长循环寿命的快充电池的制作方法

文档序号:15520458发布日期:2018-09-25 19:19阅读:421来源:国知局
本发明涉及锂离子动力电池领域,具体是一种长循环寿命的快充电池。
背景技术
:锂离子电池是指可以供锂离子在正负极之间重复性脱嵌的二次电池,故又名“摇椅电池”,是21世纪开发成功的新型绿色能源电池。锂离子电池现在主要用于手机、数码相机、笔记本电脑、移动电源以及电动汽车等领域,其中电动汽车领域发展前景广阔。当下的锂离子动力电池具有高能量密度、高电压、长循环、长存储、无记忆效应、耐高温、耐严寒等诸多优点。一般锂离子动力电池的结构分为卷绕式与叠片式,裸电芯顺序依次为正极片、隔离膜、负极片相间而形成,然后连接外部极柱,放入电芯外壳例如钢壳、铝壳或者铝塑膜中,注入电解液后封口制成成品电芯。随着对代步工具增长的需求和生活节奏的加快,锂离子电池作为新型环保能源的需求与日俱增,同时要求锂离子电池的循环性能与充电速度性能进一步提高。负极材料目前仍然是以石墨类为主,能量密度、充电电流和成本是负极材料未来的发展方向。目前多采用软碳材料作为锂离子电池的负极活性材料,软碳材料对电解液不敏感,不会造成电解液的分解,锂与电解液在石墨表面形成的sei膜稳定,过充、过放性能好,并且软碳材料的原材料资源丰富,价格低廉,成为现在主流材料。但是软碳材料膨胀较大,循环过程中电芯易鼓胀变形,循环性能较差。硬碳是高分子聚合物的热解碳,这类材料循环过程几乎没有形变,结构稳定且充放电循环寿命长,但硬碳材料表面的各种活性基团如氢氧基对电解液消耗大,首效较低。综上所述,将软碳与硬碳材料按照一定质量比例混合,综合二者优势,可增加电芯循环寿命,提高安全性能。技术实现要素:本发明为了解决现有技术的问题,提供了一种长循环寿命的快充电池,通过改善负极材料提升电芯循环寿命、提升充电速度,不但具备长循环寿命和快速充电的性能,而且化学性能和安全性能良好,制作工艺简单,适用于大规模商业化工艺生产。本发明提供了一种长循环寿命的快充电池,由负极、隔膜、正极和电解质组成。(1)所述负极为负极集流体,包括负极活性材料,其中负极活性材料为软碳材料与硬碳材料混合组成的固体负极材料,软碳材料与硬碳材料的质量比为1~9。所述的硬碳材料粒径5~10um,比表面积0.5~2m2/g;软碳材料粒径5~10um,比表面积1-3m2/g。所述的负极活性材料在负极集流体总量中的质量百分含量为90%~98%。(2)所述隔膜为固体且锂离子能够可逆通过,隔离膜为大孔隙pp隔离膜。(3)所述的正极为正极集流体,包括正极活性材料,正极活性材料为高镍基正极材料,选自lini1-x-ycoxmnyo2、li1+xni1-ymnyo2、li1+xnio2、li1+xco1-yniyo2中的一种或者几种,其中0.3≥x≥-0.3,0.8≥y≥0.3。正极材料粒径5~10um,比表面积0.5~1.5m2/g。正极活性材料在正极集流体中的质量百分含量为92%~96%。(4)电解质为常见有机电解液、离子液体电解质,或它们的混合物。所述的有机电解液为在有机溶剂中溶解有锂盐的溶液,其中所述的锂盐为lipf6、libf4、liclo4、liasf6或licf3so3,所述的有机溶剂为乙睛、四氢呋喃、乙烯碳酸脂、丙烯碳酸脂、二乙基碳酸脂、二甲基碳酸脂或二甲基亚砜中的一种或几种。负极混料:软碳与硬碳材料同时加入,然后依次加入分散剂、粘合剂、溶剂,高速搅拌成分散均匀的浆料,其中浆料的固含量为50%左右,粘度6000。正极混料:石墨首先加入混料罐子,依次加入分散剂、粘合剂、溶剂,高速搅拌成分散均匀的浆料,其中浆料的固含量为45%左右,粘度5000。电池所用箔材为8~14um的铜铝箔。所述正极片、隔离膜、负极片采用卷绕式构造。所述外壳采用铝塑膜、金属复合材料外壳、金属外壳或金属合金外壳。本发明有益效果在于:不但具备长循环寿命和快速充电的性能,而且化学性能和安全性能良好,制作工艺简单,适用于大规模商业化工艺生产。具体实施方式实施例1:该长循环快充锂离子电池采用镍钴锰三元材料正极,负极为软碳材料:硬碳材料=9:1,以super-p作为导电剂、聚偏氟乙烯为粘合剂、n一甲基一吡咯烷酮为溶剂,搅拌成均匀的浆料后,分别涂布在铜箔和铝箔上,制成负极极片和正极极片,经辊压、模切、分条、卷绕、注液、化成等工序制成电池。在大倍率2c/1c条件下做循环测试,截至条件为容量衰减到80%。循环数据记录与表1中。实施例2:与实例1相比,将负极材料软碳材料:硬碳材料的比例调整为8:2,正极材料种类与制作工序与实例1完全相同。所得到的电池在相同条件下测试,结果同样汇总与表1中。实施例3:与实例1相比,将负极材料软碳材料:硬碳材料的比例调整为7:3,正极材料种类与制作工序与实例1完全相同。所得到的电池在相同条件下测试,结果同样汇总与表1中。实施例4:与实例1相比,将负极材料软碳材料:硬碳材料的比例调整为6:4,正极材料种类与制作工序与实例1完全相同。所得到的电池在相同条件下测试,结果同样汇总与表1中。在实例5:与实例1相比,将负极材料软碳材料:硬碳材料的比例调整为5:5,正极材料种类与制作工序与实例1完全相同。所得到的电池在相同条件下测试,结果同样汇总与表1中。表1:实验数据汇总编号实例1实例2实例3实例4实例5负极材料比例9:18:27:36:45:5循环数据30063581284626192865由上述实验结果可看出,经过复配负极材料,将软碳材料与硬碳材料按照质量比8:2混合,制成电池后,电池2c/1c循环大于3500次,证明,本发明方案制得的电池充电速率快,循环性能优越,即发明了一种长循环性能的快充电池。本发明具体应用途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本
技术领域
的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。当前第1页12
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