一种锂离子电池及其制备方法与流程

本发明属于锂离子技术领域，具体涉及一种锂离子电池及其制备方法。

背景技术：

磷酸铁锂电池以其安全可靠、长循环寿命、平稳的放电平台，并且磷酸铁锂原材料成本低、绿色环保等诸多优点备受全球锂电池专家的青睐，近些年来取得了迅速的发展。尽管磷酸铁锂电池具有如此大的优势，但是其在实际应用中依然存在着许多不足，最为突出的问题之一：电池循环寿命达不到目标要求，目前磷酸铁锂单体电池普遍使用寿命仅3000圈左右。在长期的循环充放电过程中，电解液会发生不可逆消耗，缺少电解液会导致容量衰减过快甚至“跳水”。因此，在电池设计上，如何实现磷酸铁锂电池充放电循环使用过程中内部始终有较为充足的电解液，延长磷酸铁锂电池循环寿命，成为行业技术难题。

技术实现要素：

针对磷酸铁锂电池循环寿命短，循环之后电解液不足的问题，本发明的目的在于提供一种可延长磷酸铁锂电池循环寿命的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种锂离子电池，包括正极片、负极片和隔膜，所述正极片、负极片、隔膜按照z字形叠片，经热压，装配之后构成所述锂离子电池；

所述正极片包括正极集流体和涂布于所述正极集流体上的正极浆料，所述正极浆料以百分比计包括以下组分：93～96wt％正极活性材料、2～3wt％导电剂和2～4wt％正极粘结剂；

所述负极片包括负极集流体和涂布于所述负极集流体上的负极浆料，所述负极浆料以百分比计包括以下组分：94.5～96.5wt％负极活性材料、1～2wt％导电剂和2.5～3.5wt％负极粘结剂。

优选地，所述正极活性材料为磷酸铁锂，其平均粒径为0.5～1.0um；所述负极活性材料为石墨。

优选地，所述导电剂选自sp、ks-6、cnt中的一种或几种；所述正极粘结剂为pvdf，正极溶剂为nmp；所述负极粘结剂为cmc、sbr，负极溶剂为去离子水。

优选地，所述隔膜为双面涂胶隔膜，包括基膜和涂胶层，所述基膜的厚度为12～16um，所述涂胶层的厚度为2～4um。

基于一个总的发明构思，本发明的另一个目的在于提供上述锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：

s1.正极片的制备：按照百分比93～96wt％∶2～3wt％：2～4wt％称取正极活性材料、导电剂和正极粘结剂，并与正极溶剂混合得到正极浆料；

将分散均匀的正极浆料涂覆在铝箔上，烘干、辊压、分条、模切，制得所述正极片；

s2.负极片的制备：按照百分比94.5～96.5wt％∶1～2wt％∶2.5～3.5wt％称取负极活性材料、导电剂和负极粘结剂，并与负极溶剂混合得到负极浆料；

将分散均匀的负极浆料涂覆在铜箔上，烘干、辊压、分条、模切，制得所述负极片；

s3.将s1正极片，s2负极片与双面涂胶隔膜按照z字形叠片，将叠片之后的电芯进行热压，将热压之后的电芯置于铝塑膜中，经过注液、化成、分容，得到锂离子电池。

优选地，所述正极片双面面密度为280～320g/m²，负极片双面面密度为

140～160g/m²，所述正极片的压实密度2.20～2.40g/cm³，负极片压实密度1.48～1.52g/cm³。

优选地，所述z字形叠片正极片的层数：27～29层，负极片的层数30～32层。

优选地，热压工艺的参数：温度90～100℃，压力3～5kg/cm²，时间60～120s。

与现有技术相比，本发明通过优化电芯设计，降低了正、负极涂布面密度和压实密度，并且对涂胶隔膜进行热压，增加了正极片、负极片和隔膜对电解液的润湿性和保液性，使磷酸铁锂电池在长期的循环过程中保持富液状态，而延长了其循环寿命。

附图说明

图1本发明锂离子电池的循环寿命示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更加明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，作详细说明如下：

实施例1

将正极活性材料磷酸铁锂(d50＝0.55um)、导电剂sp、导电剂cnt和正极粘结剂pvdf按照重量比95:1:1:3称取，匀浆之后涂覆在12um铝箔上，双面涂布面密度300g/m²，压实密度2.25g/cm³，分条，模切，制得正极片；

将负极活性材料石墨、导电剂sp、负极粘结剂cmc和负极粘结剂sbr按照重量比95.5:1:1.5:2称取，匀浆之后涂覆在4.5um铜箔上，双面涂布面密度150g/m²，压实密度1.50g/cm³，分条，模切，制得负极片；

将得到的正极片和负极片，使用基膜厚度12um，双面涂胶层厚度2um的涂胶隔膜按照z字形叠片，正极片29层，负极片30层，将叠好的电芯热压，热压温度95℃，压力5kg/cm²，时间100s，将热压后的叠芯置于铝塑膜中，经过注液、化成、分容，得到锂离子电池。

将所得的锂离子电池在常温状态下，1c充放电，电压区间3.6～2.8v，循环8500周，容量保持率为82％。

实施例2

将正极活性材料磷酸铁锂(d50＝1um)、导电剂sp、导电剂cnt和正极粘结剂pvdf按照重量比94.5:1:1.5:3称取，匀浆之后涂覆在12um铝箔上，双面涂布面密度280g/m²，压实密度2.25g/cm³，分条，模切，制得正极片；

将负极活性材料石墨，导电剂sp、负极粘结剂cmc、负极粘结剂sbr按照重量比95:1.5:1.5:2称取，匀浆之后涂覆在4.5um铜箔上，双面涂布面密度140g/m²，压实密度1.50g/cm³，分条，模切，制得负极片；

将得到的正极片，负极片，使用基膜厚度12um，双面涂胶层厚度2um的涂胶隔膜按照z字形叠片，正极片30层，负极片31层，将叠好的电芯热压，热压温度90℃，压力5kg/cm²，时间120s，将热压后的叠芯置于铝塑膜中，经过注液、化成、分容，得到所述锂离子电池。

将所得的锂离子电池在常温状态下，1c充放电，电压区间3.6～2.8v，循环8350周，容量保持率为83％。

上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片和隔膜，所述正极片、负极片、隔膜按照z字形叠片，经热压，装配之后构成所述锂离子电池；

所述正极片包括正极集流体和涂布于所述正极集流体上的正极浆料，所述正极浆料以百分比计包括以下组分：93～96wt％正极活性材料、2～3wt％导电剂和2～4wt％正极粘结剂；

所述负极片包括负极集流体和涂布于所述负极集流体上的负极浆料，所述负极浆料以百分比计包括以下组分：94.5～96.5wt％负极活性材料、1～2wt％导电剂和2.5～3.5wt％负极粘结剂。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料为磷酸铁锂，其平均粒径为0.5～1.0um；所述负极活性材料为石墨。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述导电剂选自sp、ks-6、cnt中的一种或几种；所述正极粘结剂为pvdf，正极溶剂为nmp；所述负极粘结剂为cmc、sbr，负极溶剂为去离子水。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述隔膜为双面涂胶隔膜，包括基膜和涂胶层，所述基膜的厚度为12～16um，所述涂胶层的厚度为2～4um。

5.如权利要求1～4任意一项所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1.正极片的制备：按照百分比93～96wt％∶2～3wt％：2～4wt％称取正极活性材料、导电剂和正极粘结剂，并与正极溶剂混合得到正极浆料；

将分散均匀的正极浆料涂覆在铝箔上，烘干、辊压、分条、模切，制得所述正极片；

s2.负极片的制备：按照百分比94.5～96.5wt％∶1～2wt％∶2.5～3.5wt％称取负极活性材料、导电剂和负极粘结剂，并与负极溶剂混合得到负极浆料；

将分散均匀的负极浆料涂覆在铜箔上，烘干、辊压、分条、模切，制得所述负极片；

s3.将s1正极片，s2负极片与双面涂胶隔膜按照z字形叠片，将叠片之后的电芯进行热压，将热压之后的电芯置于铝塑膜中，经过注液、化成、分容，得到锂离子电池。

6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述正极片双面面密度为280～320g/m²，负极片双面面密度为140～160g/m²，所述正极片的压实密度2.20～2.40g/cm³，负极片压实密度1.48～1.52g/cm³。

7.根据权利要求5所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述z字形叠片正极片的层数：27～29层，负极片的层数30～32层。

8.根据权利要求5所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，热压工艺的参数：温度90～100℃，压力3～5kg/cm²，时间60～120s。

技术总结
本发明属于锂离子技术领域，具体涉及一种锂离子电池，正极片、负极片、隔膜按Z字形叠片，经热压、装配构成所述锂离子电池，正极片包括正极浆料，正极浆料以百分比计包括以下组分：93～96wt％正极活性材料、2～3wt％导电剂和2～4wt％正极粘结剂；负极片包括负极浆料，负极浆料以百分比计包括以下组分：94.5～96.5wt％负极活性材料、1～2wt％导电剂和2.5～3.5wt％负极粘结剂。本发明降低了正负极涂布面密度和压实密度，对涂胶隔膜进行热压，增加了正负极片和隔膜对电解液的润湿性和保液性，使磷酸铁锂电池在长期循环过程中保持富液状态，延长了其循环寿命。

技术研发人员：查惟伟;叶清;张磊;樊海英;周建中;李明钧;张萍
受保护的技术使用者：天能帅福得能源股份有限公司
技术研发日：2021.01.14
技术公布日：2021.05.28