一种高电压高体积能量密度低温型锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池领域，尤其是一种高电压高体积能量密度低温型锂离子电池。
【背景技术】
[0002]锂离子电池在人们的日常生活中的应用日趋广泛，随着可穿戴设备，可携带电子设备向薄型化、多功能化方向的发展，人们对设备的待机时间也提高了要求，同样包括设备在冬天或低温环境下的待机时间，对锂离子电池的要求越来越高。
[0003]提高电池能量密度有多个途径，例如选择高克容量正负极材料，选择薄型化辅材以及提高充电电压等，其中提高充电电压是提高锂离子电池体积能量密度的有效方法之一。但随着充电电压的提高，锂离子电池的安全性能和循环性能有所下降，同时因体积能量密度的提升往往伴随着正负极涂布面密度和压实密度的提升，导致锂离子在低温下的扩散阻力变大，因而高能量密度锂离子电池的低温性能较差，无法满足人们在冬天或低温环境下的需求。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的是提供一种高电压高体积能量密度低温型锂离子电池，该锂离子电池不仅体积能量密度满足2 630Wh/L，且具有良好的电化学性能和安全性能，低温性能优越。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0006]—种高电压高体积能量密度低温型锂离子电池，包括正极、负极、隔离膜和电解液，所述正极包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂，所述正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂的质量百分比为95?98.5%:0.5?3%:0.5?3% ；
[0007]所述负极包括负极活性物质，负极导电剂以及负极粘结剂，所述负极活性物质、负极导电剂以及负极粘结剂的质量百分比分别为95?97%:0?2%:2?3.5% ;
[0008]所述隔离膜为双面涂覆有聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)涂层的聚烯烃隔离膜基底；
[0009]所述电解液包括溶剂、锂盐以及添加剂，所述溶剂的组分以及各组分的质量百分比为碳酸亚乙酯(EC)0?20%，碳酸异丙烯酯(PC)0?30%，碳酸甲乙酯(EMC)1?40%，碳酸二乙酯(DEC)1?40% ;锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其浓度为1.0?1.2mol/L，添加剂的组分以及各组分占电解液总质量的质量百分比为亚硫酸丙烯酯(PS)0?5%，碳酸亚乙烯酯(VC)0?1%，氟代碳酸乙烯酯(FEC)2?8%，丁二腈(SN)2?5%。
[0010]进一步的，所述正极活性物质为钴酸锂或改性钴酸锂。
[0011]进一步的，所述正极导电剂或负极导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨中的一种或两种以上的混合物。
[0012]进一步的，正极粘结剂和负极粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)或不同分子量的聚偏氟乙烯(PVDF)的混合物。
[0013]进一步的，所述负极活性物质为人造石墨、中间相石墨、天然石墨中一种或两种的混合物。
[0014]进一步的，所述聚烯烃隔离膜基底的材质为单层聚乙烯(PE)、单层聚丙烯(PP)或三层聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)。
[0015]—种上述高电压高体积能量密度低温型锂离子电池的制备方法，包括如下步骤:
[0016]a.制备正极片:将正极活性物质、正极粘结剂和正极导电剂以氮甲基吡咯烷酮(匪P)为溶剂混合制成正极浆料，涂布在厚度为10?12μπι、材质为单面光或双面光铝箔上，涂布面密度为36?46mg/cm2，涂布后进行棍压制成正极片备用，压实密度为4.0?4.3g/cm3 ；
[0017]b.制备负极片:将负极活性物质、负极粘结剂和负极导电剂以氮甲基吡咯烷酮(匪P)为溶剂混合制成负极浆料，涂布在厚度为4_8μπι的电解铜箔或压延铜箔上，涂布面密度为8-22mg/cm2，涂布后进行辊压制成负极片备用，压实密度为1.5-1.8g/cm3 ；
[0018]c.制备隔离膜:以丙酮为溶剂，将聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)涂覆于聚烯烃隔离膜基底表面后烘干制成隔离膜备用，双面的涂层厚度为1?5μπι，涂覆后总厚度为4?20μπι，涂覆后的隔离膜透气度为100?400s/100ml;
[0019]d.制备电解液:将锂盐溶解在溶剂中搅拌均匀，加入添加剂即得电解液；
[0020]e.将极耳分别固定在正负极极片上，正极片、隔膜和负极片采用卷绕或叠片的方式制成电芯装入厚度为60?120μπι铝塑膜中后，进行热封装，经注液、化成、分容后即制得高电压高体积能量密度低温型锂离子。
[0021]进一步的，所述步骤a中铝箔为1235铝箔或1060铝箔。
[0022]进一步的，所述步骤e中的极耳为厚度为0.06?0.1mm的纯招或纯镍的金属带。
[0023]相对于现有技术，本发明所述的高电压高体积能量密度低温型锂离子电池的制备方法具有以下优势:
[0024]该高电压高体积能量密度低温型锂离子电池因负极采用聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘结剂，聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的保液性，同时隔膜表面涂覆的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)能够和正负极极片中的聚偏氟乙烯(PVDF)发生聚合，使得正负极和隔离膜紧密的贴合在一起，减小正负极的膨胀，进一步缩减电池内部体积，提高能量密度；同时隔离膜表面的聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的保液性，配合低温型锂离子电解液和良好的正负极空间导电网络，使得锂离子在低温下也能在电解液和正负极间的具有较高的扩散和脱嵌速度，可实现在_20°C放电2 90%以上的放电容量;提高了软包方形锂离子电池的低温性能和能量密度，拓展了锂离子电池厂家产品的市场应用前景，具有生产实践意义。
【附图说明】
[0025]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0026]图1为本发明实施例1所述的高电压高体积能量密度低温型锂离子电池在0.2C放电倍率下的高低温放电性能图；
[0027]图2为本发明实施例1所述的高电压高体积能量密度低温型锂离子电池与对比例锂离子电池在0.2C放电倍率下低温放电性能对比图；
[0028]图3为本发明实施例2所述的高电压高体积能量密度低温型锂离子电池与对比例锂离子电池在0.2C放电倍率下低温放电性能对比图。
【具体实施方式】
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]另外，在本发明的实施例中所提到的体积能量密度是指锂离子电池的平均单位体积所释放出的电能;涂布面密度是指单面面积电极上正极或负极固体物质的重量。
[0031 ]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0032]对比例
[0033]a.制备正极片:将4.35V钴酸锂、导电碳黑和聚偏氟乙烯(PVDF)按照质量百分比为96.5::1.5: 2的比例与溶剂氮甲基吡咯烷酮(NMP)混合制成正极浆料，涂布在厚度为12μπι、材质为1060的双面光铝箔上，涂布面密度为40.2mg/cm2，涂布后进行辊压制成正极片备用，压实密度为4.2g/cm3;
[0034]b.制备负极片:将天然石墨与人造石墨按照质量比为1:1的比例混合成负极活性材料，之后将该负极活性材料、导电碳黑、羧甲基纤维素钠(CMC)和苯乙烯丁二烯聚合物(SBR)按照质量百分比为95.5:1:1.5:: 2.0的比例与溶剂氮甲基吡咯烷酮(NMP)混合制成负极浆料，涂布在厚度为6μπι的单面光电解铜箔上，涂布面密度为21.04mg/cm2，涂布后进行辊压制成负极片备用，压实密度为1.7g/cm3;
[0035]c.隔离膜:采用湿法制备的9μπι聚乙烯(PE)隔离膜，隔离膜透气度为180s/100ml;
[0036]d.制备电解液:将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照质量百分比为30:40:30的比例混合制成溶剂体系，将浓度为1.0mol/L的六氟磷酸锂(LiPF6)溶液溶解在溶剂中搅拌均匀，加入添加剂混合均匀即得电解液，该添加剂包括亚硫酸丙烯酯(PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)和丁二腈(SN)，其中亚硫酸丙烯酯(PS)的质量为电解液总质量的2%，氟代碳酸乙烯酯(FEC)的质量为电解液总质量的5%，丁二腈(SN)的质量为电解液总质量的2.5%。
[0037]e.将厚度为0.08mm的纯镍金属带制成的极耳分别固定在正负极极片上，正极片、隔膜和负极片采用卷绕或叠片的方式制成电芯装入厚度为85μπι铝塑膜中后，进行热封装，经注液、化成、分容后即制得高电压锂离子电池。
[0038]实施例1
[0039]a.制备正极片:将4.35V改性钴酸锂、导电碳黑和聚偏氟乙烯(PVDF)按照质量百分比为96.5:: 1.