快充锂电池的制作方法

1.本发明涉及锂电池技术领域。更具体地说，本发明涉及一种快充锂电池。


背景技术：

2.锂电池具有能量密度高、寿命长、自放电小等优点，应用在生活的各个方面，例如数码产品、电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车等工具上，但是目前的锂电池仍然存在充电时间长，较耗时的问题。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
4.本发明还有一个目的是提供一种快充锂电池，通过改进浆料层的组成，提高导电性，以及提高充电速率，降低锂电池的充电时间，从而实现锂电池的快充功能。
5.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种活快充锂电池，包括负极片，所述负极片包括：
6.多孔铜箔；
7.浆料层，其设置在所述多孔铜箔的两侧面，所述浆料层由内至外依次包括第一负极层、第二负极层和第三负极层；
8.其中，所述浆料层的涂覆方法具体包括以下步骤：
9.s1、取石墨颗粒、聚苯胺-碳纳米管颗粒、粘结剂、导电剂和溶剂，混合制成第一浆料，将制备好的所述第一浆料均匀的涂覆在所述多孔铜箔的两侧面，烘干，压实，形成所述第一负极层；
10.s2、取石墨-硬碳颗粒、粘结剂、导电剂和溶剂，混合制成第二浆料，将制备好的所述第二浆料均匀的涂覆在所述第一负极层的外侧，形成所述第二负极层；
11.s3、取石墨-硬碳-碳纳米管颗粒、粘结剂、导电剂和溶剂，混合制成第三浆料，将制备好的所述第三浆料均匀的涂敷在所述第二负极层的外侧，形成所述第三负极层，即得到所述浆料层。
12.优选的是，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶，所述溶剂为水，所述导电剂为聚苯胺和导电炭黑。
13.优选的是，步骤s1中所述聚苯胺-碳纳米管颗粒的制备方法包括以下具体步骤：
14.s1a、取碳纳米管，将所述碳纳米管分散在水中，得到碳纳米管分散液；
15.s1b、取苯胺，将所述苯胺分散在水中，得到苯胺分散液；
16.s1c、向所述碳纳米管分散液中加入过硫酸铵溶液混合均匀，再加入所述苯胺分散液，充分反应，得反应液；
17.s1d、将所述反应液依次用乙醇和水清洗，得反应产物，将所述反应产物干燥，得到所需的聚苯胺-碳纳米管颗粒。
18.优选的是，所述第一负极层的厚度为5μm。
19.优选的是，步骤s2中所述石墨-硬碳颗粒的制备方法包括以下具体步骤：
20.s2a、取微晶石墨，将所述微晶石墨球磨处理，得到微晶石墨粉末；
21.s2c、将所述微晶石墨粉末经过化学插层处理后，进行膨胀处理，得到膨胀微晶石墨；
22.s2d、将所述膨胀微晶石墨采用树脂碳源包覆后，进行碳化处理，得到所需的石墨-硬碳颗粒。
23.优选的是，所述第二负极层的厚度为15μm。
24.优选的是，步骤s3中，所述石墨-硬碳-碳纳米管颗粒在制备时，取石墨-硬碳颗粒和碳纳米管颗粒放入球磨机中，球磨10-12小时，得到包覆材料，所述包覆材料即为所述石墨-硬碳-碳纳米管颗粒；
25.其中，所述碳纳米管与所述石墨-硬碳颗粒的重量比为4:6。
26.优选的是，所述第三负极层的厚度为10μm。
27.本发明至少包括以下有益效果：
28.本发明在第一负极层内加入了聚苯胺-碳纳米管颗粒，加入的聚苯胺-碳纳米管颗粒提高了锂电池的倍率性能，同时由于聚苯胺-碳纳米管颗粒具有很好的粘附性，增强了第一负极层与铜箔之间的粘结性，同时也提高了第二负极层与第一负极层之间的粘结性；第二负极层中含有石墨-硬碳颗粒，石墨-硬碳颗粒相比于石墨具有快速嵌入锂离子的能力，能够提高锂电池的快充能力；第三负极层中含有石墨-硬碳-碳纳米管颗粒，在石墨-硬碳外面包覆的碳纳米管颗粒对内部的石墨-硬碳具有一定的保护作用，提高了其内部石墨-硬碳的稳定性，同时将石墨-硬碳-碳纳米管颗粒放置在最外层，能够对第二负极层起到一定的缓冲作用，降低在多次充放电后石墨-硬碳被损害的程度，即本发明通过改进浆料层的组成，提高导电性，以及提高充电速率，降低锂电池的充电时间，从而实现锂电池的快充功能。
29.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
30.下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
31.《实施例1》
32.快充锂电池包括负极片，负极片包括：
33.多孔铜箔；
34.浆料层，其设置在所述多孔铜箔的两侧面，所述浆料层由内至外依次包括第一负极层、第二负极层和第三负极层；
35.其中，所述浆料层的涂覆方法具体包括以下步骤：
36.s1、取石墨颗粒、聚苯胺-碳纳米管颗粒、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶、聚苯胺和导电炭黑、水混合制成第一浆料，将制备好的第一浆料均匀的涂覆在所述多孔铜箔的两侧面，烘干、压实，形成厚度为5μm的第一负极层；
37.s2、取石墨-硬碳颗粒、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶、聚苯胺和导电炭黑、水混合制成第二浆料，将制备好的所述第二浆料均匀的涂覆在所述第一负极层的外侧，形成厚度为
15μm的第二负极层；
38.s3、取石墨-硬碳-碳纳米管颗粒、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶、聚苯胺和导电炭、水混合制成第三浆料，将制备好的所述第三浆料均匀的涂敷在所述第二负极层的外侧，形成厚度10μm第三负极层，即得到所述浆料层。
39.《实施例2》
40.快充锂电池包括负极片，负极片包括：
41.多孔铜箔；
42.浆料层，其设置在所述多孔铜箔的两侧面，所述浆料层由内至外依次包括第一负极层、第二负极层和第三负极层；
43.所述浆料层的涂覆方法与实施例1相同，其中，聚苯胺-碳纳米管颗粒、石墨-硬碳颗粒和石墨-硬碳-碳纳米管颗粒的制备方法具体如下：
44.1、聚苯胺-碳纳米管颗粒的制备方法具体为：
45.s1a、取碳纳米管，将所述碳纳米管分散在水中，得到碳纳米管分散液；
46.s1b、取苯胺，将所述苯胺分散在水中，得到苯胺分散液；
47.s1c、向所述碳纳米管分散液中加入过硫酸铵溶液混合均匀，再加入所述苯胺分散液，充分反应，得反应液；
48.s1d、将所述反应液依次用乙醇和水清洗，得反应产物，将所述反应产物干燥，得到所需的聚苯胺-碳纳米管颗粒。
49.2、石墨-硬碳颗粒的制备方法具体为：
50.s2a、取微晶石墨，将所述微晶石墨球磨处理，得到微晶石墨粉末；
51.s2c、将所述微晶石墨粉末经过化学插层处理后，进行膨胀处理，得到膨胀微晶石墨；
52.s2d、将所述膨胀微晶石墨采用树脂碳源包覆后，进行碳化处理，得到所需的石墨-硬碳颗粒。
53.3、石墨-硬碳-碳纳米管颗粒在制备时，取石墨-硬碳颗粒和碳纳米管颗粒放入球磨机中，球磨10-12小时，得到包覆材料，所述包覆材料即为所述石墨-硬碳-碳纳米管颗粒；
54.《对比例1》
55.浆料层不包括第二负极层和第三负极层，第一负极层的厚度为30μm，其余参数与实施例2完全相同，工艺过程也完全相同。
56.《对比例2》
57.浆料层不包括第三负极层，第二负极层的厚度为25μm，其余与参数与实施例2完全相同，工艺过程也完全相同。
58.《对比例3》
59.浆料层不包括第二负极层，第三负极层的厚度为25μm，其余与参数与实施例2完全相同，工艺过程也完全相同。
60.使用实施例2、对比例1、对比例2和对比例3的方法分别制得负极片，将lini
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coymnzo2、导电炭黑、聚偏氟乙烯、n-甲基吡咯烷酮混合，制得正极浆料，将正极浆料涂布于集流体铝箔上，干燥，压实，制得正极片。将正极片、负极片、以及隔膜采用卷绕的方式卷绕成电芯，将电芯放入电池壳内，在真空条件下烘烤30小时，装配、注三元电解液、化成、
分容，形成锂电池，标称容量为20000mah。对锂电池分别采用2c，5c及10c充电倍率(1c放电)进行循环寿命测试，记录100次循环后容量保持率，结果见表1。
61.表1
[0062][0063]
由表1可知，在2c充电倍率循环100次，实施例2相比于对比例1﹑对比例2及对比例3，容量保持率虽高，但差距不大；随着充电倍率增大至5c及10c，100次循环后，实施例2相比于对比例1﹑对比例2及对比例3，容量保持率明显更高且差距越来越大。实施例2表现出更优异的大倍率快充性能。
[0064]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。