一种锂过渡金属氧化物电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电池领域，尤其是设及一种裡过渡金属氧化物电池。
【背景技术】
[0002] 有清洁能源、高效能源之称的裡电能源自成功开发W来，一直受市场热捧，其中裡 离子电池近些年更是处于飞速发展的地步，并被广泛的用于各行各业。随着电动自行车、电 动汽车、储能电站等新兴产业的发展，对裡离子电池的功率和寿命提出了更高的要求。
[0003] 裡离子电池正、负极材料均采用裡离子，可W自由嵌入和脱出的具有层状或隧道 结构的裡离子嵌入化合物。石墨材料具备首次效率高、嵌裡容量高、嵌裡电位低、资源丰富、 价格低廉等优点，同时也存在一些缺陷:首先，石墨材料在脱嵌裡过程中表现出较大的体积 变化，在电池循环过程中使碳材料颗粒间产生较大应力，导致负极掉粉，循环寿命变差;其 次，石墨材料具有完整的片层结构，只能从端面嵌裡，大电流充放电性能较低。硬碳材料具 有一些完全不同于石墨材料的特性，硬碳的优势是低溫功率和循环性能，然而其首次效率 低，加工性能差。在石墨负极中加入一定比例的硬碳材料，可W改善电池的功率和循环性 能。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明旨在提出一种裡过渡金属氧化物电池，采用混合负极和正、负极 导电涂层联用技术来提升电池的功率和循环性能。
[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案是运样实现的：
[0006] -种裡过渡金属氧化物电池，包括负极片、正极片；
[0007] 所述的负极片包括负极活性物质层、负极集流体Cu锥、负极导电涂层，导电涂层涂 覆于负极集流体Cu锥上，负极活性物质层位于导电涂层上，负极活性物质层包括石墨和硬 碳的混合物、负极粘结剂、负极导电剂；
[000引所述的正极片包括正极活性物质层、正极集流体Al锥、正极导电涂层，导电涂层涂 覆于正极集流体Al锥上，正极活性物质层位于导电涂层上，正极活性物质层包括裡过渡金 属氧化物、正极粘结剂、正极导电剂。
[0009] 进一步，所述的石墨和硬碳的混合物中，硬碳的质量百分比为Al,所述负极导电涂 层的厚度为Bi ,Al和Bi满足10 X Ai+1 ^Bi ^ 10 X Ai+4且0.1 ^Ai . 9的关系。
[0010] 进一步，所述的石墨和硬碳的混合物中，硬碳的质量百分比为10%-90%;优选的， 负极活性物质层中硬碳的质量百分比为20%-50%。
[00川进一步，所述的裡过渡金属氧化物为LiaNixC0yMnzM(i-x-y-z)02,其中，M为Mg、Cr、Ti、 Al 或 Cu 中的一种，1.0^a^l.3,0<x<l，0<y<l，0^z<l，0<x+y+z<l。
[0012] 进一步，所述的正极导电涂层的厚度为82，恥与裡过渡金属氧化物中Ni元素的含量 X之间满足IOXx^Bs到OXx+2且0.33^x^0.9的关系。
[0013] 进一步，所述的正极导电涂层的厚度为化m-10皿;优选的，正极导电涂层的厚度为 2皿-6皿;负极导电涂层的厚度为2皿-13皿;优选的，负极导电涂层的厚度为3皿-9皿。
[0014] 进一步，所述的负极导电涂层包括导电剂、粘结剂，其中，导电剂占负极导电涂层 的质量百分比为25%-75%，粘结剂占负极导电涂层的质量百分比为25%-75%;所述的正 极导电涂层包括导电剂、粘结剂，其中，导电剂占正极导电涂层的质量百分比为25%-75%， 粘结剂占正极导电涂层的质量百分比为25%-75%。
[0015] 进一步，所述的负极活性物质层中，石墨和硬碳的混合物占负极活性物质层的质 量百分比为70%-98%，负极导电剂占负极活性物质层的质量百分比为1%-20%，负极粘结 剂占负极活性物质层的质量百分比为所述的正极活性物质层中，裡过渡金属氧 化物占正极活性物质层的质量百分比为70%-98%，正极导电剂占正极活性物质层的质量 百分比为1%-20%，正极粘结剂占正极活性物质层的质量百分比为
[0016] 进一步，负极导电剂选择小颗粒导电碳黑（Super P)、大颗粒石墨粉化S-6)、碳纤 维(VGCF)或碳纳米管(CNTs)中的一种或两种W上的混合，负极粘结剂选择聚丙締酸、聚偏 氣氯乙締(PVDF)、或者是下苯橡胶(SBR)与簇甲基纤维素(CMC)的混合物;正极导电剂选择 Super P、KS-6、VGCF或CNTs中的一种或两种W上的混合，正极粘结剂选择聚丙締酸、PVDF、 或者是SBR与CMC的混合物；导电剂选择Super P、KS-6、VGCF或CNTs中的一种或两种W上的 混合，粘结剂选择聚丙締酸、PVDF、或者是SBR与CMC的混合物。
[0017] 其中，正极导电涂层中的导电剂、正极活性物质层中的正极导电剂、负极导电涂层 中的导电剂、负极活性物质层中的负极导电剂相同或不同；正极导电涂层中的粘结剂、正极 活性物质层中的正极粘结剂、负极导电涂层中的粘结剂、负极活性物质层中的负极粘结剂 相同或不同。
[001引一种裡过渡金属氧化物电池的制备方法，包括如下步骤：
[0019] (1)正极片:将裡过渡金属氧化物、正极粘结剂、正极导电剂进行匀浆，所得的正极 浆料涂布于涂有正极导电涂层的正极集流体Al锥上，干燥后进行漉压、真空干燥，得到正极 片；
[0020] (2)负极片:石墨和硬碳的混合物、负极粘结剂、负极导电剂进行匀浆，所得的负极 浆料涂布于涂有负极导电涂层的负极集流体Cu锥上，干燥后进行漉压、真空干燥，得到负极 片；
[0021] (3)电池:将正极片、负极片和隔膜叠片，得到电忍，电忍进行焊接、封装、烘烤后注 液，然后化成、分容后得到电池。
[0022] 相对于现有技术，本发明所述的裡过渡金属氧化物电池具有W下优势：
[0023] (1)本发明所述的裡过渡金属氧化物电池提升了电池的高倍率充放电性能，延长 了电池的使用寿命，使电池能更好的用于电动自行车、电动汽车、储能电站中。
[0024] (2)本发明所述的裡过渡金属氧化物电池采用在集流体上涂覆导电涂层的技术， 可W提高活性材料与集流体的粘结附着力，从而降低活性材料与集流体间的接触内阻，提 高电池的功率性能;此外，导电涂层还可W抑制充放电循环过程中的动态内阻增幅，延长电 池使用寿命;本发明给出了导电涂层的厚度与正极过渡金属氧化物中Ni元素含量或负极混 合物中硬碳含量的关系式，可对其进一步细化，使电池达到更好的使用效果。
[0025] (3)本发明将硬碳和石墨的混合物作为负极材料，进一步提高了电池的功率和循 环性能。
【具体实施方式】
[0026] 下面将结合实施例来详细说明本发明。
[0027] 实施例1
[00%] -种裡过渡金属氧化物电池，包括负极片、正极片；
[0029] 所述的负极片包括负极活性物质层、负极集流体Cu锥，负极活性物质层包括石墨 和硬碳的混合物、负极粘结剂、负极导电剂，负极活性物质层采用石墨(95wt%)，负极导电 剂使用Super P(2wt% )，负极粘结剂使用CMC(lwt% )和SBR(2wt% );
[0030] 所述的正极片包括正极活性物质层、正极集流体Al锥、正极导电涂层，正极活性物 质层包括裡过渡金属氧化物、正极粘结剂、正极导电剂，裡过渡金属氧化物为LiNivsCoi/ 3Mni/3〇2,裡过渡金属氧化物94.5wt%，正极导电剂使用S叫er P(2wt% )，正极粘结剂使用 PVDF(3.5wt%)，正极导电涂层厚度为2皿。
[0031 ] -种裡过渡金属氧化物电池的制备方法，包括如下步骤：
[0032] (1)正极片的制作
[0033] 正极溶剂选择NMP，将正极导电剂、正极粘结剂、裡过渡金属氧化物进行匀浆，所得 的正极浆料W宽150mm的方式，按表1的重量涂布于涂有正极导电涂层(其中，导电剂与粘结 剂的质量比为1:1，导电剂使用Super P，粘结剂使用PVDF)的侣锥上，干燥后W3. Og/cm3的 方式进行漉压，真空干燥除去水分。测试极片的剥离强度，结果见表3。
[0034] (2)负极片的制作
[0035] 负极溶剂选择出0,将负极导电剂、负极粘结剂、石墨进行匀浆。将负极浆料W宽 154mm的方式，按llmg/cm2重量涂布于IOiim的铜锥上并干燥后，Wl .4g/cm3的方式进行漉压， 真空干燥除去水分。
[0036] (3)电池的制作
[0037] 将正极片、负极片和隔膜叠片后，焊接、封装、烘烤后注液，电忍经化成、分容后测 试功率和循环性能。
[0038] (4)功率测试
[0039] 将电池的50(：(51曰16(^〇1曰巧6)调整至50%后，在-10。(3保持811，后进行23的2.0￥ 恒电压放电，由第2s的电流值算出低溫输出功率P，结果见表5。
[0040] (5)循环测试
[0041 ] 将调整至90 % SOC的电池在45°C保持化，后从90 % SOC到10 % SOC进行5A的恒流充 放电，计算循环500周后的容量保持率，结果见表7。
[0042] 实施例2
[0043] -种裡过渡金属氧化物电池，包括负极片、正极片；
[0044] 所述的负极片包括负极活性物质层、负极集流体Cu锥，负极活性物质层包括石墨 和硬碳的混合物、负极粘结剂、负极导电剂，负极活性物质层采用石墨(95wt%)，负极导电 剂使用Super P(2wt% )，负极粘结剂使用CMC(lwt% )和SBR(2wt% );
[0045] 所述的正极片包括正极活性物质层、正极集流体Al锥、正极导电涂层，正极活性物 质层包括裡过渡金属氧化物、正极粘结剂、正极导电剂，裡过渡金属氧化物为LiNivsCoi/ 3Mni/3〇2,裡过渡金属氧化物94.5wt%，正极导电剂使用S叫er P(2wt% )，正极粘结剂使用 PVDF(3.5wt%)，正极导电涂层厚度为4wii。
[0046] 裡过渡金属氧化物电池的制备方法同实施例1。
[0047] 实施例3
[004引一种裡过渡金属氧化物电池，包括负极片、正极片；
[0049] 所述的负极片包括负极活性物质层、负极集流体Cu锥，负极活性物质层包括石墨 和硬碳的混合物、负极粘结剂、负极导电剂，负极活性物质层采用石墨(95wt%)，负极导电 剂使用Super P(2wt% )，负极粘结剂使用CMC(lwt% )和SBR(2wt% );
[0050] 所述的正极片包括正极活性物质层、正极集流体Al锥、正极导电涂层，正极活性物 质层包括裡过渡金属氧化物、正极粘结剂、正极导电剂，裡过渡金属氧化物为LiNivsCoi/ 3Mni/3〇2,裡过渡金属氧化物94.5wt%，正极导电剂使用S叫er P(2wt% )，正极粘结剂使用 ?￥0。(3.5机％)，导正极电涂层厚度为61?11。
[0051 ]裡过渡金属氧化物电池的制备方法同实施例1。
[0化2] 实施例4
[0053] -种裡过渡金属氧化物电池，包括负极片、正极片；
[0054] 所述的负极片包括