CN102569870A - 多元素纳米钒动力电池 - Google Patents

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王晓东
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Tianjin Sinoma Engineering Research Center Co., Ltd.
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Abstract

本发明公开了一种多元素纳米钒动力电池，包括电池壳体，包覆于电池壳体内的电极组以及电解液；电极组由多个正、负极片以及隔膜，按依次为隔膜、正极片、隔膜、负极片的叠合顺序叠合而成；其特征在于，所述正极片上涂布的正极材料组合物，按重量百分比计，包括以下组分：正极活性物质90％-96％；粘结剂1％-5％；导电剂1％-7％。本发明所提供的一种多元素纳米钒动力电池，由于所述正极片上涂布的正极材料组合物，按重量百分比计，包括以下组分：正极活性物质90％-96％；粘结剂1％-5％；导电剂1％-7％，大大提高了多元素纳米钒动力电池比能量、容量、安全性，同时还延长了多元素纳米钒动力电池的使用寿命。

Description

多元素纳米钒动力电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种多元素纳米钒动力电池。 
背景技术
目前，市面上的电池种类繁多，如一次电池、二次充电电池，又如铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂电池。这些电池被广泛应用到电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车上。但这些电池的容量小、功率低、效率低，需采用多块电池并联及串联的方式提高功率和容量，以达到延长电池的使用时间。但是同一种电池中的每个电池都存在一定的差异，多个电池的组合对电池性能产生较大影响，降低电池的使用寿命。 
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多元素纳米钒动力电池，提高多元素纳米钒动力电池功率和容量，延长多元素纳米钒动力电池的使用寿命。 
本发明提出一种多元素纳米钒动力电池，包括电池壳体，包覆于电池壳体内的电极组以及电解液；电极组由多个正、负极片以及隔膜，按依次为隔膜、正极片、隔膜、负极片的叠合顺序叠合而成；其特征在于，所述正极片上涂布的正极材料组合物，按重量百分比计，包括以下组分：正极活性物质90％-96％；粘结剂1％-5％；导电剂1％-7％。 
优选地，所述正极活性物质为91％-94％，所述粘结剂为2％-4％，为导电剂2％-5％。 
优选地，所述正极活性物质为93％，所述粘结剂为3％，为导电剂4％。 
优选地，所述正极活性物质包括以下组分的一种或两种： 
镍钴锰酸锂、五氧化二钒。 
优选地，所述导电剂包括以下组分的一种或多种： 
导电炭黑、导电石墨、鳞片石墨、钒纳米。 
优选地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。 
优选地，所述负极片上涂布的负极材料组合物，按重量百分比计，包括以下组分：负极活性物质90％-94％；导电剂1％-5％；粘结剂1％-4％；增稠剂0％-3％。 
优选地，所述负极活性物质为91％-93％，所述导电剂为2％-4％，为粘结剂2％-3％，增稠剂为1％-2％。 
优选地，所述负极活性物质为93％，所述导电剂为3％，为粘结剂2.5％，增稠剂为1.5％。 
优选地，所述负极活性物质包括以下组分的一种或多种：人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硬碳材料； 
所述导电剂包括以下组分的一种或多种：导电石墨、碳纳米管； 
所述粘结剂为丁苯橡胶； 
所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。 
本发明所提供的一种多元素纳米钒动力电池，包括电池壳体，包覆于电池壳体内的电极组以及电解液；电极组由多个正、负极片以及隔膜，按依次为隔膜、正极片、隔膜、负极片的叠合顺序叠合而成；由于所述正极片上涂布的正极材料组合物，按重量百分比计，包括以下组分：正极活性物质90％-96％；粘结剂1％-5％；导电剂1％-7％，大大提高了多元素纳米钒动力电池比能量、容量、安全性，同时还延长了多元素纳米钒动力电池的使用寿命。 
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。 
实施例1 
多元素纳米钒动力电池的制备 
本实施例中所涉及的组分含量按表1指定的含量给定。 
一、正极混合浆料的制备 
①、将导电剂和正极活性物质混合均匀形成第一混合物； 
②、将粘结剂：聚偏氟乙烯加入装有溶剂的搅拌机中，然后置于45-55温度环境下真空搅拌2-3小时，形成第二混合物； 
③、向所述第二混合物中加入所述第一混合物，然后置于25-35温度环境下真空搅拌6-8小时形成第三混合物； 
④、将上述第三混合物过150目筛1-2次，获得正极混合浆料。 
二、负极混合浆料的制备 
①、将增稠剂加入装有溶剂的搅拌机中，搅拌3-5小时，形成第一混合物； 
②、将在第一混合物中加入导电剂，搅拌2-4小时，形成第二混合物； 
③、向步骤三获得的混合物依次加入负极活性物质和粘结剂，搅拌1-2小时，形成第三混合物； 
④、将上述第三混合物过150目筛2-3次，获得负极混合浆料。 
三、正、负极片涂布：采用间隙式的涂布方式，根据正、负极片的设计要求预留极耳位，将正极混合浆料涂布于正极片上下表面；将负极混合浆料涂布于负极片上下表面。所述正极片为13～25um厚的铝箔，所述负极片为8-15μm厚的铜箔。涂布完毕后，正、负极片在烘烤状态烘干，或在常温常压状态下晾干，烘干或晾干后，正负极片上下表面即为正极材料组合物、负极材料组合物，其内部的溶剂将全部挥发完全。 
四、将烘干或晾干的正、负极片进行辊压处理。其中正极片上下表面上的正极材料组合物的压实密度为2.5～3.9g/cm3，其中负极片上下表面上的正极材料组合物的压实密度为1.3～1.6g/cm3。 
五、根据设计好的正、负极片尺寸规格，对已辊压处理的正负极片分切成多个所述尺寸规格的正、负极片。 
六、将分切后的每个所述尺寸规格的正负极片置于真空环境下进行烘烤处理。 
七、提供用于隔离正极片和负极片的隔膜，按依次为隔膜、负极片、隔膜、正极片、隔膜...叠合顺序，将正、负极片以及隔膜进行叠合处理，形成电池芯。所述隔膜厚度为25um～40um。 
八、根据电池设计要求把电池芯中的正、负极极耳焊接于正、负极片的预留集流体上，采用纤维密封胶对极耳进行密封，采用超声波的方式焊正负极极耳，并采用铆钉加以固定。 
九、提供冲好的电池壳体，将电池芯装入所述电池壳体，并在设定的温度、时间、压力条件下，对电池壳体的一侧进行密封，密封材料可以为铝塑 复合膜。 
十、将装入电池壳体的电池芯置于真空条件下烘烤。 
十一、向在装有电池芯的电池壳体中注入电解液，然后热封电池壳体的另一侧。 
十二、采用夹具对电池进行化成处理和分容处理，化成处理的工艺流程为：①0.02C充电2.5小时，②0.1C充电2.5小时，③0.2C充电3小时，④对电池进行除气、热封、裁边、整形。电池分容处理的工艺流程为：①0.5C恒流充到4.2V，②在4.2V下恒流恒压充电，截止电流为0.04C，③以0.5C放电到2.75V。至此多元素纳米钒动力电池则制作完成。 
对本实施例制备所得的多元素纳米钒动力电池进行性能测量，测量结果参见表1。 
实施例2 
按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤，制得多元素纳米钒动力电池。对本实施例制备得到的多元素纳米钒动力电池进行性能测试，测量结果参见表1。 
实施例3 
按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤，制得多元素纳米钒动力电池。对本实施例制备得到的多元素纳米钒动力电池进行性能测试，测量结果参见表1。 
实施例4 
按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤，制得多元素纳米钒动力电池。对本实施例制备得到的多元素纳米钒动力电池进行性能测试，测量结果参见表1。 
实施例5 
按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤，制得多元素纳米钒动力电池。对本实施例制备得到的多元素纳米钒动力电池进行性能测试，测量 结果参见表1。 
实施例6 
按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤，制得多元素纳米钒动力电池。对本实施例制备得到的多元素纳米钒动力电池进行性能测试，测量结果参见表1。 
实施例7 
按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤，制得多元素纳米钒动力电池。对本实施例制备得到的多元素纳米钒动力电池进行性能测试，测量结果参见表1。 
从上述7个实施例所制备的多元素纳米钒动力电池的性能测试数据可以看出，本发明所提供的多元素纳米钒动力电池，比能量高、容量大、使用寿命长、安全性好。 
应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 
表1 
Figure DEST_PATH_GDA0000138688240000061

Claims (10)

1.一种多元素纳米钒动力电池，其特征在于，包括电池壳体，包覆于电池壳体内的电极组以及电解液；电极组由多个正、负极片以及隔膜，按依次为隔膜、正极片、隔膜、负极片的叠合顺序叠合而成；其特征在于，所述正极片上涂布的正极材料组合物，按重量百分比计，包括以下组分：正极活性物质90％-96％；粘结剂1％-5％；导电剂1％-7％。
2.根据权利要求1所述的多元素纳米钒动力电池，其特征在于，
所述正极活性物质为91％-94％，所述粘结剂为2％-4％，为导电剂2％-5％。
3.根据权利要求1所述的多元素纳米钒动力电池，其特征在于，
所述所述正极活性物质为93％，所述粘结剂为3％，为导电剂4％。
4.根据权利要求1至3任一项所述的多元素纳米钒动力电池，其特征在于，所述正极活性物质包括以下组分的一种或两种：
镍钴锰酸锂、五氧化二钒。
5.根据权利要求1至3任一项所述的多元素纳米钒动力电池，其特征在于，
所述导电剂包括以下组分的一种或多种：
导电炭黑、导电石墨、鳞片石墨、钒纳米。
6.根据权利要求1至3任一项所述的多元素纳米钒动力电池，其特征在于，
所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的多元素纳米钒动力电池，所述负极片上涂布的负极材料组合物，按重量百分比计，包括以下组分：负极活性物质90％-94％；导电剂1％-5％；粘结剂1％-4％；增稠剂0％-3％。
8.根据权利要求7所述的多元素纳米钒动力电池，其特征在于，
所述负极活性物质为91％-93％，所述导电剂为2％-4％，为粘结剂2％-3％，增稠剂为1％-2％。
9.根据权利要求8所述的多元素纳米钒动力电池，其特征在于，
所述负极活性物质为93％，所述导电剂为3％，为粘结剂2.5％，增稠剂为1.5％。
10.根据权利要求7至9任一项所述的多元素纳米钒动力电池，其特征在于，
所述负极活性物质包括以下组分的一种或多种：人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硬碳材料；
所述导电剂包括以下组分的一种或多种：导电石墨、碳纳米管；
所述粘结剂为丁苯橡胶；
所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。
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