电池壳体内注入步骤(3)制得的电解液，并密封电池壳体的开口，加热加压，化成分容，得到低成本高质量锂离子电池。