本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种使用寿命长的锂离子动力电池及其制备方法。
背景技术：
锂离子动力电池是20世纪开发成功的新型高能电池，因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已被广泛应用于军事和民用小型电器中。
对于锂离子动力电池，正极材料可以选用三元复合材料。三元复合正极材料以镍盐、钴盐、锰盐为原料，镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性更高。
但是，现有的锂离子动力电池加工性能不稳定。因为三元材料对生产环境的湿度要求高，浆料吸水后容易出现变稠的现象，导致涂布面密度不稳定，生产的产品合格率低于90％。同时，现有产品的安全性能及高倍率充放电循环性能差，具体表现为：在电池针刺实验中，通过率低；电池的热稳定性差，内部短路后容易发生热扩散，导致爆炸起火现象；电池的循环性能差，1C充5C放低于1000周；功率性能低，电池放电平台低至3.6V，重量比功率低至576Wh/Kg。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种使用寿命长的锂离子动力电池，该电池的安全性能高，针刺实验通过率高，热稳定增强；且充放电倍率大，重量比功率大，循环性能优，寿命长。
本发明的第二个目的在于提供一种使用寿命长的锂离子动力电池的制备方法，流程简单，高效安全，可操作性强。
本发明的目第一个的采用以下技术方案实现：
一种使用寿命长的锂离子动力电池，包括正极片和负极片；所述正极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体表面的正极浆料；所述正极浆料由按照重量百分比计的以下组分制备而成：镍钴锰酸锂98.65-99.18％；单壁碳纳米管0.02-0.05％；聚偏氟乙烯0.8-1.3％；所述负极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体表面的负极浆料；所述负极浆料由按照重量百分比计的以下组分制备而成：石墨烯和石墨复合材料97-97.4％；羧甲基纤维素钠1.3-1.5％；丁苯橡胶1.3-1.5％。
优选的，在所述镍钴锰酸锂中，镍、钴和锰三者的质量比为1：1：1；所述石墨烯和石墨复合材料的理论克容量400-450mAh/g。
优选的，在所述正极片中，所述正极浆料的面密度为220-250g/㎡，压实密度为3.45-3.65g/mm3。
优选的，在所述负极片中，所述负极浆料的面密度为83-95g/㎡，压实密度为1.45-1.6g/mm3。
优选的，所述正极集流体为铝箔；所述负极集流体为铜箔。
优选的，所述正极集流体的厚度为12-16μm；所述负极集流体的厚度为8-10μm。
本发明的目第二个的采用以下技术方案实现：
一种使用寿命长的锂离子动力电池的制备方法，包括以下步骤：
1)制备正极片：把配方量的三镍钴锰酸锂、单壁碳纳米管和聚偏氟乙烯置于混合机中，混炼均匀后，加入第一溶剂，继续混炼，得到正极浆料，然后进行分散；接着，把分散后的正极浆料喷涂于正极集流体的表面上，烘干，压实，即得正极片；
2)制备负极片：把配方量的石墨烯和石墨复合材料、羧甲基纤维素钠置于混合机中，混炼均匀后，加入第二溶剂和丁苯橡胶，继续混炼，得到负极浆料，然后进行分散；接着，把分散后的负极浆料喷涂于负极集流体的表面上，烘干，压实，即得负极片；
3)卷芯、干燥：分别对所述正极片和所述负极片进行裁剪，另外取电池隔膜，然后将裁剪后的正极片、负极片和电池隔膜卷绕成电芯；接着，烘干；
4)装配、注液：把烘干后的电芯装入预设壳体，然后注入电解液，密封，得到半成品电池；
5)后处理：将半成品电池依次经过活化、化成、第一次老化、筛选、第二次老化处理后，即得所述锂离子动力电池。
优选的，在步骤1)中，把配方量的三镍钴锰酸锂、单壁碳纳米管和聚偏氟乙烯置于双行星混合机中，在公转速度为25r/min的条件下，混炼40min；加入第一溶剂后，在公转速度为48r/min，自转速度为1700r/min的条件下，混炼90min，得到正极浆料；将正极浆料置于转速为3500±500r/min的高速分散机中，分散至粘度达到6000±1000mPa.s为止；接着，把分散后的正极浆料喷涂于正极集流体的表面上，使得正极浆料的面密度为220-250g/㎡，得到半成品正极片；然后，把半成品正极片烘干至含水量≤0.1％，正极浆料脱水形成正极粉料；最后，滚压，使得正极粉料的压实密度为3.45-3.65g/mm3，以极片不粘棍，对折不能透光、不掉粉为准，即得正极片；
在步骤2)中，把配方量的石墨烯和石墨复合材料、羧甲基纤维素钠置于双行星混合机中，在公转速度为25r/min的条件下，混炼40min；加入第一溶剂和丁苯橡胶后，在公转速度为48r/min，自转速度为1600r/min的条件下，混炼90min，得到负极浆料；将负极浆料置于转速为3300±500r/min的高速分散机中，分散至粘度达到5000±1000mPa.s为止；接着，把分散后的负极浆料喷涂于负极集流体的表面上，使得负极浆料的面密度为83-95g/㎡，得到半成品负极片；然后，把半成品负极片烘干至含水量≤0.1％，负极浆料脱水形成负极粉料；最后，滚压，使得负极粉料的压实密度为1.45-1.6g/mm3，以极片不粘棍，不掉粉为准，即得负极片；
在步骤3)中，把电芯置于真空烤箱中，循环操作抽真空、充氮气和烘烤这三个步骤13-20h，其中，烘烤时的温度为85±10℃，压力为(-40)-(-90)MPa，烘干至电芯的含水量≤200PPM；
在步骤4)中，在温度为20-25℃，露点≦-38℃的条件下，把烘干后的电芯装入预设壳体；
在步骤5)中，将半成品电池置于温度为35-45℃的环境下活化36h后，上到化成柜上进行化成，结束后，将电池置于温度为40±5℃的环境下老化5天，然后对电池进行电压内阻筛选，合格电池的电芯分容单充电压控制在3.6-3.9V；接着，在温度为40±5℃的环境下老化5天；最后，通过配组机筛选，按照电压内阻档次进行分组，将合格电池分容，然后把FQC外观全检合格后的电池，经过OQC全检合格后，出货。
优选的，所述第一溶剂和所述第二溶剂均为N-甲基吡咯烷酮或去离子水。第一溶剂和第二溶剂在烘干的过程中，会挥发掉。
优选的，所述电池隔膜为无纺布电池隔膜，使用无纺布制成的电池隔膜具有透气度高、孔隙度高、抗温能力强的优点，其在300℃以上不变形、不燃烧。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明所提供的使用寿命长的锂离子动力电池，正极使用了新型的单壁碳纳米管作为导电剂，单壁碳纳米管的比表面积比多壁碳纳米管大5倍，且重量轻，纯度更高，导电性能更好，分散加工效果更好，添加比例少，能够降低到了1/10的使用量，降低了成本；同时，负极使用新型的石墨烯和石墨复合材料(烯碳材料，将石墨烯通过特有的制作工艺插入石墨碳层间距之间，可以有效的将石墨烯与石墨相结合)，石墨烯附着在石墨上，使得石墨烯的高克容量(400-450mAh/g)及优良的导电性能得到充分发挥，解决了行业内石墨烯不能有效地在负极上使用的难题。另外，将负极中起导电作用的导电炭黑取消，将活性物比例提升，涂布过程中面密度的降低减少了SBR(丁苯橡胶)粘结剂的使用量，能更好的增强导电性，并提升活性物比例及电芯综合性能；同时，因为负极使用了高容的烯碳材料，正极的活性物使用了综合性能更好的镍钴锰酸锂(1:1:1)材料，将电芯的安全性、倍率及循环提升到新的高度，综合性能完全超过国家标准要求。
(2)本发明所提供的使用寿命长的锂离子动力电池，可以通过《GB/T 31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》的相关要求，包括：过充电、过放电、短路、跌落、加热、挤压、针刺、海水浸泡、温度循环、低气压等安全测试要求；该电池的循环性能1C充10C放循环1500周，容量保持率>80％，重量比功率低为2880WH/Kg；而目前的电池1C充5C放循环1000周，容量保持率<80％，重量比功率低为576WH/Kg。
(3)本发明所提供的使用寿命长的锂离子动力电池的制备方法，流程简单，高效安全，可操作性强。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：
本发明实施例所选用的石墨烯和石墨复合材料(烯碳)可以从市面上购买获得，具体为来自宁波国远新材料科技有限公司的TQ系列烯碳。
一种使用寿命长的锂离子动力电池，包括正极片和负极片；所述正极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体表面的正极浆料；所述正极浆料由按照重量百分比计的以下组分制备而成：镍钴锰酸锂98.65-99.18％；单壁碳纳米管0.02-0.05％；聚偏氟乙烯0.8-1.3％；所述负极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体表面的负极浆料；所述负极浆料由按照重量百分比计的以下组分制备而成：石墨烯和石墨复合材料97-97.4％；羧甲基纤维素钠1.3-1.5％；丁苯橡胶1.3-1.5％。
一种使用寿命长的锂离子动力电池的制备方法，包括以下步骤：
1)制备正极片：把配方量的三镍钴锰酸锂、单壁碳纳米管和聚偏氟乙烯置于混合机中，混炼均匀后，加入第一溶剂，继续混炼，得到正极浆料，然后进行分散；接着，把分散后的正极浆料喷涂于正极集流体的表面上，烘干，压实，即得正极片；
2)制备负极片：把配方量的石墨烯和石墨复合材料、羧甲基纤维素钠置于混合机中，混炼均匀后，加入第二溶剂和丁苯橡胶，继续混炼，得到负极浆料，然后进行分散；接着，把分散后的负极浆料喷涂于负极集流体的表面上，烘干，压实，即得负极片；
3)卷芯、干燥：分别对所述正极片和所述负极片进行裁剪，另外取电池隔膜，然后将裁剪后的正极片、负极片和电池隔膜卷绕成电芯；接着，烘干；
4)装配、注液：把烘干后的电芯装入预设壳体，然后注入电解液，密封，得到半成品电池；
5)后处理：将半成品电池依次经过活化、化成、第一次老化、筛选、第二次老化处理后，即得所述锂离子动力电池。
实施例1
一种使用寿命长的锂离子动力电池，依次按照以下步骤制备而成：
1)制备正极片：按照重量百分比计把镍钴锰酸锂(镍钴锰比例1:1:1)98.65％、单壁碳纳米管0.05％和聚偏氟乙烯(PVDF)1.3％置于双行星混合机中，在公转速度为25r/min的条件下，打制40min；然后加入溶剂，在公转速度为48r/min、自转速度为1700r/min的条件下，打制90min，制成浆料，再用高速分散机在3500±500r/min的转速下进行分散，直至粘度达到6000±1000mPa.s；接着，用喷涂设备按照220-250g/㎡的面密度将正极浆料涂覆在厚度为12-16μm的铝箔上，烘干，制成极片(含水量≤0.1％)；然后滚压，制成活性物质的压实密度为3.45-3.65g/mm3的正极片，以极片不粘棍，对折不能透光、不掉粉为准；
2)制备负极片：按照重量百分比计把烯碳(石墨烯和石墨复合材料)97.4％和羧甲基纤维素钠(CMC)1.3％置于双行星混合机中，在公转速度为25r/min的条件下，打制40min；然后加入溶剂和丁苯橡胶(SBR)1.3％，在公转速度为48r/min、自转速度为1600r/min的条件下，打制90min，制成浆料，再用高速分散机在3300±500r/min的转速下进行分散，直至粘度达到5000±1000mPa.s；接着，用喷涂设备按照83-95g/㎡的面密度将负极浆料涂覆在厚度为8-10μm的铜箔上，烘干，制成极片(含水量≤0.1％)；然后滚压，制成活性物的压实密度为1.45-1.6g/mm3的负极片，以极片不粘棍、不掉粉为准；
3)卷芯、干燥：分别将正极片和负极片按照预设壳体的规格进行裁剪，另取无纺布电池隔膜，然后将裁剪后的正极片、负极片和电池隔膜卷绕成电芯；接着，放入真空烤箱，通过抽真空，充氮气，恒温恒压烘烤(85±10℃，-40至-90MPa)三步循环13-20h，将卷芯中的水份含量减少至≤200PPM；
4)装配、注液：在环境温度为20-25℃，露点≦-38℃的条件下，将电芯入壳体，然后并注入电解液，密封；
5)后处理：将电芯在温度为35-45℃的环境下活化36h后，上到化成柜上进行化成，结束后，将电芯先在温度为40±5℃的环境下老化5天，然后对电芯进行电压内阻筛选，合格电芯分容单充电压控制在3.6-3.9V；接着，在温度为40±5℃的环境下老化5天，然后通过配组机筛选电芯成不同电压内阻档次，最后将合格电芯分容，把FQC外观全检合格后的电芯，经过OQC全检，合格后，出货。
对实施例1的锂离子动力电池进行性能测试，测试方法依据《GB/T 31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》进行。结果表明，实施例1的锂离子动力电池安全性能高，在针刺实验中百分之百通过，热稳定性好；循环性能优，1C充10C放超过1500周，重量功率达到为2880WH/Kg。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于：
正极浆料由按照重量百分比计的以下组分制备而成：镍钴锰酸锂(镍钴锰比例1：1：1)99％、单壁碳纳米管0.03％、聚偏氟乙烯(PVDF)0.97％；
负极浆料由按照重量百分比计的以下组分制备而成：烯碳(石墨烯和石墨复合材料)97％、羧甲基纤维素钠(CMC)1.5％、丁苯橡胶(SBR)1.5％。
对实施例2的锂离子动力电池进行性能测试，测试方法依据《GB/T 31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》进行。结果表明，实施例2的锂离子动力电池安全性能高，在针刺实验中百分之百通过，热稳定性好；循环性能优，1C充10C放超过1500周，重量功率达到为2880WH/Kg。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于：
正极浆料由按照重量百分比计的以下组分制备而成：镍钴锰酸锂95.5％、碳纳米管(CNT)1％、导电石墨1.5％、聚偏氟乙烯(PVDF)2％；
负极浆料由按照重量百分比计的以下组分制备而成：石墨95.5％、导电炭黑1％、羧甲基纤维素钠(CMC)1.5％、丁苯橡胶(SBR)2％。
对对比例1的锂离子动力电池进行性能测试，测试方法依据《GB/T 31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》进行。结果表明，对比例1的锂离子动力电池，在针刺实验中不能百分百通过，且进行大倍率充放电试验时，电芯的发热量大，循环性能较差。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。