一种动力储能聚合物锂离子电池及制备方法
【专利摘要】一种动力储能聚合物锂离子电池，它包括电池包括正极片、隔离膜、负极片、电解液、极耳和铝塑膜；电池由两个电芯并联组成，两个电芯各含有双极耳且双极耳双芯内部并联卷绕结构。本发明通过三次高温、高速搅拌制成高粘度的分子级超细分散锂离子电池正、负极浆料，所述的正极浆料主要成分为：聚偏氟乙烯、纳米复合导电剂、正极材料镍钴锰酸锂、正极材料磷酸铁锂；所述的负极浆料的主要成分为：羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、纳米复合导电剂、人造石墨。本发明电池的倍率性能高、且具有良好的循环性能和低温性能；采用双极耳双芯内部并联卷绕结构，能够降低电池内阻，同时具有很高的生产效率，降低电池的生产成本。
【专利说明】—种动力储能聚合物锂离子电池及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂离子电池制造【技术领域】，具体涉及到一种动力储能聚合物锂离子电池的制备方法。
【背景技术】
[0002]动力储能聚合物锂离子电池具有能量密度大、电压高、功率大、轻质、循环寿命长、工作范围宽、安全性好、无记忆效应等优点，在近年来迅速发展的电动汽车、电动自行车、电动工具、国防军事装备的电源系统、以及光伏储能系统、储能错峰电站、不间断电源、中小型储能系统等领域具有广泛的应用前途。
[0003]目前一般的动力储能聚合物锂离子电池主要为三种结构:(1)叠片形式，将多个正极片、隔离膜、负极片相间地叠加在一起形成电芯，经铝塑膜封装制成；(2)每层都带有极耳的正负极片、隔离膜经卷绕制得的单个卷绕电芯；(3)多个卷绕的正负极单极耳电芯经内部焊接并联，再经铝塑膜封口制成。第一种叠片结构，聚合物锂离子电池可以获得良好的倍率性能、循环性能，内部结构有利于电池的散热，但此种结构具有制作工艺复杂，成品率低，设备投资大，成本太高等缺点；第二种单电芯卷绕结构电池同样可以获得良好的倍率性能、循环性能等，但每层都带有极耳的正负极片制作难度大，此种连续化生产设备投资特别大，卷绕难度也很大；第三种正负极单极耳电芯通过多个电芯内部焊接并联制得，此种电池生产工艺简单，效率高，成本低，但往往并联电芯较多，焊接难度增大。
[0004]在以上动力储能聚合物锂离子电池结构的基础上，为了防止电池在高倍率放电时极耳及电芯内部的发热以及循环性能的降低，往往采用加宽加厚的极耳，增加正负极浆料配方中导电炭黑的含量。但因此在降低电池发热的同时降低了电池的能量密度。
[0005]为了提高电池的高倍率循环寿命，减少极片在循环过程中掉粉、脱落，往往通过增加正极浆料配方中的粘结剂含量来达成此目的。但粘结剂含量的增加，增大了电池的内阻，电池发热量增大；同时降低了电池的能量密度。
[0006]因此，现有动力储能聚合物锂离子电池的制备技术和工艺尚有待进一步改进和发展。
【发明内容】
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[0007]本发明的目的在于克服以上现有技术中的不足，提供一种既能降低电池内阻，提高电池倍率性能、循环性能和低温性能，又具有高生产效率的动力储能聚合物锂离子电池及制备方法。
[0008]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0009].一种动力储能聚合物锂离子电池，它包括电池包括正极片、隔离膜、负极片、电解液、极耳和铝塑膜；所述的正极片和负极片分别是由具有分子级超细分散正负极浆料制得的；所述的电池由两个电芯并联组成；所述的两个电芯各含有双极耳；所述的双极耳双芯内部并联卷绕结构。[0010]一种动力储能聚合物锂离子电池的制备方法，所述的制备方法包括如下的步骤:[0011 ] A、正极浆料及正极片的制备:
[0012]①以如下的重量百分比的比例准备原材料:
[0013]聚偏氟乙烯(PVDF): 3%?5%:纳米复合导电剂:2%?5% ;正极材料镍钴锰酸锂 Li (NixCoyMni_x_y)02:3%~ 5% ;正极材料磷酸铁锂:85%?92% ;
[0014]在搅拌机中将锂电池粘结剂聚偏氟乙烯加入到15?30Wt%的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，升温并保持溶剂温度为60±5°C，在搅拌机中以自转1500-2000转/min，公转30-45转/min的速度进行真空高温搅拌得到2000_3500Mpa.s的第一级粘结剂浆料；
[0015]②在上述第一级粘结剂浆料中加入纳米复合导电剂和正极材料镍钴锰酸锂，并保持浆料温度为60±5°C，在搅拌机中以自转2500-3500转/min，公转45-65转/min的速度进行真空高速搅拌得到4500-6000Mpa.s高粘度的第二级浆料；
[0016]③将高粘度的第二级浆料全部转入高速剪切超细分散机中在转速3000-4500转/min下进行高速剪切与分子级超细分散，制得分子级超细分散的第三级浆料；
[0017]④将第三级浆料全部转回搅拌机中，加入70?85评七％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂和正极材料磷酸铁锂，保持浆料温度为60±5°C，在搅拌机中以自转2500-3500转/min,公转45-65转/min的速度进行真空高速搅拌,再冷却至室温，过100-150目筛网制得粘度4500-6000Mpa.s高粘度的分子级超细分散锂离子电池正极浆料。
[0018]⑤将上述正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，涂覆面涂布为100-180g/m2，110-130°C干燥8-12小时后用辊压机辊压涂布了正极材料的正极，正极上焊接有错开的两个极耳，制得正极片。
[0019]B、负极浆料及负极片的制备:
[0020]①以如下的重量百分比的比例准备原材料:
[0021]羧甲基纤维素钠(CMC) 1.5%?2.5%: 丁苯橡胶(SBR) 2.0%?3.0%:纳米复合导电剂1.5%?3.0%:人造石墨:91.5%?95.0% ；
[0022]在搅拌机中将粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC)加入到40?60胃丨％溶剂水中，在搅拌机中以自转1000-1500转/min，公转30-45转/min的速度进行真空高温搅拌得到第一级粘结剂浆料；
[0023]②在上述第一级浆料中加入纳米复合导电剂，在搅拌机中以自转2000-3000转/min,公转45-65转/min的速度进行真空高速搅拌得到高粘度的第二级衆料；
[0024]③将高粘度的第二级浆料全部转入带有高速剪切超细分散机中在转速3000-4500转/min下进行高速剪切与分子级超细分散，制得分子级超细分散的第三级浆料；
[0025]④将第三级浆料全部转回搅拌机中，加入40?60Wt%的溶剂水和负极材料人造石墨，在搅拌机中以自转2000-3000转/min,公转45-65转/min的速度进行真空高速搅拌，最后加入占丁苯橡胶(SBR)，搅拌30?60min，再冷却至室温，过150目筛网制得高粘度的分子级超细分散锂离子电池负极浆料。
[0026]⑤将上述负极衆料均勻涂布在负极集流体铜箔上,涂覆面涂布为50-100g/m2,75-85°C干燥8-12小时后用辊压机辊压涂布了负极材料的负极，负极上焊接有错开的两个极耳，制得负极片。
[0027]C、准备隔离膜:隔离膜采用厚度为20-40微米的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)三层隔离膜，其孔隙率在45%?60%之间；
[0028]D、准备电解液:将1.3mol/L的六氟磷酸锂LiPF6溶液加入到含有碳酸亚乙烯酯VC和聚苯乙烯塑料PS的添加剂的碳酸乙烯酯EC/碳酸二乙酯DEC/环氧塑封料EMC的有机溶剂混合物中；
[0029]E、准备铝塑膜:铝塑膜采用厚度115-150微米由外至内依次为尼龙层、粘结层、改性聚丙烯层、粘结层、铝箔、粘结层、改性聚丙烯层层状复合材料；
[0030]F、准备极耳:正极极耳采用纯度大于98%铝材质，宽度为8?30mm，厚度为
0.1Omm?0.20mm ;负极极耳米用铜镀镍材质，宽度为8?30mm,厚度为0.1Omm?0.20mm ；
[0031]G、制备电池:将步骤A所制的正极极片、步骤C中的隔膜、步骤B所制的负极片经卷绕成电芯，电芯上分别引出两个正极极耳和两个负极极耳，两个电芯并联再同时将四个正极极耳和四个负极极耳分别焊接在带密封胶宽的一个正极极耳和一个负极极耳上，然后用步骤E的铝塑膜在175-200°C下进行热封，注入步骤D中的电解液，热封封口 ；依次进行搁置-预充-真空封装-化成-分容，制得动力储能聚合物锂离子电池。
[0032]所述的步骤A中锂电池粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)分子量在90万以上。
[0033]所述的步骤A中纳米复合导电剂由纳米级导电剂和纳米线状导电剂复合组成；其复合重量配比为:纳米级导电剂:纳米线状导电剂=1.5?3.0:0.5?2.0,所述的纳米级导电剂为炭黑或乙炔黑或Super-P ;所述的纳米线状导电剂为碳纳米管或碳纳米纤维。
[0034]所述的步骤B中纳米复合导电剂由纳米级导电剂和纳米线状导电剂复合组成；其复合重量配比为:纳米级导电剂:纳米线状导电剂=1.0?2.0:0.5?1.0，所述的纳米级导电剂为炭黑或乙炔黑或Super-P ;所述的纳米线状导电剂为碳纳米管或碳纳米纤维。
[0035]所述的步骤D中电解液有机溶剂和添加剂的体积比为EC:DEC:EMC:VC:PS=30:30:40:1.5:3.00
[0036]所述的步骤F中正极极耳和负极极耳宽度相同，为10.0mm或15.0mm或20.0mm或25.0mm 或 30.0mm,厚度相同，为 0.10mm 或 0.15mm 或 0.20mm。
[0037]本发明通过使用具有分子级超细分散正负极浆料制得的正负极片使电池内部极片形成三维网络导电结构，极大地改善正极材料的导电性能；少量正极材料镍钴锰酸锂的加入并经高速剪切与分子级超细分散，形成亚微米颗粒，建立起纳米复合导电剂与微米级正极材料磷酸铁锂之间的快速导电通道，提高了电池的倍率性能、循环性能和低温性能；采用双极耳双芯内部并联卷绕结构，能够降低电池内阻，提高电池倍率性能，同时具有很高的生产效率，降低电池的生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1是本发明的动力储能聚合物锂离子电池的单个电芯结构示意图。
[0039]图2是本发明的动力储能聚合物锂离子电池结构示意图。
[0040]图3是本发明实施例1制备的聚合物磷酸铁锂电池IC充放电300次循环曲线。
【具体实施方式】
[0041 ] 为使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。[0042]实施例1:
[0043]由图1和图2中所示:由本发明的方法制作出的电池包括了电芯主体1、正极极耳
2、负极极耳3、带密封胶的正极极耳4、带密封胶的负极极耳5、正极极耳密封胶6和负极极耳密封胶7。所述的正极片和负极片分别是由具有分子级超细分散正负极浆料制得的；所述的电池由两个电芯并联组成；所述的两个电芯各含有双极耳且双极耳双芯内部为并联卷绕结构。采用双极耳双芯内部并联卷绕结构，能够降低电池内阻，提高电池倍率性能，同时具有很高的生产效率，降低电池的生产成本。
[0044]在本实施例中，制作出上述结构的电池，本发明的具体方法包括以下步骤:
[0045]A:正极浆料及正极片的制备:
[0046]①以如下的重量百分比的比例准备原材料:[0047]聚偏氟乙烯(PVDF): 4.5kg,纳米复合导电剂:3.5kg,正极材料镍钴猛酸锂Li (NixCoyMn1^y) O2:4.0kg,正极材料磷酸铁锂:88kg。
[0048]在搅拌机中将4.5kg锂电池粘结剂聚偏氟乙烯加入到25Wt%的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，升温并保持溶剂温度为60±5°C，在搅拌机中以自转1800转/min，公转35转/min的速度进行真空高温搅拌得到2000-3500Mpa.s的第一级粘结剂浆料；
[0049]②在上述第一级衆料中加入3.5kg纳米复合导电剂和4.0kg正极材料镍钴猛酸锂，并保持浆料温度为60±5°C，在搅拌机中以自转3000转/min，公转50转/min的速度进行真空高速搅拌得到4500-6000Mpa.s高粘度的第二级浆料；
[0050]③将高粘度的第二级浆料全部转入带有锆珠的砂磨机中在转速3500转/min下进行砂磨超细分散，制得分子级超细分散的第三级浆料；
[0051]④将第三级浆料全部转回搅拌机中，加入75Wt%溶剂和88kg正极材料磷酸铁锂，保持浆料温度为60±5°C，在搅拌机中以自转3000转/min，公转50转/min的速度进行真空高速搅拌，，再冷却至室温，过100-150目筛网制得粘度4500-6000Mpa.s高粘度的分子级超细分散锂离子电池正极浆料。
[0052]⑤将上述正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，涂覆面涂布为100-180g/m2，110-130°C干燥8-12小时后用辊压机辊压涂布了正极材料的正极，正极上焊接有错开的两个极耳，制得正极片。
[0053]B、负极浆料及负极片的制备:
[0054]①以如下的重量百分比的比例准备原材料:
[0055]羧甲基纤维素钠(CMC) 2.0kg, 丁苯橡胶(SBR) 2.5kg,纳米复合导电剂2.0kg,人造石墨:93.5kg。
[0056]在搅拌机中将2.0kg粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC)加入到501七％溶剂水中，在搅拌机中以自转1200转/min,公转35转/min的速度进行真空高温搅拌得到第一级粘结剂衆料；
[0057]②在上述第一级浆料中加入2.0kg纳米复合导电剂，在搅拌机中以自转2500转/min,公转50转/min的速度进行真空高速搅拌得到高粘度的第二级衆料；
[0058]③将高粘度的第二级浆料全部转入带有锆珠的砂磨机中在转速3500转/min下进行砂磨超细分散，制得分子级超细分散的第三级浆料；
[0059]④将第三级浆料全部转回搅拌机中，加入50胃丨％溶剂水和93.5kg负极材料人造石墨，在搅拌机中以自转2500转/min,公转50转/min的速度进行真空高速搅拌,最后加入占全部固体含量2.5kg 丁苯橡胶(SBR)，搅拌30~60min，再冷却至室温，过150目筛网制得高粘度的分子级超细分散锂离子电池负极浆料。
[0060]⑤将上述负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，涂覆面涂布为50-100g/m2，75-85°C干燥8-12小时后用辊压机辊压涂布了负极材料的负极，负极上焊接有错开的两个极耳，制得负极片。
[0061]C、准备隔离膜:隔离膜采用厚度为25微米的聚丙烯PP/聚乙烯PE/聚丙烯PP三层隔离膜，其孔隙率在55%左右；
[0062]D、将 1.2mol/L 的 LiPF6 加入到含有 1.5%VC+3.0%PS 添加剂的 EC/DEC/EMC(V/V/V=30/30/40)有机溶剂混合物中，构成电解液；
[0063]E、准备铝塑膜:铝塑膜采用厚度125微米由外至内依次为尼龙层、粘结层、改性聚丙烯层、粘结层、铝箔、粘结层、改性聚丙烯层层状复合材料；
[0064]F、准备极耳:正极极耳采用纯度大于98%铝材质，宽度为20臟，厚度为0.1Omm ;负极极耳采用铜镀镍材质，宽度为20mm，厚度为0.1Omm ；
[0065]G、制备电池:将步骤A所制的正极极片、步骤C中的隔膜、步骤B所制的负极片经卷绕成电芯，电芯上分别引出两个正极极耳和两个负极极耳，两个电芯并联再同时将两个正极极耳和两个负极极耳分别焊接在带密封胶宽的一个正极极耳和一个负极极耳上，然后用步骤E的铝塑膜在175-200°C下进行热封，注入步骤D中的电解液，热封封口 ；依次进行搁置-预充-真空封装-化成-分容，制得动力储能聚合物锂离子电池。
[0066]实施例2:
[0067]本实施例动力储能聚合物锂离子电池的制备具体来说包括以下步骤:
[0068]A、正极浆料及正极片的制备:
[0069]①以如下的重量百分比的比例准备原材料:
[0070]聚偏氟乙烯(PVDF): 3.0kg,纳米复合导电剂:2.0kg,正极材料镍钴猛酸锂Li (NixCoyMn1^y) O2:5.0kg,正极材料磷酸铁锂:85.0kg。
[0071]在搅拌机中将3.0kg锂电池粘结剂聚偏氟乙烯加入到30评七％溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，升温并保持溶剂温度为60±5°C，在搅拌机中以自转2000转/min，公转45转/min的速度进行真空高温搅拌得到2000-3500Mpa.s的第一级粘结剂浆料；
[0072]②在上述第一级衆料中加入2.0kg纳米复合导电剂和5.0kg正极材料镍钴猛酸锂，并保持浆料温度为60±5°C，在搅拌机中以自转3500转/min，公转60转/min的速度进行真空高速搅拌得到4500-6000Mpa.s高粘度的第二级浆料；
[0073]③将高粘度的第二级浆料全部转入带有锆珠的砂磨机中在转速4000转/min下进行砂磨超细分散，制得分子级超细分散的第三级浆料；
[0074]④将第三级浆料全部转回搅拌机中，加入70fft % N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂和85.0kg正极材料磷酸铁锂，保持浆料温度为60±5°C，在搅拌机中以自转3500转/min，公转60转/min的速度进行真空高速搅拌，，再冷却至室温，过100-150目筛网制得粘度4500-6000Mpa.s高粘度的分子级超细分散锂离子电池正极浆料。
[0075]⑤将上述正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，涂覆面涂布为100-180g/m2，110-130°C干燥8-12小时后用辊压机辊压涂布了正极材料的正极，正极上焊接有错开的两个极耳，制得正极片。
[0076]二、负极浆料及负极片的制备:
[0077]①以如下的重量百分比的比例准备原材料:
[0078]羧甲基纤维素钠(CMC) 1.5kg, 丁苯橡胶(SBR) 2.0kg,纳米复合导电剂1.5kg,人造石墨:95.0kg0
[0079]在搅拌机中将1.5kg粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC)加入到601七％溶剂水中，在搅拌机中以自转1500转/min,公转45转/min的速度进行真空高温搅拌得到第一级粘结剂衆料；
[0080]②在上述第一级浆料中加入1.5kg纳米复合导电剂，在搅拌机中以自转3000转/min,公转60转/min的速度进行真空高速搅拌得到高粘度的第二级衆料；
[0081]③将高粘度的第二级浆料全部转入带有锆珠的砂磨机中在转速4000转/min下进行砂磨超细分散，制得分子级超细分散的第三级浆料；
[0082]④将第三级浆料全部转回搅拌机中，加入40胃丨％溶剂水和95.0kg负极材料人造石墨，在搅拌机中以自转3000转/min,公转60转/min的速度进行真空高速搅拌,最后加入2.0kg 丁苯橡胶(SBR)，搅拌30~60min，再冷却至室温，过150目筛网制得高粘度的分子级超细分散锂离子电池负极浆料。
[0083]⑤将上述负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，涂覆面涂布为50_100g/m2，75-85°C干燥8-12小时后用辊压机辊压涂布了负极材料的负极，负极上焊接有错开的两个极耳，制得负极片。
[0084]步骤C~G同实施例1。
[0085]实施例3:
[0086]本实施例动力储能聚合物锂离子电池的制备具体来说包括以下步骤:
[0087]一、正极浆料及正极片的制备:
[0088]①以如下的重量百分比的比例准备原材料:
[0089]聚偏氟乙烯(PVDF): 5.0kg,纳米复合导电剂:4.5kg,正极材料镍钴猛酸锂Li (NixCoyMn1^y) O2:3.0kg,正极材料磷酸铁锂:92.0kg。
[0090]在搅拌机中将5.0kg粘结剂聚偏氟乙烯加入到15Wt%溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，升温并保持溶剂温度为60 ± 5°C，在搅拌机中以自转1500转/min，公转30转/min的速度进行真空高温搅拌得到2000-3500Mpa.s的第一级粘结剂浆料；
[0091]②在上述第一级衆料中加入4.5kg纳米复合导电剂和3.0kg正极材料镍钴猛酸锂，并保持浆料温度为60±5°C，在搅拌机中以自转2500转/min，公转45转/min的速度进行真空高速搅拌得到4500-6000Mpa.s高粘度的第二级浆料；
[0092]③将高粘度的第二级浆料全部转入带有锆珠的砂磨机中在转速3000转/min下进行砂磨超细分散，制得分子级超细分散的第三级浆料；
[0093]④将第三级浆料全部转回搅拌机中，加入85Wt%溶剂和92.0kg正极材料磷酸铁锂，保持浆料温度为60±5°C，在搅拌机中以自转2500转/min，公转45转/min的速度进行真空高速搅拌，，再冷却至室温，过100-150目筛网制得粘度4500-6000Mpa.s高粘度的分子级超细分散锂离子电池正极浆料。
[0094]⑤将上述正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，涂覆面涂布为100-180g/m2，110-130°C干燥8-12小时后用辊压机辊压涂布了正极材料的正极，正极上焊接有错开的两个极耳，制得正极片。
[0095]二、负极浆料及负极片的制备:
[0096]①以如下的重量百分比的比例准备原材料:
[0097]羧甲基纤维素钠(CMC) 2.5kg, 丁苯橡胶(SBR) 3.0kg,纳米复合导电剂3.0kg,人造石墨:91.5kg。
[0098]在搅拌机中将2.5kg粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC)加入到40Wt%的溶剂水中，在搅拌机中以自转1000转/min,公转30转/min的速度进行真空高温搅拌得到第一级粘结剂浆料；
[0099]②在上述第一级浆料中加入3.0kg纳米复合导电剂，在搅拌机中以自转2000转/min,公转45转/min的速度进行真空高速搅拌得到高粘度的第二级衆料；
[0100]③将高粘度的第二级浆料全部转入带有锆珠的砂磨机中在转速3000转/min下进行砂磨超细分散，制得分子级超细分散的第三级浆料；
[0101]④将第三级衆料全部转回搅拌机中，加入60Wt%溶剂水和91.5kg负极材料人造石墨，在搅拌机中以自转2000转/min,公转45转/min的速度进行真空高速搅拌,最后加入3.0kg 丁苯橡胶(SBR)，搅拌30?60min，再冷却至室温，过150目筛网制得高粘度的分子级超细分散锂离子电池负极浆料。
[0102]⑤将上述负极衆料均勻涂布在负极集流体铜箔上,涂覆面涂布为50-100g/m2,75-85°C干燥8-12小时后用辊压机辊压涂布了负极材料的负极，负极上焊接有错开的两个极耳，制得负极片。
[0103]步骤C?G与实施例1相同。
[0104]比较例1:
[0105]本比较例动力储能聚合物锂离子电池的制备具体来说包括以下步骤:
[0106]A、正极浆料及正极片的制备:
[0107]本比较例的锂离子电池正极浆料由N-甲基吡咯烷酮(NMP)、粘结剂聚偏氟乙烯、导电剂Super-P、LiFePO4正极材料混合而成,聚偏氟乙烯、导电剂Super-P、LiFePO4的重量配比为聚偏氟乙烯:导电剂Super-P:正极材料=4.5%:3.0%:92.5%。本比较例正极衆料的制备具体来说包括以下步骤:
[0108]①在行星式混合搅拌机中将粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)加入到45Wt%溶剂中，在搅拌机中以自转1000-1500转/min，公转20-30转/min的速度进行真空高温搅拌得到1000-3000Mpa.s 的第一级浆料；
[0109]②在上述第一级浆料中加入全部的导电剂Super-P，在搅拌机中以自转2000-2500转/min，公转30-45转/min的速度进行真空高速搅拌得到2500_4500Mpa.s高粘度的第二级浆料；
[0110]③在上述浆料中，加入55Wt%溶剂和全部的磷酸铁锂正极材料，在搅拌机中以自转1800-2000转/min，公转30-45转/min的速度进行真空高速搅拌，结束后过100-150目筛网制得粘度4500-6000Mpa.s的锂离子电池正极浆料。
[0111]B、负极浆料及负极片的制备:
[0112]①本比较例的锂离子电池负极浆料由溶剂水、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、导电剂Super-P、人造石墨混合而成,羧甲基纤维素钠(CMC): 丁苯橡胶(SBR):导电剂 Super-P:人造石墨=1.7%: 2.8%: 1.5%:94.0 % ；
[0113]在搅拌机中将粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC)加入到40胃丨％溶剂水中，在搅拌机中以自转1000转/min,公转30转/min的速度进行真空高温搅拌得到第一级粘结剂衆料；
[0114]②在上述第一级浆料中加入占全部固体含量1.5%的导电剂Super-P，在搅拌机中以自转1500转/min，公转45转/min的速度进行真空高速搅拌得到高粘度的第二级浆料；
[0115]③在第二级浆料中加入60Wt%溶剂水和负极材料人造石墨，在搅拌机中以自转1500转/min,公转45转/min的速度进行真空高速搅拌,最后加入占全部固体含量2.8%的丁苯橡胶(SBR)，搅拌30~60min，再冷却至室温，过150目筛网制得高粘度的分子级超细分散锂离子电池负极浆料。
[0116]④将上述负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，涂覆面涂布为50-100g/m2，75-85°C干燥8-12小时后用辊压机辊压涂布了负极材料的负极，负极上焊接有错开的两个极耳，制得负极片。
[0117]比较例中还有步骤C~F，其步骤和方法与同实施例1的步骤C~F相同。
[0118]七、制备电池:将步骤A所制的正极极片、步骤C中的隔膜、步骤B所制的负极片经卷绕成电芯，电芯上分别引出一个正极极耳和一个负极极耳，然后用步骤E的铝塑膜在175-200°C下进行热封，注入步骤D中的电解液，热封封口 ；依次进行搁置-预充-真空封装-化成-分容，制得动力储能聚合物锂离子电池。
[0119]下列表格中是各 实施例和比较例制备的聚合物磷酸铁锂电池的性能对比。
[0120]表1:各实施例和比较例制备的聚合物磷酸铁锂电池性能
[0121]
【权利要求】
1.一种动力储能聚合物锂离子电池，它包括电池包括正极片、隔离膜、负极片、电解液、极耳和铝塑膜；所述的正极片和负极片分别是由具有分子级超细分散正负极浆料制得的；所述的电池由两个电芯并联组成；所述的两个电芯各含有双极耳；所述的双极耳双芯内部并联卷绕结构。
2.—种权利要求1中所述的动力储能聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下的步骤: A、正极浆料及正极片的制备: ①以如下的重量百分比的比例准备原材料: 聚偏氟乙烯(PVDF):3%~5%:纳米复合导电剂:2%~5% ;正极材料镍钴锰酸锂Li (NixCoyMnm)O2:3%~5% ;正极材料磷酸铁锂:85%~92% ; 在搅拌机中将锂电池粘结剂聚偏氟乙烯加入到15~3(^七％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，升温并保持溶剂温度为60±5°C，在搅拌机中以自转1500-2000转/min，公转30-45转/min的速度进行真空高温搅拌得到2000-3500Mpa.s的第一级粘结剂浆料； ②在上述第一级粘结剂浆料中加入纳米复合导电剂和正极材料镍钴锰酸锂，并保持浆料温度为60±5°C，在搅拌机中以自转2500-3500转/min，公转45-65转/min的速度进行真空高速搅拌得到4500-6000Mpa.s高粘度的第二级浆料； ③将高粘度的第二级浆料全部转入高速剪切超细分散机中在转速3000-4500转/min下进行高速剪切与分子级超细分散，制得分子级超细分散的第三级浆料； ④将第三级浆料全部转回搅拌机中，加入70~85评七％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂和正极材料磷酸铁锂，保持浆料温度为60±5°C，在搅拌机中以自转2500-3500转/min，公转45-65转/min的速度进行真空高速搅拌，再冷却至室温，过100-150目筛网制得粘度4500-6000Mpa.s高粘度的分子级超细分散锂离子电池正极浆料； ⑤将上述正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，涂覆面涂布为100-180g/m2，110-130°C干燥8-12小时后用辊压机辊压涂布了正极材料的正极，正极上焊接有错开的两个极耳，制得正极片； B、负极浆料及负极片的制备: ①以如下的重量百分比的比例准备原材料: 羧甲基纤维素钠(CMC) 1.5%~2.5%: 丁苯橡胶(SBR) 2.0%~3.0%:纳米复合导电剂1.5%~3.0%:人造石墨:91.5%~95.0% ； 在搅拌机中将粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC)加入到40~60胃丨％溶剂水中，在搅拌机中以自转1000-1500转/min，公转30-45转/min的速度进行真空高温搅拌得到第一级粘结剂浆料； ②在上述第一级浆料中加入纳米复合导电剂，在搅拌机中以自转2000-3000转/min，公转45-65转/min的速度进行真空高速搅拌得到高粘度的第二级浆料； ③将高粘度的第二级浆料全部转入带有高速剪切超细分散机中在转速3000-4500转/min下进行高速剪切与分子级超细分散，制得分子级超细分散的第三级浆料； ④将第三级衆料全部转回 搅拌机中，加入40~60胃1:%的溶剂水和负极材料人造石墨，在搅拌机中以自转2000-3000转/min，公转45-65转/min的速度进行真空高速搅拌，最后加入占丁苯橡胶(SBR)，搅拌30~60min，再冷却至室温，过150目筛网制得高粘度的分子级超细分散锂离子电池负极浆料； ⑤将上述负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，涂覆面涂布为50-100g/m2，75-85°C干燥8-12小时后用辊压机辊压涂布了负极材料的负极，负极上焊接有错开的两个极耳，制得负极片； C、准备隔离膜:隔离膜采用厚度为20-40微米的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)三层隔离膜，其孔隙率在45%~60%之间； D、准备电解液:将1.3mol/L的六氟磷酸锂LiPF6溶液加入到含有碳酸亚乙烯酯VC和聚苯乙烯塑料PS的添加剂的碳酸乙烯酯EC/碳酸二乙酯DEC/环氧塑封料EMC的有机溶剂混合物中； E、准备铝塑膜:铝塑膜采用厚度115-150微米由外至内依次为尼龙层、粘结层、改性聚丙烯层、粘结层、铝箔、粘结层、改性聚丙烯层层状复合材料； F、准备极耳:正极极耳采用纯度大于98%铝材质，宽度为8~30mm，厚度为0.1Omm~`0.20mm ;负极极耳采用铜镀镍材质，宽度为8~30mm,厚度为0.1Omm~0.20mm ； G、制备电池:将步骤A所制的正极极片、步骤C中的隔膜、步骤B所制的负极片经卷绕成电芯，电芯上分别引出两个正极极耳和两个负极极耳，两个电芯并联再同时将四个正极极耳和四个负极极耳分别焊接在带密封胶宽的一个正极极耳和一个负极极耳上，然后用步骤E的铝塑膜在175-200°C下进行热封，注入步骤D中的电解液，热封封口 ；依次进行搁置-预充-真空封装-化成-分容，制得动力储能聚合物锂离子电池。
3.根据权利要求2所述的一种动力储能聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述的步骤A中锂电池粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)分子量在90万以上。
4.根据权利要求2所述的一种动力储`能聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述的步骤A中纳米复合导电剂由纳`米级导电剂和纳米线状导电剂复合组成；其复合重量配比为:纳米级导电剂:纳米线状导电剂=1.5~3.0:0.5~2.0,所述的纳米级导电剂为炭黑或乙炔黑或Super-P ;所述的纳米线状导电剂为碳纳米管或碳纳米纤维。
5.根据权利要求2所述的一种动力储能聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述的步骤B中纳米复合导电剂由纳米级导电剂和纳米线状导电剂复合组成；其复合重量配比为:纳米级导电剂:纳米线状导电剂=1.0~2.0:0.5~1.0,所述的纳米级导电剂为炭黑或乙炔黑或Super-P ;所述的纳米线状导电剂为碳纳米管或碳纳米纤维。
6.根据权利要求2所述的一种动力储能聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述的步骤D中电解液有机溶剂和添加剂的体积比为EC:DEC:EMC:VC:PS=30:30:40:1.5:3.00
7.根据权利要求2所述的一种动力储能聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述的步骤F中正极极耳和负极极耳宽度相同，为10.0mm或15.0mm或20.0mm或25.0mm或 30.0mm,厚度相同，为 0.10mm 或 0.15mm 或 0.20mm。
【文档编号】H01M10/058GK103887556SQ201410092527
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2014年3月13日
【发明者】李国敏, 刘小虹, 余兰, 李露, 骆文平, 李德义, 王敏, 郑小聪, 黄小 申请人:深圳格林德能源有限公司