CN103779573A - 双电层聚合物电池浆料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双电层聚合物电池浆料及其制造方法，该双电层聚合物电池浆料包括LiCoO2+AC、SP、CF-2和PVDF；所述LiCoO2+AC、SP、CF-2和PVDF的质量比为：46：1：1：2。本发明提供的双电层聚合物电池浆料，在传统的锂电池材质LiCoO2+AC中加入了SP、CF-2和PVDF,其中SP即超细碳粉是纳米级的用来做电极材料的导电剂,加入SP后,电池的导电性能大大提高,充电速度加快;PVDF即聚偏氟乙烯具有良好的化学稳定性和电绝缘性能，加入PVDF后,锂电池具有良好的阻燃性能,在使用、贮存和输送时更加安全；CF-2即CF-2型缓蚀剂，它无毒无味，在使用过程中对环境无污染，对人体无危害，环保健康。

Description

双电层聚合物电池浆料及其制造方法
 
技术领域
本发明属于锂电池领域，尤其涉及一种双电层聚合物电池浆料及其制造方法。
 
背景技术
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池，其工作原理依据的反应式为：Li+MnO2=LiMnO2，该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池长期没有得到应用。
经过长时间的发展，现在双电层聚合物电池已经成为了主流。现有技术中双电层聚合物电池的浆料大多为LiCoO2即氧化钴锂+AC即活性炭，此类电池浆料有较好的电化学性能，但采用此种浆料生产的双电层聚合物电池还是以下缺点：充电时间长；循环寿命偏短；使用过程中易发热；串联使用存在单体间电压不均衡问题。
 
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种安全性能高、充电速度快、克容量高的双电层聚合物电池浆料及其制造方法。
为实现上述目的，本发明提供一种双电层聚合物电池浆料，包括LiCoO2+AC、SP、CF-2和PVDF；所述LiCoO2+AC、SP、CF-2和PVDF的质量比为：46：1：1：2。
其中，所述LiCoO2+AC中，LiCoO2与AC的质量比为4：1。
此外，本发明还提供一种上述双电层聚合物电池浆料的制造方法，包括以下几个步骤：
步骤一，首先将PVDF加入到搅拌混合设备，进行搅拌；
步骤二，然后将SP和CF-2同时加入到搅拌混合设备，继续搅拌；
步骤三，最后将LiCoO2+AC加入到搅拌混合设备，继续搅拌。
其中，在所述步骤一中，搅拌时间为3－5小时，搅拌混合设备的公转速度为21－23R/min，分散速度为 50－55R/min 。
其中，在所述步骤二中，搅拌时间为3－6小时 ，搅拌混合设备的公转速度为56－60R/min，分散速度为 42－46R/min 。
其中，在所述步骤三中，搅拌时间为4.5小时，设备公转速度为30－35R/min，分散速度为 42－46R/min。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的双电层聚合物电池浆料，在传统的锂电池材质LiCoO2+AC中加入了SP、CF-2和PVDF, 其中SP即超细碳粉是纳米级的用来做电极材料的导电剂,加入SP后,电池的导电性能大大提高,充电速度加快; PVDF即聚偏氟乙烯具有良好的化学稳定性和电绝缘性能，加入PVDF后,锂电池具有良好的阻燃性能,在使用、贮存和输送时更加安全；CF-2即CF-2型缓蚀剂，它无毒无味，在使用过程中对环境无污染，对人体无危害，环保健康。而且，本发明的双电层聚合物电池浆料中，LiCoO2+AC、SP、CF-2和PVDF的质量比 为46：1：1：2，采用此电池浆料生产的锂电池具有如下安全稳定、充电速度快、污染更小、克容量高和一致性好等优点。
 
附图说明
图1为本发明的双电层聚合物电池浆料的制造方法的结构流程图。
                     
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
请参阅图1，本发明提供的双电层聚合物电池浆料，包括LiCoO2+AC、SP、CF-2和PVDF；LiCoO2+AC、SP、CF-2和PVDF的质量比为：46：1：1：2。
为了测试本发明的双电层聚合物电池浆料的性能，对采用此电池浆料生产的锂电池做了如下实验:
实验一，
实验过程：将该电池在环境温度20℃±5℃，以0.2C5A充电，当电池端电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流小于或等于0.01C5A，停止充电并搁置24h后，用10KG重物对放置在冲击台上的电池自1m高度自由落下，冲击电池。
实验结果：电池发生了形变，但不起火、不爆炸。
实验二，
实验过程：将接有热电偶的电池置于通风橱中，短路其正负极（线路总电阻不大于50mΩ）。试验过程中监视电池温度变化，当温度降至比峰值低约10℃，检验结束。
实验结果:电池不起火、不爆炸，外部温度低于150℃。
实验三，
实验过程：使用锂电池充电分容测试柜对电池用超过2C以上的电流分别对应用了本发明的锂电池和现有技术的锂电池进行测试。
实验结果: 应用了本发明的单块电池充满只要40分钟，串联在一起对其充电30分钟可达90%以上；现有技术的锂电池充电需要4.5小时。
实验四，
实验过程：利用锂电池充电分容测试柜分别检测应用了本发明的锂电池和现有技术的锂电池的克容量。
实验结果: 应用了本发明的锂电池的克容量能达到160mAh；现有技术的锂电池的克容量只有140mAh。
本发明提供的双电层聚合物电池浆料，在传统的锂电池材质LiCoO2+AC中加入了SP、CF-2和PVDF, 其中SP即超细碳粉是纳米级的用来做电极材料的导电剂,加入SP后,电池的导电性能大大提高,充电速度加快; PVDF即聚偏氟乙烯具有良好的化学稳定性和电绝缘性能，加入PVDF后,锂电池具有良好的阻燃性能,在使用、贮存和输送时更加安全；CF-2即CF-2型缓蚀剂，它无毒无味，在使用过程中对环境无污染，对人体无危害，环保健康。
而且，本发明的双电层聚合物电池浆料中，LiCoO2+AC、SP、CF-2和PVDF的质量比 为46：1：1：2，采用此电池浆料生产的锂电池具有如下优点：
第一，安全稳定，重物冲击、碰撞、正负极相连使其短路等，也不会发生爆炸；
第二，充电速度快，使用锂电池充电分容测试柜对电池用超过2C以上的电流对其充电检测，单块电池充满只要30分钟－1小时，串联在一起对其充电30分钟可达90%以上，而传统的电池充电至少需要4－5小时；
第三，污染更小，该锂电池回收后，对其材料激活处理后还可以再次使用，综合成本会大幅降低；
第四，克容量高，该锂电池通过锂电池充电分容测试柜检测克容量能达到160mAh以上,能进一步提升电池容量、缩小体积, 而传统材料的克容量只有138－140mAh；
第五，一致性好，该锂电池的容量范围、电压、内阻分布集中，解决了串、并联组合电池在使用过程中，因单体电池间存在电压、容量等不均衡，而导致电池损坏、不耐用等一系列不良问题的产生。
在本实施例中，LiCoO2+AC组分中，LiCoO2与AC的质量比为4：1。采用LiCoO2+AC制造的锂电池，在可逆性、放电容量、充放电效率和电压稳定方面都具有良好的性能。而经过大量的科学实验，得出LiCoO2与AC的质量比为4：1时，锂电池在可逆性、放电容量、充放电效率和电压稳定等方面的综合性能最佳。
此外，本发明还提供一种双电层聚合物电池浆料制造方法，包括以下几个步骤：
步骤一，首先将PVDF加入到搅拌混合设备，进行搅拌；
步骤二，然后将SP和CF-2同时加入到搅拌混合设备，继续搅拌；
步骤三，最后将LiCoO2+AC加入到搅拌混合设备，继续搅拌。
先加入PVDF，在同时加入SP和CF-2，最后加入LiCoO2+AC，采用此种添加顺序，混合后的浆料性能最为稳定可靠。
具体来说，在步骤一中，搅拌时间为3－5小时，搅拌混合设备的公转速度为21－23R/min，分散速度为 50－55R/min；在步骤二中，搅拌时间为3－6小时，搅拌混合设备的公转速度为56－60R/min，分散速度为 42－46R/min ；在步骤三中，搅拌时间为4.5小时，设备公转速度为30－35R/min，分散速度为 42－46R/min。当然，这属于本发明的最佳实施例，本发明的工艺参数并不仅限于此，也能在给定值的上下浮动。
按混合后的浆料特性对其集流体进行特殊的表面处理，使在作业过程中能更好的把新材料制成的浆料敷在集流体表面。通过使用新型原材料特殊性能、使用经过特殊表面处理的集流体，以及对设备参数的调整，从而促使生产出来的双电层聚合物电池，在充电时间比传统电池缩短2/3，循环寿命增加200－500次、污染更小，降低了使用过程中易发热现象、电池性能更稳定，一致性更好。锂电池在串、并联使用存在单体间电压不均衡问题得到解决。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种双电层聚合物电池浆料，其特征在于，包括LiCoO2+AC、SP、CF-2和PVDF；所述LiCoO2+AC、SP、CF-2和PVDF的质量比为：46：1：1：2。
2.根据权利要求1所述的双电层聚合物电池浆料，其特征在于，所述LiCoO2+AC中，LiCoO2与AC的质量比为4：1。
3.一种如权利要求1所述的双电层聚合物电池浆料的制造方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
步骤一，首先将PVDF加入到搅拌混合设备，进行搅拌；
步骤二，然后将SP和CF-2同时加入到搅拌混合设备，继续搅拌；
步骤三，最后将LiCoO2+AC加入到搅拌混合设备，继续搅拌。
4.根据权利要求3所述的双电层聚合物电池浆料制造方法，其特征在于，在所述步骤一中，搅拌时间为3－5小时，搅拌混合设备的公转速度为21－23R/min，分散速度为 50－55R/min 。
5.根据权利要求3所述的双电层聚合物电池浆料制造方法，其特征在于，在所述步骤二中，搅拌时间为3－6小时 ，搅拌混合设备的公转速度为56－60R/min，分散速度为 42－46R/min 。
6.根据权利要求3所述的双电层聚合物电池浆料制造方法，其特征在于，在所述步骤三中，搅拌时间为4.5小时，设备公转速度为30－35R/min，分散速度为 42－46R/min 。
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