本发明涉及电池制造领域，特别是一种高比能高功率的锂电池及其制造方法。
背景技术：
目前，自然资源的过度消耗以及环境污染导致的全球能源和全球变暖危机日益严重，而汽车的普及是导致这种现象出现的主要原因之一，那么在这种大环境下，汽车电动化成为未来发展趋势，成本低、轻量化、无污染的锂电池成为人们备受瞩目的新能源代称，基于此种认识下，国内外市场对于锂电池的需求日益倍增。燃油汽车纯电动化的进程中，混合动力汽车(hev)是必不可走的重要一步，利用高功率的电池系统在汽车制动时提供助力节省汽车本身油耗，在汽车刹车停滞状态时通过电池系统储存能量。高比能高功率电池成为人们研究的重点，一方面满足高能量的输出，一方面提供瞬时大功率，对于电池本身来说两者兼顾是有一方面趋向的，不能同时满足。
面对市场上对于高功率电池的需求，开发一款既能够提供大能量又能提供大功率的电芯，特别是适用于低温启动的电池是非常有意义和重要的，依据现有技术，电芯在常温时提供大的脉冲充电功率是很容易做到的，像日立、松下、saft、lg以及gyc公司所试制的hev用高功率锂离子电池在50％dod下10s脉冲时电芯的功率密度都可以达到1800w/kg的水平以上，然而低温(-20℃、-30℃)时高功率脉冲充电各公司还只是在设定目标，如usabc中对于混合动力系统作出要求(-30℃时可以以1.1kw的功率进行脉冲充电5s放电1s)，因此功率型电芯低温充电技术是急需突破和改进的。功率型电芯开发的常规思路大概是使用d50较小的正负极材料，将正负极极片面密度减薄化，使用高孔隙率(≥40％)隔膜，再结合特殊添加剂电解液，然而这些措施的实施势必会导致电芯能量密度的降低，而且对于低温脉冲充放电几乎不起作用，本发明解决这些问题。
技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于本发明提供一种高比能高功率的锂电池及其制造方法，通过第一电芯和第二电芯的配合，提升电芯的常温以及低温脉冲充放电性能。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种高比能高功率的锂电池，包括：电芯，设置于电芯两侧的正极耳和负极耳；电芯包括：第一电芯，连接于第一电芯的第二电芯；第一电芯由正极片，负极片卷绕而成，第二电芯由正极片、负极片模切后的小片叠放而成。
前述的一种高比能高功率的锂电池，第二电芯由正极片、负极片模切成的小片通过一正一负叠放而成。
前述的一种高比能高功率的锂电池，第二电芯包括：多个第二电芯单元；第二电芯单元由小片单元通过一正一负叠放而成；小片单元为正极片、负极片模切成的小片按照比例分离出n份，其中一份为小片单元。
前述的一种高比能高功率的锂电池，第一电芯与第二电芯的连接方式包括:串联或并联。
前述的一种高比能高功率的锂电池的制造方法，包括如下步骤：
步骤一，制备正极片：制备pvdf胶体，在真空搅拌罐中恒温搅拌，将导电剂加入到搅拌好的胶体中，搅拌，再将正极材料加入搅拌，利用nmp调节浆料粘度，浆料过滤后涂覆在正极集流体上，经烘干，辊压，分切后待用；
步骤二，制备负极片；将导电剂加入到搅拌均一的水性胶体中，搅拌，再将烘烤好的倍率型负极材料多次少量的加入到搅拌容器中，进行真空搅拌，搅拌，过滤处理后的浆料涂覆在负极集流体箔材上，经过烘干、辊压、分切后待用；
步骤三，制造电芯：第一电芯的制造方法为：将正极片与负极片经过卷绕机，利用负极包正极的方式进行卷绕，使用终止胶带进行固定；第二电芯的制造方法为：由正极片模切成的正极小片、由负极片模切成的负极小片通过一正一负卷绕得到第二电芯或是由正极片模切成的正极小片、由负极片模切成的负极小片通过一正一负叠放得到第二电芯；将第一电芯与第二电芯进行串联或并联连接制得电芯；将电芯进行定型处理；
步骤四，制造电池；将第一电芯，第二电芯经过冷压、短路测试后进行极耳热封，封装后的电芯进行真空烘烤，经过注液、化成、二次抽真空后塑型制备成成品电芯。
前述的一种高比能高功率的锂电池的制造方法，步骤一，制备正极片：制备质量分数为6wt％-12wt％的pvdf胶体，在真空搅拌罐中恒温搅拌6-13h，将质量分数为2wt％的导电剂加入到搅拌好的胶体中，搅拌2h，再将90wt％-96wt％的小颗粒的正极材料加入搅拌，利用nmp调节浆料粘度到4500-6000mpa·s，浆料过滤后涂覆在正极集流体上，经烘干，辊压，分切后待用。
前述的一种高比能高功率的锂电池，步骤二，制备负极片；将导电剂加入到搅拌均一的水性胶体中，搅拌1-2h，再将烘烤好的倍率型负极材料多次少量的加入到搅拌容器中，进行真空搅拌，搅拌3h，过滤处理后的浆料涂覆在负极集流体箔材上，经过烘干、辊压、分切后待用；倍率型负极材料包括：普通石墨、天然石墨。
前述的一种高比能高功率的锂电池，步骤三，制造电芯：第一电芯的制造方法为：将正极片与负极片经过卷绕机，利用负极包正极的方式进行卷绕，使用终止胶带进行固定；第二电芯的制造方法为：将两片由负极片模切成的负极小片叠放在一片由正极片模切成的正极小片上制成第二电芯单元，再叠放第二电芯单元，制得第二电芯；将第一电芯与第二电芯进行串并联连接制得电芯；将电芯进行定型处理；上述定型处理的方法为：将获得的第一电芯、第二电芯在60℃下进行热压工艺5-16h，再在室温25℃下进行冷压3-10min，完成定型。
前述的一种高比能高功率的锂电池，步骤三，制造电芯：第一电芯的制造方法为：将正极片与负极片经过卷绕机，利用负极包正极的方式进行卷绕，使用终止胶带进行固定；第二电芯的制造方法为：将两片由负极片模切成的负极小片叠放在一片由正极片模切成的正极小片上制成第二电芯单元，再叠放第二电芯单元，制得第二电芯；将第一电芯与第二电芯进行串并联连接制得电芯；将电芯进行定型处理；
定型处理的方法为：将获得的第一电芯、第二电芯在60℃下进行热压工艺5-16h，再在室温25℃下进行冷压3-10min，完成定型；
热压工艺的具体方法为：将获得的第一电芯和第二电芯平行放置在热压工装平台上，表面加盖电芯保护膜，进行热压。
前述的一种高比能高功率的锂电池，导电剂包括：碳纳米管,炭黑，乙炔黑。
本发明的有益之处在于：
本方法制得的负极片具有低阻抗、高粘结力、低面密度(90-130g/m2的优点；
第一电芯提供高达150wh/kg的比能量；第二电芯提供电芯脉冲时所需的大功率，利用第二电芯的电流密度分布均一，电芯发热量小，能够使热量均一扩散的特点；使得电池在保证高能量的状态下提供高功率，通过设计控制电芯整体温升，利用第一电芯的发热量在低温下给第二电芯提供热量，使第二电芯在低温下也能够提供优异的脉冲充放电性能；
本方法制得的电芯的负极总容量：正极总容量的比值为1.08～1.30；
在低温-20℃、-30℃下电芯放电10s的功率分别可以达到142w、90w(对应48v系统功率为3.2kw、2.0kw)高于usabc(-30℃时可以以1.1kw的功率进行脉冲充电5s放电1s)标准，电芯的功率密度可以达到：985w/kg、638w/kg。
附图说明
图1是本发明电池的一种实施例的截面图；
图2是本发明电池的另一种实施例的截面图；
图3是本发明第一电芯的一种实施例的截面图；
图4是本发明第二电芯的一种实施例的截面图；
图5是本发明的电芯在低温-20℃时的脉冲放电曲线；
图6是本发明的电芯在低温-30℃时的脉冲放电曲线；
图7是本发明的实验样品电池的脉冲循环图；
图8是本发明的实验样品电池累计放出的能量图。
图中附图标记的含义：
1第一电芯，2第二电芯，3正极片，4负极片，5正极小片，6负极小片。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种高比能高功率的锂电池，包括：电芯，设置于电芯两侧的正极耳和负极耳；电芯包括：如图1所示，第一电芯1，连接于第一电芯1的第二电芯2；第一电芯1由正极片3，负极片4卷绕而成，第二电芯2由正极片3、负极片4模切后的小片叠放而成。如图1、2所示，第一电芯1与第二电芯2的连接方式包括:串联或并联。
如图2所示，第二电芯2包括：多个第二电芯2单元；第二电芯2单元由正极片3模切成的正极小片5、由负极片4模切成的负极小片6按照比例分离出小片单元后再通过一正一负叠放而成。小片单元为小片按照比例分为n份，一份为小片单元；每份小片单元分别通过一正一负叠放制成第二电芯2单元；n个第二电芯2单元可以是串联或是并联在第一电芯1上；小片的分配比例可以是1:1，也可以是1：2，组合方式可以很多种，在这里不一一举例；具体实施例如下所示：
实施例1
将长度为2681mm宽为92mm的正极片3与长度为2928mm宽为96mm的负极片4利用负极包正极的方式进行卷绕，使用终止胶带进行固定，得到第一电芯1。将宽为92mm长为865mm的正极片3模切成为宽72mm长为92mm的正极小片5，将宽为96mm长为915mm的负极片4模切成为宽74mm长为96mm的负极小片6，将模切后的正负极小片6平均分为两份，通过一正一负叠片得到两个第二电芯2，将两个第二电芯2与第一电芯1进行并联得到最终电芯。
实施例2
将长度为2681mm宽为92mm的正极片3与长度为2928mm宽为96mm的负极片4利用负极包正极的方式进行卷绕，使用终止胶带进行固定，得到第一电芯1。将宽为92mm长为865mm的正极片3模切成为宽72mm长为92mm的正极小片5，将宽为96mm长为915mm的负极片4模切成为宽74mm长为96mm的负极小片6，将模切后的正负极小片6平均分为三份，将一份的正负极片4通过一正一负叠片到第一份第二电芯2，再将两份的正负极片4通过一正一负叠片得到第二份第二电芯2，将两份第二电芯2分别串联在第一电芯1两边得到最终电芯。
一种高比能高功率的锂电池的制造方法，包括如下步骤：
步骤一，制备正极片3：制备质量分数为6％wt-12wt％的pvdf胶体，在真空搅拌罐中恒温搅拌6-13h，将质量分数为2wt％的导电剂加入到搅拌好的胶体中，搅拌2h，再将90％wt-96wt％的小颗粒的正极材料加入搅拌，利用nmp调节浆料粘度到4500-6000mpa·s，浆料过滤后涂覆在正极集流体上，经烘干，辊压，分切后待用。作为一种实施例，正极材料为三元材料，三元材料包括：镍钴锰酸锂li(ni0.2co0.6mn0.2)o2、li(ni1/3co1/3mn1/3)o2。正极片3的技术与现有的技术优势就是低面密度低压实。
步骤二，制备负极片4；将导电剂加入到搅拌均一的水性胶体中，搅拌1-2h，再将烘烤好的倍率型负极材料多次少量的加入到搅拌容器中，进行真空搅拌，搅拌3h，过滤处理后的浆料涂覆在负极集流体箔材上，经过烘干、辊压、分切后待用；倍率型负极材料包括：普通石墨、天然石墨。作为一种实施例，导电剂包括：碳纳米管,炭黑，乙炔黑。制得的负极片4本方法具有低阻抗、高粘结力、低面密度的优点；面密度在90-130g/m2。
步骤三，制造电芯：第一电芯1的制造方法为：将正极片3与负极片4经过卷绕机，利用负极包正极的方式进行卷绕，使用终止胶带进行固定；第二电芯2的制造方法为：由正极片3模切成的正极小片5、由负极片4模切成的负极小片6通过一正一负卷绕得到第二电芯2或是由正极片3模切成的正极小片5、由负极片4模切成的负极小片6通过一正一负叠放得到第二电芯2；将第一电芯1与第二电芯2进行串并联连接制得电芯；将电芯进行定型处理；
定型处理的方法为：将获得的第一电芯1、第二电芯2在60℃下进行热压工艺5-16h，再在室温25℃下进行冷压3-10min，完成定型；
热压工艺的具体方法为：将获得的第一电芯1和第二电芯2平行放置在热压工装平台上，表面加盖电芯保护膜，进行热压。
步骤四，制造电池；将第一电芯1，第二电芯2经过冷压、短路测试后进行极耳热封，封装后的电芯进行真空烘烤，经过注液、化成、二次抽真空后塑型制备成成品电芯。
以下通过实验测验本发明的有益效果：
实验样品制作过程：
将预混合一定质量分数(6wt％-12wt％)的pvdf胶体，在真空搅拌罐中恒温进行搅拌6-13h，将2％的导电剂(主要是sp)加入到搅拌好的胶体中，搅拌2h，再将90wt％-96wt％的小颗粒的li(ni1/3co1/3mn1/3)o2三元正极材料加入搅拌一定时间，利用nmp调节浆料到(4500-6000)mpa·s的粘度，浆料过滤后涂覆在正极集流体上，经烘干，辊压，分切后待用；
制备负极片4，将导电剂加入到搅拌均一的水性胶体中，搅拌1-2h，再将烘烤好的倍率型负极材料(普通石墨、天然石墨或者两者的混合物)多次少量的加入到搅拌容器中，进行真空搅拌3h，过滤处理后的浆料涂覆在负极集流体箔材上，极片经过烘干、辊压、分切后待用；
将长度为2681mm宽为92mm的正极片3与长度为2928mm宽为96mm的负极片4利用负极包正极的方式进行卷绕，使用终止胶带进行固定，得到第一电芯1；将宽为92mm长为865mm的正极片3模切成为宽72mm长为92mm的正极小片5，将宽为96mm长为915mm的负极片4模切成为宽74mm长为96mm的负极小片6，将模切的所有正负极片4进行一正一负模式卷绕得到第二电芯2，将第一电芯1与第二电芯2进行并联处理，得到实验样品电芯。
将获得的实验样品电芯经过热压(60℃，热压5-16h)、冷压(室温25℃，冷压3-10min)工序处理定型；电芯采用软包工艺进行制成，将电芯经过冷压、短路测试后进行极耳热封，封装后的电芯进行真空烘烤，经过注液、化成、二次抽真空后塑型制备成成品电芯。得到的成品电芯的负极总容量：正极总容量的比值为1.08～1.30。
为了证明本电池的倍率充放电性能，做如下实验一：
将获得的电池在1-30c下进行充放电测试，测试的结果如表一所示：
表一
在表中可以看到：电芯可以进行1-30c的持续充放电，在30c倍率放电时时还可以放出1c电量的85％，在30c倍率充电时的恒流充入比可以达到75％，其可以放出1c电量的98％。
将实验样品电芯做低温充放电实验，得到如图5、6所示的低温脉冲放电曲线图。从图中可以看到电池在-20℃以及-30℃时的低温脉冲情况，通过计算得知：此种结构设计的电池低温-20℃、-30℃10s时的功率密度分别可以达到985w/kg和638w/kg。
根据实际的循环工况，对实验样品电芯做脉冲循环测试，得到如图7、8所示的电池的脉冲循环图和能量图；从图中可以看到：所获得的电池的脉冲性能良好，在20000周时的循环较为稳定，累计放出249.8kwh的能量。
本发明提供一种高比能高功率的锂电池及其制造方法，第一电芯1提供高达150wh/kg的比能量；第二电芯2提供电芯脉冲时所需的大功率；利用第二电芯2的电流密度分布均一，电芯发热量小，能够使热量均一扩散的特点，使得电池在保证高能量的状态下提供高功率；通过设计控制电芯整体温升，利用第一电芯1的发热量在低温下给第二电芯2提供热量，使第二电芯2在低温下也能够提供优异的脉冲充放电性能，提升电芯的常温以及低温脉冲充放电性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。