一种宽温域高倍率锂离子电池及其制备方法与流程

本发明属于锂离子电池，具体涉及一种宽温域高倍率锂离子电池及其制备方法。

背景技术：

1、由于化石能源不可再生性和环境污染问题，清洁能源的利用是当前最前沿、最核心的全球问题。由于清洁能源在生产中通常不具连续性，如太阳能、风能，较受制于地域和天气，因此能源储存技术是清洁能源及其产业中不可或缺的关键技术。以锂离子电池和超级电容器为代表的电化学储能技术广泛应用于信息、能源、交通等领域，被称为是有可能改变世界(能源)格局的突破性技术，它们在电动汽车、智能电网中的应用备受瞩目。

2、锂离子电池除具有高能量密度外，还具备无记忆效应、自放电小等优点，成为电动自行车、电动汽车用动力电池的首选。但目前的锂离子电池倍率性能一般较差(仅3c)，使得充放电时间过长。低倍率导致电池大电流功放能力差，电动汽车难以获得加速、爬坡等大电流动力驱动功能；大电流承受能力差还会加剧电源释放大电流时的热失控安全风险，并直接导致电池实际寿命的锐减。

3、目前市场上的高倍率锂离子电池具有快速充放电性能，但是受限于环境温度，限制或丧失其使用性能，无法发挥作用，特别是在高温和低温市场环境无法通用。

技术实现思路

1、为了解决现有锂离子电池环境适应性的不足，本发明提供了一种宽温域高倍率锂离子电池及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明的一个方面提供了一种宽温域高倍率锂离子电池，包括由正极片、隔膜、负极片依次叠放而成的电池单片，若干个电池单片点焊并联为一电池单包，所述电池单包设置在电池外壳内部并且所述电池外壳内部填充有电解液，所述若干个电池单片均侵入在所述电解液中，其中，

3、所述正极片包括正极集流体和正极膜，所述正极膜涂布在所述正极集流体表面，所述正极膜的原料为正极混合浆料，所述正极混合浆料包括预定比例的镍钴锰酸锂、丙烯酸多元共聚的水性粘结剂和混合导电剂；

4、所述负极片包括负极集流体和负极膜，所述负极膜涂布在所述负极集流体表面，所述负极膜的原料为负极混合浆料，所述负极混合浆料包括预定比例的石墨、丙烯酸多元共聚的水性粘结剂和混合导电剂。

5、在本发明的一个实施例中，所述正极混合浆料包括质量百分比为93.5-94.5％的镍钴锰酸锂、质量百分比为2-2.5％的丙烯酸多元共聚的水性粘结剂以及质量百分比为3.5-4％的混合导电剂，所述镍钴锰酸锂为包覆纳米磷酸铝钛锂的镍钴锰酸锂。

6、在本发明的一个实施例中，所述负极混合浆料包括质量百分比为95-96.5％的石墨、质量百分比为2-3％的混合导电剂、质量百分比为1.5-2％的丙烯酸多元共聚的水性粘结剂；所述石墨中d50粒径为4-6um，比表面积为2-4㎡/g。

7、在本发明的一个实施例中，所述正极集流体为涂布有纳米导电炭的铝箔，所述负极集流体为涂布有纳米导电炭的铜箔。

8、在本发明的一个实施例中，所述电解液包括质量百分比为15-16％的六氟磷酸锂、质量百分百为74-85％的溶剂以及质量百分比为2-5％的添加剂。

9、在本发明的一个实施例中，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和聚碳酸酯；所述添加剂包括全氟烷氧基树脂、亚安基三氮并五苯和含硼化合物。

10、本发明的另一方面提供了一种宽温域高倍率锂离子电池的制备方法，用于制备上述实施例中任一项所述的宽温域高倍率锂离子电池，所述制备方法包括：

11、s1：利用包覆纳米级磷酸铝钛锂的镍钴锰酸锂、丙烯酸多元共聚的水性粘结剂和混合导电剂形成正极混合浆料，并将所述正极混合浆料涂布在正极集流体上以形成正极大片；

12、s2：利用石墨、混合导电剂和丙烯酸多元共聚的水性粘结剂形成负极混合浆料，并将所述负极混合浆料涂布在负极集流体上以形成负极大片；

13、s3：将所述正极大片和所述负极大片分别进行辊压处理；

14、s4：将辊压处理后的正极大片和负极大片分别进行模切，形成正极小片和负极小片；

15、s5：对所述正极小片和所述负极小片，按照叠片-焊接极耳-装配-烘烤-注液-化成-分容-老化工序，制备成宽温域高倍率锂离子电池。

16、在本发明的一个实施例中，所述s1包括：

17、将丙烯酸多元共聚的水性粘结剂按照10％～12％的固含量加入去离子水，进行搅拌分散并静置形成胶液；将混合导电剂和包覆纳米级磷酸铝钛锂的镍钴锰酸锂预混合后，导入所述胶液中，进行搅拌和分散后形成正极混合浆料，其中，所述丙烯酸多元共聚的水性粘结剂、所述包覆纳米级磷酸铝钛锂的镍钴锰酸锂和所述混合导电剂的质量百分比分别为：2-2.5％、93.5-94.5％和3.5-4％；

18、将制备的正极混合浆料均匀涂布在正极集流体表面，并在135-140℃温度下采用干燥循环风烘烤，得到正极大片，其中，涂布面密度为220-240g/㎡。

19、在本发明的一个实施例中，所述s2包括：

20、将丙烯酸多元共聚的水性粘结剂按照10-12％的固含量加入去离子水，进行搅拌分散并静置形成胶液；将石墨和混合导电剂按照比例预混合后导入所述胶液，进行搅拌和分散后形成负极混合浆料，其中，所述丙烯酸多元共聚的水性粘结剂、所述石墨和所述混合导电剂的质量百分比分别为：1.5-2％、95-96.5％和2-3％；

21、将所述负极混合浆料均匀涂布在负极集流体上，并在130-135℃温度下采用干燥循环风烘烤，得到负极大片，其中，涂布面密度为150-160g/㎡。

22、在本发明的一个实施例中，在所述s3中，所述正极大片的压实密度为3.5-3.6g/㎡，所述负极大片的压实密度为1.5-1.6g/㎡。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果有：

24、1、本发明提供了一种宽温域高倍率锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液。正极片由正极集流体和正极混合浆料(正极膜)组成。负极片由负极集流体和负极混合浆料(负极膜)组成。本发明还公布了该宽温域高倍率锂离子电池的制备方法，通过使用丙烯酸多元共聚的水性粘结剂和干法搅拌工艺及后期螺旋分散工艺，使得电池的正极片和负极片有着极低的内阻，以及更好的宽温域属性，有助于锂离子电池在高温和低温环境中依然有着优良的倍率性能。

25、2、本发明通过镍钴锰酸锂表面包覆磷酸铝钛锂，能够提高材料离子电导率，同时有效降低电极间的接触内阻，从而提高离子进出材料的扩散速率，实现大倍率充放电和低温性能；通过正负极集流体涂覆纳米导电炭，可以实现更好的浆料粘结性和电子移动速率，有助于更好的实现倍率充放性能，减少极化内阻；电解液中高介电常数环状碳酸脂及线性羧酸酯类溶剂，能够更好的维持电池在高低温条件下稳定性，同时添加剂全氟烷氧基树脂、亚安基三氮并五苯和含硼化合物能更好辅助电池负极表面成膜的均匀与稳定，从而保证电池在高温和低温环境中有着更稳定的sei膜(solid electrolyte interface，固体电解质界面膜)，实现高温和低温下更好的放电性能。

26、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。