电池正极片、锂离子电池、层状镍锰酸锂及其制备方法与流程

文档序号:18461134发布日期:2019-08-17 02:02阅读:321来源:国知局

本发明涉及锂离子电池领域,尤其涉及一种电池正极片、具有该电池正极片的锂离子电池、用于制备所述电池正极片的层状镍锰酸锂以及层状镍锰酸锂的制备方法。



背景技术:

随着移动电子设备的发展,电池的需求越来越大,对电池的容量、电压、使用寿命以及使用成本都提出了更高的要求。锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来工作。

然而,现有技术中的锂离子电池采用三元材料镍钴锰酸锂作为正极活性物质,导致现有的锂离子电池普遍存在电池卷芯安全性能差、容量低、功率低、循环性能差的缺陷。此外,三元材料镍钴锰酸锂中含有高成本的稀缺元素钴,其加工性能差,且对生产环境的湿度要求高,易出现吸水后浆料变稠,导致涂布面密度不稳定,由此导致了多种不良问题的产生,例如:生产的产品合格率低于90%;产品的安全性能差,针刺基本通过不了;电池的热稳定性差,电池内部短路后容易热扩散,导致爆炸起火;循环性能0.5c/1c充放低于500周;重量比能量低;体积功率密度低。



技术实现要素:

本发明的第一个目的在于提供一种电池正极片,其旨在解决现有电池正极片采用三元材料镍钴锰酸锂作为正极活性物质存在成本高、加工性能差、稳定性差、循环性能差的技术问题。

为达到上述目的,本发明提供的方案是:电池正极片,包括正极金属基片和涂覆于所述正极金属基片外的正极涂层,所述正极涂层的组分包括正极活性物质、正极粘结剂、正极导电剂,所述正极活性物质为层状镍锰酸锂linixmnyo2,其中x=0.6~0.8,y=1-x。

可选地,所述正极涂层包括如下重量份数的组分:

正极活性物质98.34%~99.28%;

正极导电剂0.02%~0.06%;

正极粘结剂0.7%~1.6%。

可选地,所述正极涂层包括如下重量份数的组分:正极活性物质98.87%;正极导电剂0.03%;正极粘结剂1.1%;或者,

所述正极涂层包括如下重量份数的组分:正极活性物质98.75%;正极导电剂0.05%;正极粘结剂1.2%;或者,

所述正极涂层包括如下重量份数的组分:正极活性物质98.76%;正极导电剂0.04%;正极粘结剂1.2%;或者,

所述正极涂层包括如下重量份数的组分:正极活性物质98.8%;正极导电剂0.05%;正极粘结剂1.15%。

可选地,所述正极导电剂包括导电石墨、导电碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的至少一种;且/或,

所述正极粘结剂为聚偏二氟乙烯。

本发明的第二个目的在于提供一种锂离子电池,其包括电池外壳、电池负极片、第一隔膜、第二隔膜、电解液和上述的电池正极片,所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液都设于所述电池外壳内,且所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜都浸于所述电解液内,所述电池负极片位于所述电池正极片与所述电池外壳之间,所述第一隔膜设于所述电池正极片与所述电池负极片之间,所述第二隔膜设于所述电池外壳与所述电池负极片之间。

可选地,所述电池负极片包括负极金属基片和涂覆于所述负极金属基片外的负极涂层,所述负极涂层包括如下按重量份数的组分:

负极活性物质96.4%~98.2%;

负极导电剂0%-1%;

悬浮剂0.8%~1.3%;

负极粘结剂1%~1.3%。

本发明的第三个目的在于提供一种层状镍锰酸锂的制备方法,其包括如下步骤:

将镍盐溶液和锰盐溶液混合,制得金属盐溶液;

将所述金属盐溶液与络合剂溶液、沉淀剂溶液进行沉淀反应,制得固液混合液;

对所述固液混合液进行固液分离,得到固态的球形镍锰二元前驱体;

将所述球形镍锰二元前驱体与锂源混合烧结、破碎,制得烧结中间产品;

将所述烧结中间产品进行氧化铝包覆处理后,再进行烧结、破碎,制得层状镍锰酸锂linixmnyo2,其中x=0.6~0.8,y=1-x。

可选地,所述镍盐溶液和锰盐溶液的混合在由镀铁氟龙材料制成的第一容器中进行。

可选地,所述金属盐溶液与络合剂溶液、所述沉淀剂溶液的沉淀反应在装有底液和保护气体的第二容器中进行,所述底液为水、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂的中的任意一种或任意组合,且所述底液的ph值为10~12,所述保护气体为惰性气体;且/或,

所述金属盐溶液与络合剂溶液、所述沉淀剂溶液的沉淀反应实施方式为:将所述金属盐溶液与所述络合剂溶液、所述沉淀剂溶液一起并流加入第二容器中进行沉淀反应,在进料结束后继续加热、搅拌,以使所述金属盐溶液与所述络合剂溶液、所述沉淀剂溶液继续停留在所述第二容器中进行沉淀反应;且/或,

对所述固液混合液进行固液分离的实施方式为:将所述固液混合液进行固液分离,将分离后得到的固体物料陈化,将陈化后的所述固体物料再次进行固液分离,得到所述球形镍锰二元前驱体;且/或,

所述络合剂溶液为氨水溶液,所述沉淀剂溶液为氢氧化钠溶液。

本发明的第四个目的在于提供一种层状镍锰酸锂,其采用上述的层状镍锰酸锂的制备方法制成。

本发明的有益效果在于:

本发明的电池正极片由于采用层状镍锰酸锂linixmnyo2(其中x=0.6~0.8,y=1-x)作为正极活性物质,故,一方面可利用层状镍锰酸锂linixmnyo2结构稳定性好、加工性能优选的特性,提高了正极活性物质的热稳定性和加工性能,降低了对生产环境的湿度要求;另一方面避免了高成本稀缺元素钴的使用,从而降低了电池正极片的成本,其成本优势显著;再一方面在4.5v以内使用比能量高,循环性能好。

采用本发明的电池正极片制成的锂离子电池,具有成本低、比能量高、材料稳定性高、循环性能好、性价比高的优点,且电池正极片在潮湿环境下不易吸水,不易造成锂离子电池内部短路,使本发明所提供的锂离子电池具有使用寿命长、使用安全的优点。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

需要说明,本发明实施例中,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时,它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外,在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例提供的电池正极片,包括正极金属基片和涂覆于所述正极金属基片外的正极涂层,所述正极涂层的组分包括正极活性物质、正极粘结剂、正极导电剂,所述正极活性物质为层状镍锰酸锂linixmnyo2,其中x=0.6~0.8,y=1-x。本发明实施例的电池正极片由于采用层状镍锰酸锂linixmnyo2(其中x=0.6~0.8,y=1-x)作为正极活性物质,故,一方面可利用层状镍锰酸锂linixmnyo2结构稳定性好、加工性能优选的特性,提高了正极活性物质的热稳定性和加工性能,降低了对生产环境的湿度要求;另一方面避免了高成本稀缺元素钴的使用,从而降低了电池正极片的成本,其成本优势显著;再一方面在4.5v以内使用比能量高,循环性能好。

优选地,所述正极涂层包括如下重量份数的组分:

正极活性物质98.34%~99.28%;

正极导电剂0.02%~0.06%;

正极粘结剂0.7%~1.6%。

此处,通过对正极涂层的组分配比进行优化设计,利于提高电池正极片的综合性能,从而利于提高锂离子电池的结构稳定性、长循环寿命和安全可靠性。

优选地,所述正极导电剂包括导电石墨、导电碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。作为本实施例的一较佳实施方案,所述正极导电剂采用直径1-5nm、长度大于20μm的单壁碳纳米管,这样可以有效提升正极活性物材料的使用比例。

优选地,所述正极粘结剂为聚偏二氟乙烯。

正极粘结剂采用聚偏二氟乙烯,这样,通过可使得正极导电剂、正极粘结剂与层状镍锰酸锂linixmnyo2结合制得的正极涂层稳定性更好、循环性能更佳,利于提高发挥电池正极片的综合性能。

优选地,正极金属基片为铝箔片,其可满足电池正极片的导电性能要求,且质量轻,成本低。当然了,具体应用中,正极金属基片的材质不限于此。

本发明实施例提供的层状镍锰酸锂的制备方法,其包括如下步骤:

将镍盐溶液和锰盐溶液混合,制得金属盐溶液,镍盐溶液具体可为硫酸镍溶液、硝酸镍溶液、氯酸镍溶液等,锰盐溶液具体可为硫酸锰溶液、硝酸锰溶液、氯酸锰溶液等;

将所述金属盐溶液与络合剂溶液、沉淀剂溶液进行沉淀反应,制得固液混合液;

对所述固液混合液进行固液分离,得到固态的球形镍锰二元前驱体;

将所述球形镍锰二元前驱体与锂源混合烧结、破碎,制得烧结中间产品;

将所述烧结中间产品进行氧化铝包覆处理后,再进行烧结、破碎,制得层状镍锰酸锂linixmnyo2,其中x=0.6~0.8,y=1-x。此处,在将经化铝包覆处理后的所述烧结中间产品进行烧结、破碎后,还可再包括过筛筛选,这样,可得到层状镍锰酸锂的粒径较均衡。

采用本发明实施例提供的层状镍锰酸锂的制备方法,制成的层状镍锰酸锂linixmnyo2材料结构稳定性好,加工性能优越,在4.5v以内使用比能量高且成本优势显著,且其制作的锂离子电池具有安全性能高、比能量高、原料成本低(性价比高)的优点。

优选地,所述镍盐溶液和锰盐溶液的混合在由镀铁氟龙材料制成的第一容器中进行,这样,利于防止第一容器与镍盐溶液、锰盐溶液发生化学反应。第一容器优选为罐体。

优选地,所述金属盐溶液与络合剂溶液、所述沉淀剂溶液的沉淀反应在装有底液和保护气体的第二容器中进行,所述底液为水、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂的中的任意一种或任意组合,且所述底液的ph值为10~12。所述保护气体为惰性气体,如氮气、氩气等。保护气体的设置,利于防止沉淀反应过程中发生氧化反应。将底液的ph值设置在10~12,利于防止发生酸碱综合反应,且利于加快沉淀反应的进行。第二容器优选为反应釜。

优选地,所述金属盐溶液与络合剂溶液、所述沉淀剂溶液的沉淀反应实施方式为:将所述金属盐溶液与所述络合剂溶液、所述沉淀剂溶液一起并流加入第二容器中进行沉淀反应,在进料结束后继续加热、搅拌,以使所述金属盐溶液与所述络合剂溶液、所述沉淀剂溶液继续停留在所述第二容器中进行沉淀反应。在沉淀反应过程中,会不断析出固体物料。

优选地,对所述固液混合液进行固液分离的实施方式为:将所述固液混合液进行固液分离,将分离后得到的固体物料陈化,将陈化后的所述固体物料再次进行固液分离,得到所述球形镍锰二元前驱体。此处,对固液混合液进行两次固液分离,利于获得较干燥的球形镍锰二元前驱体。

优选地,所述络合剂溶液为氨水溶液,所述沉淀剂溶液为氢氧化钠溶液。

优选地,所述电池正极片采用如下方法制备而成:

(1)将正极涂层的各组分及溶剂nmp(n-甲基吡咯烷酮)共同加入双行星打浆机中,在自转速度为48r/min、公转速度为1700r/min的条件下搅拌2h制成浆料;

(2)采用高速分散机在转速为3500~4500r/min的条件下,分散步骤(1)获得的浆料,至粘度达到5000~8000mpa·s;

(3)将步骤(2)所获浆料按照200~230g/㎡的面密度涂覆在12~16μm厚的铝箔上,烘干制成正极片中间产物,烘干制成的正极片中间产物优选含水量小于或等于0.15%;

(4)将正极片中间产物按照正极活性物质3.4~3.6g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的正极片压实产物;

(5)将正极片压实产物分切为工艺要求宽度的电池正极片。

本发明实施例提供的锂离子电池,包括电池外壳、电池负极片、第一隔膜、第二隔膜、电解液和上述的电池正极片,所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液都设于所述电池外壳内,且所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜都浸于所述电解液内,所述电池负极片位于所述电池正极片与所述电池外壳之间,所述第一隔膜设于所述电池正极片与所述电池负极片之间,所述第二隔膜设于所述电池外壳与所述电池负极片之间。本发明实施例提供的锂离子电池,由于采用了上述的电池正极片,故,具有成本低、比能量高、材料稳定性高、循环性能好、性价比高的优点,且在潮湿环境下不易吸水,不易造成锂离子电池内部短路,使本发明实施例所提供的锂离子电池具有使用寿命长、使用安全的优点。

优选地,所述电池负极片包括负极金属基片和涂覆于所述负极金属基片外的负极涂层,所述负极涂层包括如下按重量份数的组分:

负极活性物质96.4%~98.2%;

负极导电剂0%-1%;

悬浮剂0.8%~1.3%;

负极粘结剂1%~1.3%。

优选地,负极活性物质为石墨。

优选地,负极导电剂包括导电碳黑、导电石墨、碳纳米管中的至少一种。此处,通过对负极导电剂的材料进行优化设计,利于减小电池的内阻。

优选地,负极粘结剂包括羧甲基纤维素钠(cmc)、丁苯橡胶(sbr)、聚丙烯酸(paa)、海藻酸钠中的至少一种。此处,通过对负极粘结剂的材料进行优化设计,利于保证负极涂层与负极金属基片具有良好的粘接性能。

优选地,悬浮剂为羧甲基纤维素钠(cmc)。此处,悬浮剂采用羧甲基纤维素钠,除了可在制好的负极浆料中使负极导电剂、负极活性物质处于悬浮状态外,同时,可利用羧甲基纤维素钠的粘结能力,与负极粘结剂协同作用,提高电池负极片烘干后负极涂层各组分之间以及负极涂层与负极金属基片之间的附着力。

作为本实施例的一较佳实施方案,负极活性物质采用克容量为360mah/g以上的天然石墨,天然石墨性价比高。负极导电剂采用导电碳黑。悬浮剂采用高分子量、高取代度的羧甲基纤维素钠。负极粘结剂采用小颗粒的丁苯橡胶,这样可以有效提高负极活性物的使用比例。

优选地,所述第一隔膜和第二隔膜都为高强度、高模量、厚度9-14μm的膜。

优选地,第一隔膜、所述第二隔膜都采用高分子量的改性pp/pe塑料,即第一隔膜、所述第二隔膜都采用pp(聚丙烯)与pe(聚乙烯)混合制成,其抗拉强度及模量高。

优选地,所述电池负极片由如下方法制备而成:

(1)将负极涂层的各组分及溶剂去离子水共同加入到双行星打浆机中,在自转速度为48r/min、公转速度为1500r/min的条件下搅拌2h制成浆料;

(2)采用高速分散机在转速为3000~4000r/min的条件下,分散步骤(1)所获浆料,至浆料粘度达到3000~6000mpa·s;

(3)将浆料按照100~120g/㎡的面密度涂覆在8~10μm厚的铜箔上,烘干制成负极片中间产物,烘干制成的负极片中间产物优选含水量小于或等于0.15%;

(4)将负极片中间产物按照负极活性物质1.5~1.7g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的负极片压实产物;

(5)将负极片压实产物分切为工艺要求宽度的电池负极片。

优选地,本发明实施例还提供的锂离子电池的制备方法,包括如下步骤:

(1)将电池正极片、电池负极片分别按照要求安装在全自动卷绕机上,采用隔膜隔离电池正极片和电池负极片,同时对电池正极片焊接铝带正极耳,电池负极片焊接镍带负极耳后进行卷绕,制成卷芯;所述隔膜优选为高强度、高模量、厚度9-14μm的膜;

(2)将卷芯插入治具中,放入真空烤箱,通过抽真空至-85~-95mpa,在75~95℃的恒温恒压烘烤,之后充氮至气压为-35~-45mpa;抽真空、烘烤、充氮气循环实施8~14小时,至卷芯中水份含量≤300ppm;

(3)将卷芯安装进钢壳中,焊接负极耳与钢壳,安装上垫片,滚槽,测试短路,注入5.5~5.9g电解液,焊接正极耳与盖帽,再将盖帽与钢壳扣合密封形成电芯;清洗电芯外表面;本步骤中的各项操作优选均在环境温度为20-25℃、露点-38--45℃的环境中完成;

(4)将电芯放置在温度为30~40℃的环境下活化24~48小时后,安装到化成柜上进行化成上限电压为4.35v;将电芯先放在温度25~35℃的环境下老化五天,然后对电芯进行电压内阻筛选,筛选电芯分容单充电压在3.6~3.9v的电芯,再放在室温的环境下老化五天,制成成品锂离子电池。

以下通过具体实施例分别详述不同电池正极片、电池负极片、锂离子电池的制备方法的优选实施方式。

实施例1:

本实施例提供的电池正极片,正极涂层包括如下按重量份数计的组分:

层状镍锰酸锂lini0.65mn0.35o298.87%;

碳纳米管0.03%;

聚偏二氟乙烯1.1%。

所述电池正极片由如下方法制备而成:

(1.1)将上述各组分(层状镍锰酸锂lini0.65mn0.35o2、碳纳米管、聚偏二氟乙烯)按比例及溶剂nmp(n-甲基吡咯烷酮)共同加入双行星打浆机中,在自转速度为48r/min、公转速度为1700r/min的条件下搅拌2h制成浆料;

(1.2)采用高速分散机在转速为3500r/min的条件下分散步骤(1.1)获得的浆料,直至浆料的粘度达到5000mpa·s;

(1.3)将步骤(1.2)所获得的浆料按照225g/㎡的面密度涂覆在14μm厚的铝箔上得到正极片毛坯,将正极片毛坯烘干至含水量小于或等于0.15%,制成正极片中间产物;

(1.4)将正极片中间产物按照正极活性物质3.5g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的正极片压实产物;

(1.5)将正极片压实产物分切为57mm宽的电池正极片。

实施例2:

本实施例提供的电池正极片,正极涂层包括如下按重量份数计的组分:

层状镍锰酸锂lini0.75mn0.25o298.75%;

碳纳米管0.05%;

聚偏二氟乙烯1.2%。

所述电池正极片由如下方法制备而成:

(2.1)将上述各组分(层状镍锰酸锂lini0.75mn0.25o2、碳纳米管、聚偏二氟乙烯)按比例及溶剂nmp(n-甲基吡咯烷酮)共同加入双行星打浆机中,在自转速度为48r/min、公转速度为1700r/min的条件下搅拌2h制成浆料;

(2.2)采用高速分散机在转速为4500r/min的条件下分散步骤(2.1)获得的浆料,直至浆料的粘度达到6000mpa·s;

(2.3)将步骤(2.2)所获得的浆料按照220g/㎡的面密度涂覆在12μm厚的铝箔上得到正极片毛坯,将正极片毛坯烘干至含水量小于或等于0.15%,制成正极片中间产物;

(2.4)将正极片中间产物按照正极活性物质3.55g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的正极片压实产物;

(2.5)将正极片压实产物分切为58mm宽的电池正极片。

实施例3:

本实施例提供的电池正极片,正极涂层包括如下按重量份数计的组分:

层状镍锰酸锂lini0.65mn0.35o298.76%;

碳纳米管0.04%;

聚偏二氟乙烯1.2%。

所述电池正极片由如下方法制备而成:

(3.1)将上述各组分(层状镍锰酸锂lini0.65mn0.35o2、碳纳米管、聚偏二氟乙烯)按比例及溶剂nmp(n-甲基吡咯烷酮)加入双行星打浆机中,在自转速度为48r/min、公转速度为1700r/min的条件下搅拌2h制成浆料;

(3.2)采用高速分散机在转速为4000r/min的条件下分散步骤(3.1)获得的浆料,直至浆料的粘度达到6000mpa·s;

(3.3)将步骤(3.2)所获得的浆料按照215g/㎡的面密度涂覆在14μm厚的铝箔上得到正极片毛坯,将正极片毛坯烘干至含水量小于或等于0.15%,制成正极片中间产物;

(3.4)将正极片中间产物按照正极活性物质3.45g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的正极片压实产物;

(3.5)将正极片压实产物分切为57.5mm宽的电池正极片。

实施例4:

本实施例提供的电池正极片,正极涂层包括如下按重量份数计的组分:

层状镍锰酸锂lini0.68mn0.32o298.8%;

碳纳米管0.05%;

聚偏二氟乙烯1.15%。

所述电池正极片由如下方法制备而成:

(4.1)将上述各组分(层状镍锰酸锂lini0.75mn0.25o2、碳纳米管、聚偏二氟乙烯)按比例及溶剂nmp(n-甲基吡咯烷酮)共同加入双行星打浆机中,在自转速度为48r/min、公转速度为1700r/min的条件下搅拌2h制成浆料;

(4.2)采用高速分散机在转速为4500r/min的条件下分散步骤(4.1)获得的浆料,直至浆料的粘度达到6000mpa·s;

(4.3)将步骤(4.2)所获得的浆料按照200g/㎡的面密度涂覆在12μm厚的铝箔上得到正极片毛坯,将正极片毛坯烘干至含水量小于或等于0.15%,制成正极片中间产物;

(4.4)将正极片中间产物按照正极活性物质3.5g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的正极片压实产物;

(4.5)将正极片压实产物分切为58mm宽的电池正极片。

实施例5:

本实施例提供的电池负极片,负极涂层包括如下按重量份数计的组分:

所述石墨的克容量为360mah/g。

所述电池负极片由如下方法制备而成:

(5.1)将上述各组分(石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶)按照比例及溶剂去离子水共同加入到双行星打浆机中,在自转速度为48r/min、公转速度为1500r/min的条件下搅拌2h制成浆料;

(5.2)采用高速分散机在转速为3000r/min的条件下,分散步骤(5.1)所获得的浆料,直至浆料的粘度达到5000mpa·s;

(5.3)将步骤(5.2)所获得的浆料按照118g/㎡的面密度涂覆在9μm厚的铜箔上制得负极片毛坯,烘干至负极片毛坯含水量小于等于0.15%,制成负极片中间产物;

(5.4)将负极片中间产物按照负极活性物质1.65g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的负极片压实产物;

(5.5)将负极片压实产物分切为59mm宽的电池负极片。

实施例6:

本实施例提供的电池负极片,负极涂层包括如下按重量份数计的组分:

所述石墨的克容量为360mah/g。

所述电池负极片由如下方法制备而成:

(6.1)将上述各组分(石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶)按照比例及溶剂去离子水共同加入到双行星打浆机中,在自转速度为48r/min、公转速度为1500r/min的条件下搅拌2h制成浆料;

(6.2)采用高速分散机在转速为3500r/min的条件下,分散步骤(6.1)所获得的浆料,直至浆料的粘度达到4200mpa·s;

(6.3)将步骤(6.2)所获得的浆料按照114g/㎡的面密度涂覆在8μm厚的铜箔上制得负极片毛坯,烘干至负极片毛坯含水量小于等于0.15%,制成负极片中间产物;

(6.4)将负极片中间产物按照负极活性物质1.6g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的负极片压实产物;

(6.5)将负极片压实产物分切为59.5mm宽的电池负极片。

实施例7:

本实施例提供的电池负极片,负极涂层包括如下按重量份数计的组分:

所述石墨的克容量为360mah/g。

所述电池负极片由如下方法制备而成:

(7.1)将上述各组分(石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶)按照比例及溶剂去离子水共同加入到双行星打浆机中,在自转速度为48r/min、公转速度为1500r/min的条件下搅拌2h制成浆料;

(7.2)采用高速分散机在转速为3800r/min的条件下,分散步骤(7.1)所获得的浆料,直至浆料的粘度达到5500mpa·s;

(7.3)将步骤(7.2)所获得的浆料按照110g/㎡的面密度涂覆在8μm厚的铜箔上制得负极片毛坯,烘干至负极片毛坯含水量小于等于0.15%,制成负极片中间产物;

(7.4)将负极片中间产物按照负极活性物质1.62g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的负极片压实产物;

(7.5)将负极片压实产物分切为59mm宽的电池负极片。

实施例8:

本实施例提供的电池负极片,负极涂层包括如下按重量份数计的组分:

所述石墨的克容量为360mah/g。

所述电池负极片由如下方法制备而成:

(8.1)将上述各组分(石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶)按照比例及溶剂去离子水共同加入到双行星打浆机中,在自转速度为40r/min、公转速度为1200r/min的条件下搅拌1h制成浆料;

(8.2)采用高速分散机在转速为3000r/min的条件下,分散步骤(8.1)所获得的浆料,分散至浆料的粘度达到4500mpa·s;

(8.3)将步骤(8.2)所获得的浆料按照100g/㎡的面密度涂覆在9μm厚的铜箔上制得负极片毛坯,烘干至负极片毛坯含水量小于等于0.15%,制成负极片中间产物;

(8.4)将负极片中间产物按照负极活性物质1.55g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的负极片压实产物;

(8.5)将负极片压实产物分切为58.5mm宽的电池负极片。

实施例9:

本实施例提供的锂离子电池的制备方法,包括如下步骤:

(9.1)将电池正极片、电池负极片分别按照要求安装在全自动卷绕机上,采用隔膜隔离电池正极片和电池负极片,同时对电池正极片焊接铝带正极耳,电池负极片焊接镍带负极耳后进行卷绕,制成卷芯,所述隔膜由pp(聚丙烯)/pe(聚乙烯)基材制备而成,即隔膜由pp(聚丙烯)和pe(聚乙烯)混合制成;

(9.2)将卷芯插入治具中,放入真空烤箱,通过抽真空至-90mpa,在85℃的恒温恒压烘烤,之后充氮至气压为-40mpa;抽真空、烘烤、充氮气循环实施10小时,至卷芯中水份含量≤200ppm;

(9.3)将卷芯安装进钢壳中,焊接负极耳与钢壳,安装上垫片,滚槽,测试短路,注入5.5g电解液,焊接正极耳与盖帽,再将盖帽与钢壳扣合密封形成电芯(电池卷芯);清洗电芯的外表面;本步骤中各项操作均在环境温度为23℃、露点-38℃~-42℃的环境中完成。

(9.4)将电芯放置在温度为30℃的环境下活化35小时后,安装到化成柜上进行化成充电到4.35v;将电芯先放在温度35℃的环境下老化五天,然后对电芯进行电压内阻筛选,筛选电芯分容单充电压在3.6v~3.9v的电芯,再放在温度30℃的环境下老化五天,制成锂离子电池。

实施例10:

本实施例提供的锂离子电池的制备方法,包括如下步骤:

(10.1)将电池正极片、电池负极片分别按照要求安装在全自动卷绕机上,采用隔膜隔离电池正极片和电池负极片,同时对电池正极片焊接铝带正极耳,电池负极片焊接镍带负极耳后进行卷绕,制成卷芯;所述隔膜由高分子pe(聚乙烯)材料制备而成;

(10.2)将卷芯插入治具中,放入真空烤箱,通过抽真空至-85mpa,在75℃的恒温恒压烘烤,之后充氮至气压为-35mpa;抽真空、烘烤、充氮气循环实施14小时,至卷芯中水份含量≤200ppm;

(10.3)将卷芯安装进钢壳中,焊接负极耳与钢壳,安装上垫片,滚槽,测试短路,注入5.7g电解液,焊接正极耳与盖帽,再将盖帽与钢壳扣合密封形成电芯;清洗电芯的外表面;本步骤中各项操作均在环境温度为20℃、露点≦-40℃~-43℃的环境中完成。

(10.4)将电芯放置在温度为35℃的环境下活化30小时后,安装到化成柜上进行化成充电到4.4v;将电芯先放在温度30℃的环境下老化五天,然后对电芯进行电压内阻筛选,筛选电芯分容单充电压在3.6~3.9v的电芯,再放在温度25℃的环境下老化五天,制成锂离子电池。

实施例11:

本实施例提供的锂离子电池的制备方法,包括如下步骤:

(11.1)将电池正极片、电池负极片分别按照要求安装在全自动卷绕机上,采用隔膜隔离电池正极片和电池负极片,同时对电池正极片焊接铝带正极耳,电池负极片焊接镍带负极耳后进行卷绕,制成卷芯;所述隔膜由pp制备而成;

(11.2)将卷芯插入治具中,放入真空烤箱,通过抽真空至-95mpa,在95℃的恒温恒压烘烤,之后充氮至气压为-45mpa;抽真空、烘烤、充氮气循环实施9小时,至卷芯中水份含量≤200ppm;

(11.3)将卷芯安装进钢壳中,焊接负极耳与钢壳,插入pin钢管,安装上垫片,滚槽,测试短路,注入5.6g电解液,焊接正极耳与盖帽,再将盖帽与钢壳扣合密封形成电芯;清洗电芯外表面;本步骤中各项操作均在环境温度为25℃、露点-38℃~-41℃的环境中完成。

(11.4)将电芯放置在温度为35℃的环境下活化40小时后,安装到化成柜上进行化成充电到4.35v;将电芯先放在温度30℃的环境下老化五天,然后对电芯进行电压内阻筛选,筛选电芯分容单充电压在3.6~3.9v的电芯,再放在温度25℃的环境下老化五天,制成锂离子电池。

实施例12:

本实施例提供的锂离子电池的制备方法,包括如下步骤:

(12.1)将电池正极片、电池负极片分别按照要求安装在全自动卷绕机上,采用隔膜隔离电池正极片和电池负极片,同时对电池正极片焊接铝带正极耳,电池负极片焊接镍带负极耳后进行卷绕,制成卷芯;所述隔膜由pp制备而成;

(12.2)将卷芯插入治具中,放入真空烤箱,通过抽真空至-88mpa,在80℃的恒温恒压烘烤,之后充氮至气压为-65mpa;抽真空、烘烤、充氮气循环实施12小时,至卷芯中水份含量≤200ppm;

(12.3)将卷芯安装进钢壳中,焊接负极耳与钢壳,插入pin钢管,安装上垫片,滚槽,测试短路,注入5.4g电解液,焊接正极耳与盖帽,再将盖帽与钢壳扣合密封形成电芯;清洗电芯外表面;本步骤中各项操作均在环境温度为25℃、露点-38℃~-41℃的环境中完成。

(12.4)将电芯放置在温度为35℃的环境下活化48小时后,安装到化成柜上进行化成充电到4.5v;将电芯先放在温度30℃的环境下老化五天,然后对电芯进行电压内阻筛选,筛选电芯分容单充电压在3.6~3.9v的电芯,再放在温度25℃的环境下老化五天,制成锂离子电池。

检测分析:

选择实施例1~4所提供的电池正极片、实施例5~8所提供的电池负极片,实施例9~11所提供的锂离子电池的制备方法,制造4个锂离子电池样品,具体组合请参见下表。将制备好后的锂离子电池进行安检通过率、循环性能、放电平台的检测,其检测结果下表所示。

检测数据表

经过上表的检测数据可知,采用本发明实施例方案制成的锂离子电池样品1~4按照gbt31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法的安检测试均通过了100%、循环性能均比较优秀(0.5c充1c放600周保持率都在89%以上),且热失控稳定高于现有技术采用三元材料作为正极活性物质50℃以上,锂离子电池的放电平台高于现有技术采用三元材料作为正极活性物质0.1v。其中,样品2中制作的电芯按照gbt31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法的安检测试通过了100%、循环性能优秀(600周)、放电平台3.7v,在各样品的锂离子电池中表现最优秀。

本发明实施例的一较佳实施方案中,采用层状镍锰酸锂、单壁碳纳米管、聚偏二氟乙烯制成电池正极片的正极涂层,采用天然石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶制成电池负极片的负极涂层,使本发明实施例所制成的电芯(电池卷芯)具有成本低、比能量高、材料稳定性高、循环性能好、安全性能优越、性价高的优点。此外,采用本发明实施例所提供的电池正极片的制备方法、电池负极片的制备方法以及锂离子电池的制备方法,制得的电池正极片、电池负极片以及电池卷芯的含水量都比较低,不易造成锂离子电池短路,进而可使本发明实施例所提供的锂离子电池具有使用寿命长、使用安全的优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1