CN102593518A - 一种锂离子电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池的制备方法，其特点包括以下步骤：首先，制备正极浆料与负极浆料，将硬碳与导电剂在丙酮溶液中搅拌混合并分批加入CMC溶液中并搅拌。接着再向CMC溶液中加入粘接剂SBR，搅拌得到负极浆料。之后，依次进行涂布、干燥、辊压、切片、真空干燥，最终完成电池装配。采用本发明后，磷酸亚铁锂和硬碳材料具有成本低廉，安全性高和环境友好等优点，使用磷酸亚铁锂和硬碳材料做锂离子电池的正负极，能够大大提高了电池的循环寿命。

Description

一种锂离子电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种电池的制备方法，尤其涉及一种锂离子电池的制备方法。
背景技术
锂离子电池的性能与锂离子电池材料的性能密切相关。因此锂离子电池的发展历程伴随着电池材料的革新与突破，具体包括正、负极材料，电解液，隔膜等，其中正、负极材料和电解液对电池的影响最大，也是锂离子电池研究的重点。
目前商品化的锂离子电池大部分以钴酸锂材料为正极，石墨化碳材料为负极。随着信息技术的发展，以笔记本电脑、移动电话等为代表的便携式设备不断小型化，智能化，要求其电源更加高比容量化。此外，电动汽车等领域要求动力型电池必须具有高比容量、低成本和高安全性。以钴酸锂材料为正极，石墨化碳材料为负极的锂离子电池已经不能满足上述发展的要求了。
由于采用纯钴酸锂做正极的锂离子电池存在安全性不高等一些问题，所以选择一种更加优良的正极材料是必然的。磷酸亚铁锂因具有比容量高、循环寿命长、结构稳定、原料丰富、安全性好和环境友好等优点，被认为是最有应用潜力的新型锂离子电池正极材料。
硬碳是指难石墨化碳，是高分子聚合物的热解碳。研究发现，硬碳材料均具有比容量高、循环性能好、造价低等特点。结合正负极材料的特点，所以本发明采用磷酸亚铁锂和硬碳做正负极组成锂离子电池。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种锂离子电池的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种锂离子电池的制备方法，其包括以下步骤：步骤①，制备正极浆料，取78～82％重量百分比的正极活性物磷酸亚铁锂，10～15％重量百分比的Super P～Li作为导电剂，1～3％重量百分比的增稠剂，1～3％重量百分比的粘接剂；将磷酸亚铁锂与导电剂在丙酮溶液中搅拌分散1小时后烘干，得到其混合物，将增稠剂CMC(羧甲基纤维素钠)用去离子水溶解，然后将所述混合物分批加入CMC溶液中并搅拌约1～2小时；接着再向CMC溶液中加入粘接剂SBR(丁苯橡胶)，搅拌2～4小时得到正极浆料。步骤②，制备负极浆料，取90～95％重量百分比的硬碳、0.5～1.5％重量百分比的导电剂、1～3％重量百分比的增稠剂、1～3％重量百分比的粘接剂；将硬碳与导电剂在丙酮溶液中搅拌分散1小时后烘干，得到其混合物，将增稠剂CMC用去离子水溶解，然后将所述混合物分批加入CMC溶液中并搅拌约1～2小时；接着再向CMC溶液中加入粘接剂SBR(丁苯橡胶)，搅拌2～4小时得到负极浆料。步骤③，涂布，用规格为200μm的涂布器，将正极浆料涂于铝箔上，构成正极片；用规格为150μm涂布器将负极浆料涂于铜箔上，构成负极片。步骤④，干燥，将正极片与负极片放于烘箱中进行干燥。步骤⑤，辊压，将干燥好的各个极片通过辊压机上的辊压得到表面光滑的极片。步骤⑥，切片，用打片机将正极片与负极片切成直径为16mm的圆形极片。步骤⑦，真空干燥，将切好的极片于100℃的真空干燥箱中真空干燥。步骤⑧，电池装配，将极片于充满氩气手套箱中装配成所需类型的电池。
上述的一种锂离子电池的制备方法，其中：制备正极浆料时，所述混合物分为三个批次加入CMC溶液中，搅拌1.5小时；制备负极浆料时，所述混合物分为三个批次加入CMC溶液中，搅拌1.5小时。
进一步地，上述的一种锂离子电池的制备方法，其中：制备正极浆料时，向CMC溶液中加入粘接剂SBR后，搅拌3小时得到正极浆料；制备负极浆料时，向CMC溶液中加入粘接剂SBR后，搅拌3小时得到正极浆料。
更进一步地，上述的一种锂离子电池的制备方法，其中：步骤④所述的干燥环境为，在75℃下干燥1.5小时。
更进一步地，上述的一种锂离子电池的制备方法，其中：步骤⑦所述的干燥时间为12小时。
更进一步地，上述的一种锂离子电池的制备方法，其中：步骤⑧所述的所需类型的电池为2025型号纽扣电池，并用封口机将纽扣电池封口；或是为方形电池，或是为软包装电池，或是为圆柱形电池。
再进一步地，上述的一种锂离子电池的制备方法，其中：所述的2025型号纽扣电池两极之间设有电解液，其为溶于碳酸乙烯酯(EC)和二甲基碳酸酯(DMC)的六氟磷酸锂(LiPF6)混合溶液。
本发明技术方案的优点主要体现在：磷酸亚铁锂和硬碳材料具有成本低廉，安全性高和环境友好等优点，使用磷酸亚铁锂和硬碳材料做锂离子电池的正负极，能够大大提高了电池的循环寿命。
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
具体实施方式
一种锂离子电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：首先，制备正极浆料。具体来说，取78～82％重量百分比的正极活性物磷酸亚铁锂，10～15％重量百分比的导电剂，1～3％重量百分比的增稠剂，1～3％重量百分比的粘接剂；将磷酸亚铁锂与导电剂在丙酮溶液中搅拌分散1小时后烘干，得到其混合物，将增稠剂CMC(羧甲基纤维素钠)用去离子水溶解，然后将所述混合物分批加入CMC溶液中并搅拌约1～2小时；接着再向CMC溶液中加入粘接剂SBR(丁苯橡胶)，搅拌2～4小时得到正极浆料。
接着，进行负极浆料的制备，取90～95％重量百分比的硬碳、0.5～1.5％重量百分比的导电剂、1～3％重量百分比的增稠剂、1～3％重量百分比的粘接剂；将硬碳与导电剂在丙酮溶液中搅拌分散1小时后烘干，得到其混合物，将增稠剂CMC用去离子水溶解，然后将所述混合物分批加入CMC溶液中并搅拌约1～2小时。接着再向CMC溶液中加入粘接剂SBR(丁苯橡胶)，搅拌2～4小时得到负极浆料。
之后，进行涂布：用规格为200μm的涂布器，将正极浆料涂于铝箔上，构成正极片；用规格为150μm涂布器将负极浆料涂于铜箔上，构成负极片。
然后，将正极片与负极片放于烘箱中进行干燥。随后，将干燥好的各个极片通过辊压机上的辊压得到表面光滑的极片。紧接着，用打片机将正极片与负极片切成直径为16mm的圆形极片。
之后，将切好的极片于100℃的真空干燥箱中真空干燥。最终将极片于充满氩气手套箱中装配成所需类型的电池。
就本发明一较佳的实施方式来看，为了提升浆料的品质，制备正极浆料时，所述混合物分为三个批次加入CMC溶液中，搅拌1.5小时；制备负极浆料时，所述混合物分为三个批次加入CMC溶液中，搅拌1.5小时。制备正极浆料时，向CMC溶液中加入粘接剂SBR后，搅拌3小时得到正极浆料；制备负极浆料时，向CMC溶液中加入粘接剂SBR后，搅拌3小时得到正极浆料。同时为了提高干燥的品质，本发明采用的干燥环境为，在75℃下干燥1.5小时，干燥时间为12小时。
并且，结合现有的常见电池类型来看，所需类型的电池为2025型号纽扣电池，并用封口机将纽扣电池封口；或是为方形电池，或是为软包装电池，或是为圆柱形电池。具体来说，所述的2025型号纽扣电池两极之间设有电解液，其为溶于碳酸乙烯酯(EC)和二甲基碳酸酯(DMC)的六氟磷酸锂(LiPF6)混合溶液。
当然，考虑到提升整个电池的质量品质，可以在制造完成后将纽扣电池放置于1C、2C、5C、10C条件下充放电测试。具体来说，将电池于不同的电流密度下进行充放电测试其相对于活性物质的电流密度分别为140mA/g(～1C)、250mA/g(～2C)、550mA/g(～5C)、700mA/g(～10C)，每次在大倍率测试前都先在30mA/g(0.2C)先循环2次使电池形成较好的SEI膜利于后面的大倍率测试。
通过上述的文字表述可以看出，采用本发明后，磷酸亚铁锂和硬碳材料具有成本低廉，安全性高和环境友好等优点，使用磷酸亚铁锂和硬碳材料做锂离子电池的正负极，能够大大提高了电池的循环寿命。

Claims (7)

1.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤①，制备正极浆料，取78～82％重量百分比的正极活性物磷酸亚铁锂，10～15％重量百分比的导电剂，1～3％重量百分比的增稠剂，1～3％重量百分比的粘接剂；将磷酸亚铁锂与导电剂在丙酮溶液中搅拌分散1小时后烘干，得到其混合物，将增稠剂CMC用去离子水溶解，然后将所述混合物分批加入CMC溶液中并搅拌约1～2小时；接着再向CMC溶液中加入粘接剂SBR，搅拌2～4小时得到正极浆料；
步骤②，制备负极浆料，取90～95％重量百分比的硬碳、0.5～1.5％重量百分比的导电剂、1～3％重量百分比的增稠剂、1～3％重量百分比的粘接剂；将硬碳与导电剂在丙酮溶液中搅拌分散1小时后烘干，得到其混合物，将增稠剂CMC用去离子水溶解，然后将所述混合物分批加入CMC溶液中并搅拌约1～2小时；接着再向CMC溶液中加入粘接剂SBR，搅拌2～4小时得到负极浆料；
步骤③，涂布，用规格为200μm的涂布器，将正极浆料涂于铝箔上，构成正极片；用规格为150μm涂布器将负极浆料涂于铜箔上，构成负极片；
步骤④，干燥，将正极片与负极片放于烘箱中进行干燥；
步骤⑤，辊压，将干燥好的各个极片通过辊压机上的辊压得到表面光滑的极片；
步骤⑥，切片，用打片机将正极片与负极片切成直径为16mm的圆形极片；
步骤⑦，真空干燥，将切好的极片于100℃的真空干燥箱中真空干燥；
步骤⑧，电池装配，将极片于充满氩气手套箱中装配成所需类型的电池。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于：制备正极浆料时，所述混合物分为三个批次加入CMC溶液中，搅拌1.5小时；制备负极浆料时，所述混合物分为三个批次加入CMC溶液中，搅拌1.5小时。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于：制备正极浆料时，向CMC溶液中加入粘接剂SBR后，搅拌3小时得到正极浆料；制备负极浆料时，向CMC溶液中加入粘接剂SBR后，搅拌3小时得到正极浆料。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于：步骤④所述的干燥环境为，在75℃下干燥1.5小时。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于：步骤⑦所述的干燥时间为12小时。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于：步骤⑧所述的所需类型的电池为2025型号纽扣电池，并用封口机将纽扣电池封口；或是为方形电池，或是为软包装电池，或是为圆柱形电池。
7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述的2025型号纽扣电池两极之间设有电解液，其为溶于碳酸乙烯酯(EC)和二甲基碳酸酯(DMC)的六氟磷酸锂(LiPF6)混合溶液。
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