一种防爆低内阻锂离子电池及其制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种防爆低内阻锂离子电池及其制备方法。

背景技术：

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移动来工作，在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态，放电时则相反，手机电池一般为锂离子电池，锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成，正负极浸润在电解液中，锂离子以电解液为介质在正负极之间运动，实现电池的充放电，为避免正负极通过电解液发生短路，需要用隔膜将正负极分隔，锂系电池分为锂电池和锂离子电池，手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池，电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表，而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品，根据锂离子电池所用电解质材料的不同，锂离子电池分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池。

目前的锂离子电池通常采用磷酸铁锂材料，但现有的磷酸铁锂材料导电性能较差，使得锂离子扩散速度慢，导致电池充放电的过程中，电池的内阻变化大，高温储存易产气，防爆性能差，存在安全隐患，影响电池的性能，缩短电池的使用寿命。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种防爆低内阻锂离子电池及其制备方法，解决了导电性能较差，锂离子扩散速度慢，导致电池充放电的过程中，电池的内阻变化大，高温储存易产气，防爆性能差，存在安全隐患，影响电池的性能，缩短电池使用寿命的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种防爆低内阻锂离子电池，包括电池本体和电解液，所述电池本体包括正极片、负极片、隔膜和铝壳，所述隔膜靠近正极片的一侧涂覆有陶瓷涂层，所述隔膜靠近负极片的一侧涂覆有石墨烯涂层，所述隔膜为聚烯烃基膜，所述隔膜位于正极片与负极片之间，所述正极片和负极片中间加垫隔膜之后卷绕形成圆柱形，所述正极片和负极片的安装方向相反。

优选的，所述电解液的原料按重量份比包括：锂盐40-50份、有机溶剂25-45份、二(三氟甲基磺酰)酰亚胺锂3-7份、阻抗成膜剂4-8份、氟代碳酸甲乙酯1-3份、氯化聚乙烯2-6份和抗氧化剂0.5-0.9份。

优选的，所述电解液的原料组分具体包括：锂盐45份、有机溶剂35份、二(三氟甲基磺酰)酰亚胺锂5份、阻抗成膜剂6份、氟代碳酸甲乙酯2份、氯化聚乙烯4份和抗氧化剂0.7份。

优选的，所述电解液的原料组分具体包括：锂盐40份、有机溶剂25份、二(三氟甲基磺酰)酰亚胺锂3份、阻抗成膜剂4份、氟代碳酸甲乙酯1份、氯化聚乙烯2份和抗氧化剂0.5份。

优选的，所述电解液的原料组分具体包括：锂盐50份、有机溶剂45份、二(三氟甲基磺酰)酰亚胺锂7份、阻抗成膜剂8份、氟代碳酸甲乙酯3份、氯化聚乙烯6份和抗氧化剂0.9份。

优选的，所述有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯和碳酸甲丙酯中的一种或多种的组合，所述阻抗成膜剂为醇酯十二和乙二醇中的一种。

优选的，所述锂盐为六氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的一种，所述抗氧化剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚和四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种或多种的组合。

本发明还公开了一种防爆低内阻锂离子电池的制备方法，具体包括以下步骤：

s1、首先将陶瓷涂料涂覆在隔膜的一面，将其晾干，形成陶瓷涂层，然后将隔膜的另一面涂覆石墨烯涂料，晾干后形成石墨烯涂层；

s2、将电解液的原料锂盐、有机溶剂、二(三氟甲基磺酰)酰亚胺锂和阻抗成膜剂的成分按照配比进行配制，将其投放至反应釜中，反应釜温度为80-95℃，搅拌速度为2100-2300r/min，搅拌时间为5-8分钟，将其搅拌均匀；

s3、完成第一阶段搅拌后，再将氟代碳酸甲乙酯、氯化聚乙烯和抗氧化剂的成分按照配比进行配制，将其投入反应釜中进行搅拌，反应釜温度为90-96℃，搅拌速度为2000-2300r/min，搅拌时间为3-5分钟，即可完成电解液的制作；

s4、然后将处理好的正极片、负极片、隔膜和铝壳进行组装，隔膜放置在正极片与负极片之间后，将正极片与负极片进行卷绕，将其装配进铝壳中，再将上述的电解液注入即可完成该锂电子电池的制备。

(三)有益效果

本发明提供了一种防爆低内阻锂离子电池及其制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该防爆低内阻锂离子电池及其制备方法，通过隔膜靠近正极片的一侧涂覆有陶瓷涂层，隔膜靠近负极片的一侧涂覆有石墨烯涂层，在隔膜的正反面分别涂覆有陶瓷涂层和石墨烯涂料，石墨烯提高了负极片的导电性能，降低了负极片的内阻，保证电池容量的正常发挥和循环性能的稳定性。

(2)、该防爆低内阻锂离子电池及其制备方法，通过电解液的原料按重量份比包括：锂盐40-50份、有机溶剂25-45份、二(三氟甲基磺酰)酰亚胺锂3-7份、阻抗成膜剂4-8份、氟代碳酸甲乙酯1-3份、氯化聚乙烯2-6份和抗氧化剂0.5-0.9份，电解液在配制时加入二(三氟甲基磺酰)酰亚胺锂，电池循环性能更加稳定，抑制内阻增加，导电性更佳，且在较高的电压下没有腐蚀作用，提高了电池的使用寿命。

(3)、该防爆低内阻锂离子电池及其制备方法，通过阻抗成膜剂的设置，有利于锂离子的扩散，氟代碳酸甲乙酯和氯化聚乙烯的加入使得电池在高温储存过程中，不会因过多产气使得电池爆开，降低安全隐患。

附图说明

图1为本发明结构的立体图；

图2为本发明结构的剖视图；

图3为本发明结构的爆炸图；

图4为本发明隔膜结构的剖视图；

图5为本发明对比实验数据统计表图。

图中，1电池本体、11正极片、12负极片、13隔膜、14铝壳、15陶瓷涂层、16石墨烯涂层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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做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。

请参阅图1-5，本发明实施例提供三种技术方案：一种防爆低内阻锂离子电池，包括电池本体1和电解液，电池本体1包括正极片11、负极片12、隔膜13和铝壳14，隔膜13靠近正极片11的一侧涂覆有陶瓷涂层15，隔膜13靠近负极片12的一侧涂覆有石墨烯涂层16，隔膜13为聚烯烃基膜，隔膜13位于正极片11与负极片12之间，正极片11和负极片12中间加垫隔膜13之后卷绕形成圆柱形，正极片11和负极片12的安装方向相反。

本发明还公开了一种防爆低内阻锂离子电池的制备方法，具体包括以下实施例：

实施例1

s1、首先将陶瓷涂料涂覆在隔膜13的一面，将其晾干，形成陶瓷涂层15，然后将隔膜的另一面涂覆石墨烯涂料，晾干后形成石墨烯涂层16；

s2、将电解液的原料45份锂盐、35份有机溶剂、5份二(三氟甲基磺酰)酰亚胺锂和6份阻抗成膜剂进行配制，锂盐为六氟磷酸锂，有机溶剂为碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯的组合，阻抗成膜剂为醇酯十二，将其投放至反应釜中，反应釜温度为90℃，搅拌速度为2200r/min，搅拌时间为6.5分钟，将其搅拌均匀；

s3、完成第一阶段搅拌后，再将2份氟代碳酸甲乙酯、4份氯化聚乙烯和0.7份抗氧化剂进行配制，抗氧化剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚的组合，将其投入反应釜中进行搅拌，反应釜温度为93℃，搅拌速度为2150r/min，搅拌时间为4分钟，即可完成电解液的制作；

s4、然后将处理好的正极片11、负极片13、隔膜13和铝壳14进行组装，隔膜13放置在正极片11与负极片12之间后，将正极片11与负极片12进行卷绕，将其装配进铝壳14中，再将上述的电解液注入即可完成该锂电子电池的制备。

实施例2

s1、首先将陶瓷涂料涂覆在隔膜13的一面，将其晾干，形成陶瓷涂层15，然后将隔膜13的另一面涂覆石墨烯涂料，晾干后形成石墨烯涂层16；

s2、将电解液的原料40份锂盐、25份有机溶剂、3份二(三氟甲基磺酰)酰亚胺锂和4份阻抗成膜剂进行配制，锂盐为六氟磷酸锂，有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯和碳酸甲丙酯的组合，阻抗成膜剂为乙二醇，将其投放至反应釜中，反应釜温度为80℃，搅拌速度为2100r/min，搅拌时间为5分钟，将其搅拌均匀；

s3、完成第一阶段搅拌后，再将1份氟代碳酸甲乙酯、2份氯化聚乙烯和0.5份抗氧化剂进行配制，抗氧化剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚，将其投入反应釜中进行搅拌，反应釜温度为90℃，搅拌速度为2000r/min，搅拌时间为3分钟，即可完成电解液的制作；

s4、然后将处理好的正极片11、负极片12、隔膜13和铝壳14进行组装，隔膜放置在正极片11与负极片12之间后，将正极片11与负极片12进行卷绕，将其装配进铝壳14中，再将上述的电解液注入即可完成该锂电子电池的制备。

实施例3

s1、首先将陶瓷涂料涂覆在隔膜13的一面，将其晾干，形成陶瓷涂层15，然后将隔膜13的另一面涂覆石墨烯涂料，晾干后形成石墨烯涂层16；

s2、将电解液的原料50份锂盐、45份有机溶剂、7份二(三氟甲基磺酰)酰亚胺锂和8份阻抗成膜剂进行配制，锂盐为四氟硼酸锂，有机溶剂为碳酸二甲酯，阻抗成膜剂为乙二醇，将其投放至反应釜中，反应釜温度为95℃，搅拌速度为2300r/min，搅拌时间为8分钟，将其搅拌均匀；

s3、完成第一阶段搅拌后，再将3份氟代碳酸甲乙酯、6份氯化聚乙烯和0,9份抗氧化剂进行配制，抗氧化剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚和四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯的组合，将其投入反应釜中进行搅拌，反应釜温度为96℃，搅拌速度为2300r/min，搅拌时间为5分钟，即可完成电解液的制作；

s4、然后将处理好的正极片11、负极片12、隔膜13和铝壳14进行组装，隔膜放置在正极片11与负极片12之间后，将正极片11与负极片12进行卷绕，将其装配进铝壳14中，再将上述的电解液注入即可完成该锂电子电池的制备。

对比案例

某锂离子电池厂随机选取30名工作人员对锂离子电池进行测试，其中选取10名工作人员测试本发明实施例1的制作方法所制作的锂离子电池，再随机选取10名工作人员测试本发明实施例2的制作方法所制作的锂离子电池，剩下的10名工作人员测试本发明实施例3的制作方法所制作的锂离子电池，取各组别制备的锂离子电池各10个，检查产品的内阻变化率和防爆性能，在30名工作人员进行测试之后，然后对其测试后的内阻变化率和防爆性能进行记录。

如图1所示，本实施例1中的锂离子电池的内阻较低，导电性更佳，锂离子的扩散速度更快，电池在高温储存过程中，不会因过多产气使得电池爆开，降低安全隐患。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。