一种基于钛酸锂的锂离子电池负极材料及其制备方法_2

文档序号:9669477阅读:来源:国知局
03包覆物后高速搅拌4h,并以5rpm的公转速度,150 rpm的自转速度搅拌2h,整个浆料搅拌过程均在温度20°C、真空度< _85KPa的条件下进行,得到的正极浆料过150目筛1次;
步骤2)将2.5wt%的羧甲基纤维素钠加入去离子水中,搅拌5h形成透明胶液,搁置12h后,加入导电碳黑(SP) 2wt%和导电石墨(KS-6) 2wt%搅拌2,再加入92wt%的钛酸锂搅拌6,最后加入1.5wt%的丁苯橡胶以15rpm的公转速度,1200 rpm的自转速度搅拌lh,并以5rpm的公转速度,150 rpm的自转速度搅拌2h,整个浆料搅拌过程均在温度20°C、真空度(-85KPa的条件下进行,得到的水系浆料过150目筛1次;
步骤3)将正极浆料间隙涂布于20 μ m厚的铝箔上,并于90°C温度下烘干制得正极带,负极浆料间隙涂布于12 μπι厚的铜箔上,并于95°C温度下烘干制得负极带;
步骤4)将正极带滚压、裁切后制成厚度与面积分别为0.126mm、123*75mm2的正极片;负极带滚压、裁切后制成厚度与面积分别为0.298mm、125*77 mm 2的负极片;
步骤5)将正极片和负极片在95°C真空条件下烘烤8小时。
[0020]步骤6)将正极片和负极片与隔膜按照外层隔膜、负极、内层隔膜、正极的“Z”字型叠片方式构成电芯,所述隔膜的厚度为20 μπι ;
步骤7)将焊接后电芯装入冲好的铝塑膜壳体内,并热封顶部与侧部,不封气带侧;步骤8)将电芯在真空85°C条件下烘烤4h,然后注入电解液,热封气带侧;采用夹挤方式对电池化成,化成流程为:0.02C充电30min,0.1C充电90min,0.2C充电3.3V,然后对电池进行除气、热封、裁边;分容流程为:0.5C恒流充电至3.3V,在3.3V恒压下充电至截止电流彡0.05C,然后以0.5C放电到2.4V。
[0021]得到正极浆料涂层单面面密度为190g/m2,压实密度3.5g/cm3 ;负极浆料涂层单面面密度为210g/m2,压实密度为1.5g/cm3,所述正极浆料涂层与水系负极浆料涂层面密度大于1:1.1。
[0022]电解液为添加氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯的碳酸酯类溶剂电解液;
通过上述设计得到电池为3.5Ah-3.0V软包装,注液量15.5±0.5g,电池充放电电压范围2.4V~3.3V,1C放电容量> 3.5Ah,电池10C放电容量占1C放电容量的97.6%,常温1C充放循环1900次后容量保持率为87.2% ;能量密度为709Wh/Kg。1CU0C放电曲线如图2所示,电池常温1C循环曲线如图3所示。
[0023]实施例2:采用基于钛酸锂的锂离子电池负极材料制备的电池,包括铝塑膜壳体、正极耳1、负极耳2及极耳胶3,铝塑膜壳体4内由电芯5及电解液构成,所述的电芯5包括正极片、隔膜和负极片;如图1所示;
正极包括集流体铝箔、铝箔表面均匀涂覆的活性物质、粘接剂以及导电剂;
负极包括集流体铜箔,铜箔表面均匀涂覆的活性物质,粘接剂以及导电剂; 正极浆料涂层配料及固含量与实施案例1相同;
油系负极浆料涂层由以下材料配比而成:钛酸锂(Li4Ti5012):导电碳黑(SP):导电石墨(KS-6):粘结剂(PVDF) =92.5wt%:1.5wt%:1.5wt%:4.5wt%,草酸质量为浆料总质量的2%,溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP),负极固含量45%。
[0024]采用基于钛酸锂的锂离子电池负极制备方法,通过以下步骤:
步骤1)将聚偏氟乙烯4wt%加入N-甲基吡咯烷酮中,搅拌9h后形成透明胶液,然后加入导电炭黑(SP) 2.5wt%和碳纳米管(CNT) 1.5wt%后搅拌2.5h,最后加入92wt%的镍锰酸锂的A1203包覆物后高速搅拌4.5h,并以5rpm的公转速度,150 rpm的自转速度搅拌2h,整个浆料搅拌过程均在温度25°C、真空度< _85KPa的条件下进行,得到的正极浆料过150目筛2次;
步骤2)将4.5wt%的聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮中,搅拌7~8h形成透明胶液,搁置10h后,加入导电碳黑(SP) 1.5wt%和导电石墨(KS-6) 1.5wt%搅拌2h,再加入92.5wt%的钛酸锂搅拌9h,最后加入2wt %的草酸,并以5rpm的公转速度,150 rpm的自转速度搅拌2h,整个浆料搅拌过程均在温度20°(:、真空度< -85KPa的条件下进行,得到的油系浆料过150目筛2次。
[0025]步骤3)将正极浆料间隙涂布于20 μ m厚的铝箔上,并于95°C温度下烘干制得正极带,负极浆料间隙涂布于12 μπι厚的铜箔上,并于100°C温度下烘干制得负极带;
步骤4)将正极带滚压、裁切后制成厚度与面积分别为0.130mm、123*75mm2的正极片;负极带滚压、裁切后制成厚度与面积分别为0.294mm、125*77 mm 2的负极片;
步骤5)将正极片和负极片在95°C真空条件下烘烤9小时。
[0026]步骤6)将正极片和负极片与隔膜按照外层隔膜、负极、内层隔膜、正极的“Z”字型叠片方式构成电芯,所述隔膜的厚度为22 μπι ;
步骤7)将焊接后电芯装入冲好的铝塑膜壳体内,并热封顶部与侧部,不封气带侧;步骤8)将电芯在真空85°C条件下烘烤4h,然后注入电解液,热封气带侧;采用夹挤方式对电池化成,化成流程为:0.02C充电30min,0.1C充电90min,0.2C充电3.3V,然后对电池进行除气、热封、裁边;分容流程为:0.5C恒流充电至3.3V,在3.3V恒压下充电至截止电流彡0.05C,然后以0.5C放电到2.4V。
[0027]正极浆料涂层单面面密度为190g/m2,压实密度3.5g/cm3 ;负极浆料涂层单面面密度为212g/m2,压实密度为1.45g/cm3,,所述正极浆料涂层与负极浆料涂层面密度比大于 1:1.1 ο
[0028]电解液为添加氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯的碳酸酯类溶剂电解液;
所上设计电池为3.5Ah-3.0V软包装,注液量16.5 ±0.5g,电池充放电电压范围2.4V~3.3V,1C放电容量> 3.5Ah,电池10C放电容量占1C放电容量的93.4%,常温1C充放循环1900次后容量保持率为83.2%,能量密度为655Wh/Kg,lC、10C放电曲线如图2所示,电池常温1C循环曲线如图3所示。
[0029]实施例3:采用基于钛酸锂的锂离子电池负极材料制备的电池,包括铝塑膜壳体、正极耳1、负极耳2及极耳胶3,铝塑膜壳体4内由电芯5及电解液构成,所述的电芯5包括正极片、隔膜和负极片;如图1所示;
正极包括集流体铝箔、铝箔表面均匀涂覆的活性物质、粘接剂以及导电剂; 负极包括集流体铜箔,铜箔表面均匀涂覆的活性物质,粘接剂以及导电剂;
正极浆料涂层由以下材料配比而成:镍锰酸锂的A1203包覆物:导电炭黑(SP):碳纳米管(CNT):粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF) =92.5wt%:2wt%:lwt%:4.5wt%,溶剂为N -甲基吡咯烷酮(NMP),正极固含量52% ;
水系负极浆料涂层由以下材料配比而成:钛酸锂(Li4Ti5012):导电碳黑(SP):导电石墨(KS-6):羧甲基纤维素钠(CMC):丁苯橡胶(SBR) =92.5wt%:1.5wt%:1.5wt%:3wt%:
1.5wt%,溶剂为去离子水,负极固含量43%。
[0030]采用基于钛酸锂的锂离子电池负极制备方法,通过以下步骤:
步骤1)将聚偏氟乙烯4.5wt%加入N-甲基吡咯烷酮中,搅拌10h后形成透明胶液,然后加入导电炭黑(SP) 2wt%和碳纳米管(CNT) lwt%后搅拌3h,最后加入92.5被%的镍锰酸锂的A1203包覆物后高速搅拌5h,并以5rpm的公转速度,150 rpm的自转速度搅拌2h,整个浆料搅拌过程均在温度35°C、真空度< _85KPa的条件下进行,得到的正极浆料过150目筛2次;
步骤2)将3wt%的羧甲基纤维素钠加入去离子水中,搅拌5.5h形成透明胶液,搁置20h后,加入导电碳黑(SP) 1.5wt%和导电石墨(KS-6) 1.5wt%搅拌3h,再加入92.5wt%的钛酸锂搅拌7h,最后加入1.5wt%的丁苯橡胶高速搅拌2h,并以5rpm的公转速度,150 rpm的自转速度搅拌2h,整个浆料搅拌过程均在温度30°(:、真空度< -85KPa的条件下进行,得到的水系楽料过150目筛2次;
步骤3)将正极浆料间隙涂布于20 μ m厚的铝箔上,并于115°C温度下烘干制得正极带,负极浆料间隙涂布于12 μπι厚的铜箔上,并于10°C温度下烘干制得负极带;
步骤4)将正极带滚压、裁切后制成厚度与面积分别为0.132mm、123*75mm2的正极片;负极带滚压、裁切后制成厚度与面积分别为0.298mm、125*77 mm 2的负极片;
步骤5)将正极片和负极片在95°C真空条件下烘烤10小时。
[0031]步骤6)将正极片和负极片与隔膜按照外层隔膜、负极、内层隔膜、正极的“Z”字型叠片方式构成电芯,所述隔膜的厚度为25 μπι ;
步骤7)将焊接后电芯装入冲好的铝塑膜壳体内,并热封顶部与侧部,不封气带侧;步骤8)将电芯在真空85°C条件下烘烤4h,然后注入电解液,热封气带侧;采用夹挤方式对电池化成,化成流程为:0.02C充电30min,0.1C充电90min,0.2C充电3.3V,然后对电池进行除气、热封、裁边;分容流程为:0.5C恒流充电至3.3V,在3.3V恒压
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