CN104332593B - 一种纳米二氧化钛锂电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于新能源技术领域，提供了一种纳米二氧化钛锂电池及其制作方法，电池的负极片由负极溶胶混合物、厚度为0.15mm的铜箔基体、厚度为0.07～0.15mm的镍带集流体组成，所述负极溶胶混合物由纳米二氧化钛、溶剂、粘合剂组成，负极溶胶混合物中的若干个纳米二氧化钛粉末凝胶而成纳米二氧化钛管；所述制作方法包括：第一步、负极配料，第二步、负极拉浆，第三步、负极裁片，第四步、负极片制作，第五步、正负极卷绕，第六步、极片端焊接，第七步、隔膜内注液，第八步、充放电测试，第九步、检测包装。本发明负极采用纳米二氧化钛管取代原来的石墨碳管，2分钟内就能达到70％的电量，电动汽车充电只需5分钟，使用寿命长达20年，能够充电数千次。

Description

一种纳米二氧化钛锂电池及其制作方法

技术领域

本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种采用纳米二氧化钛取代石墨作为正电极的锂电池及其制作方法。

背景技术

目前锂离子电池广泛应用于手机、平板电脑以及电动车等领域，但需要充电几小时才可以充满，让急着用手机的人确实着急，影响汽车的行使时间，而且电池的使用寿命不长。虽然出现了部分厂家在锂离子电池的负极材料中加有少量的二氧化钛，以提高电池的性能，但均不能在10分钟左右的时间内充满电，更不能长期使用。

发明内容

本发明为了弥补以上现有技术的不足之处，提供一种采用纳米二氧化钛凝胶成纳米管全部取代了传统电池中的石墨作为负极材料的锂离子电池，使充电时能加速电池的化学反应，解决电动车的充电难、充电慢的难题，使充电过程像加油一样便捷，能够让移动设备的寿命更持久，而且能够提升电动车的运行时间。

本发明可以通过以下措施达到：

该种纳米二氧化钛锂电池由正极片、负极片、隔膜、电池外壳、电池底盖、电池顶帽、断电防爆层、有机电解液组成，所述负极片由负极溶胶混合物、厚度为0.15mm的铜箔基体、厚度为0.07～0.15mm的镍带集流体组成，所述负极溶胶混合物由纳米二氧化钛、溶剂、粘合剂组成，负极溶胶混合物中的若干个纳米二氧化钛粉末凝胶而成纳米二氧化钛管。

所述隔膜为单层0.016～0.02mm厚的聚乙烯，设有可以让锂离子自由通过而电子不能通过的微孔结构的高分子薄膜。

进一步，所述溶剂为草酸、无水乙醇、水的混合物；

进一步，所述粘合剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)的一种或二种混合体；

进一步，所述负极溶胶混合物的配方：

方案一：

所述负极溶胶混合物由95～98％的纳米二氧化钛、0.2～0.8％的聚偏氟乙烯(PVDF)、0.3～0.6％的草酸、1～3％的无水乙醇、0.5～0.9％的水组成。

方案二：

所述负极溶胶混合物由95～98％的纳米二氧化钛、0.2～0.8％的聚四氟乙烯(PTFE)、0.3～0.6％的草酸、1～3％的无水乙醇、0.5～0.9％的水组成。

方案三：

所述负极溶胶混合物由95～98％的纳米二氧化钛、0.1～0.3％的聚偏氟乙烯(PVDF)、0.1～0.5％的聚四氟乙烯(PTFE)、0.3～0.6％的草酸、1～3％的无水乙醇、0.5～0.9％的水组成。

方案四：

所述负极溶胶混合物由95～98％的纳米二氧化钛、0.05～0.2％的聚偏氟乙烯(PVDF)、0.15～0.6％的聚四氟乙烯(PTFE)、0.3～0.6％的草酸、1～3％的无水乙醇、0.5～0.9％的水组成。

本发明还可以通过以下措施达到：

该种纳米二氧化钛锂电池的制作方法包括：

第一步，负极配料：

将纳米二氧化钛和溶剂用真空搅拌机搅拌30～50分钟，再加入0.2～0.8％的粘合剂，然后再用真空搅拌机搅拌50～130分钟得到负极溶浆；

第二步，负极拉浆：

将负极溶浆放在离心机内离心1～3次，然后热处理成负极溶胶，通过自动涂布机将负极溶胶均匀地涂覆在电解铜箔表面，获得负极浆片；

第三步，负极裁片：

将负极浆片通过流水线送入烘干机中在55～70℃烘干2～8小时，然后通过辊压机辊压，通过自动剪切机裁切成均匀的软负极片；

第四步，负极片制作：

将软负极片通过流水线送入真空自动烘干机中在60～80℃烘干3～15小时，然后通过辊压机辊压，并焊接极片端后贴上胶纸编号，获得有编号的负极片；

第五步，正负极卷绕：

将加工好的正级片与负极片、隔膜按“正极片→隔膜→负极片→隔膜”自上而下的叠放顺序通过流水线送入卷绕机中后，在底部贴上胶纸并套上绝缘片固定起来，在底部超声焊接铝镍复合带，分别焊接正负极的极片端，进离心入壳机，测试是否短路，形成锂电池芯；

第六步，极片端焊接：

把锂电池芯装上夹具进行激光焊接，然后依次对内阻、气密性进行全检，再称重分电池的等级；

第七步，隔膜内注液：

将焊接后的锂电池放在真空注液机中注入电解液之后封口，再分别把正极、负极的接口用激光焊接机焊接起来，在正极顶上追加电池盖帽，再外加电池外壳、包装薄膜纸，得到成品电池；

第八步，充放电测试：

将成品电池60～80℃温度下烘烤1-3小时，然后放置在化成自动测试柜中进行充电、放电测试，并测电压，抽电池为真空，接着压钢珠，并高温储存，在铝镍复合片处点焊，重新测电压后贴不干胶入库；

第九步，检测包装：

对出货的电池进行充电、放电、反充电测试，并全检电压、内阻、尺寸，最后装盒并包装。

所述纳米二氧化钛锂电池可以制成方形、圆形、椭圆形、三角形等各种需要的形状。

所述正极片、电池外壳、电池底盖、电池顶帽、断电防爆层、有机电解液均为现有锂电池的技术。

本发明与传统技术相比的优点：

该锂电池负极采用纳米二氧化钛管取代原来的石墨碳管，能够快速充电，2分钟内就能达到70％的电量，让电动汽车充电一般只需5分钟，从而大幅增加电动汽车的活动范围；当充满电的时候的使用寿命长达20年，使用效率超过现有锂离子电池的十倍，不仅性能持久，而且能够充电数千次；可使电动汽车充电速度提高20倍，使电动汽车无需经常更换电池，充电次数可以达到1万次，是现有电池500次的20倍。

附图说明

图1是本发明纳米二氧化钛锂电池的充电放电工作原理图；

图2是本发明纳米二氧化钛锂电池结构的截面示意图；

图3是本发明的负极片的截面示意图；

图4是本发明的制作方法步骤示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

如图1、2、3所示，该种纳米二氧化钛锂电池由正极片1、负极片2、隔膜3、电池外壳4、电池底盖5、电池项帽6、断电防爆层7、有机电解液组成，其中负极片2由负极溶胶混合物21、厚度为0.15mm的铜箔基体22、厚度为0.07～0.15mm的镍带集流体23组成，所述负极溶胶混合物由纳米二氧化钛、溶剂、粘合剂组成，其中，负极溶胶混合物中的若干个纳米二氧化钛粉末凝胶而成纳米二氧化钛管，纳米二氧化钛管取代原来的石墨碳管。

如图1所示，所述隔膜3为单层0.016～0.02mm厚的聚乙烯(PE)，设有可以让锂离子自由通过而电子不能通过的微孔结构的高分子薄膜。

进一步，所述溶剂为草酸、无水乙醇、水的混合物；

进一步，所述粘合剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)的一种或二种混合体；

进一步，所述负极溶胶混合物的配方：

实施例一：

所述负极溶胶混合物由95～98％的纳米二氧化钛、0.2～0.8％的聚偏氟乙烯(PVDF)、0.3～0.6％的草酸、1～3％的无水乙醇、0.5～0.9％的水组成。

实施例二：

所述负极溶胶混合物由95～98％的纳米二氧化钛、0.2～0.8％的聚四氟乙烯(PTFE)、0.3～0.6％的草酸、1～3％的无水乙醇、0.5～0.9％的水组成。

实施例三：

所述负极溶胶混合物由95～98％的纳米二氧化钛、0.1～0.3％的聚偏氟乙烯(PVDF)、0.1～0.5％的聚四氟乙烯(PTFE)、0.3～0.6％的草酸、1～3％的无水乙醇、0.5～0.9％的水组成。

实施例四：

所述负极溶胶混合物由95～98％的纳米二氧化钛、0.05～0.2％的聚偏氟乙烯(PVDF)、0.15～0.6％的聚四氟乙烯(PTFE)、0.3～0.6％的草酸、1～3％的无水乙醇、0.5～0.9％的水组成。

本发明还可以通过以下措施达到：

如图4所示，该种纳米二氧化钛锂电池的制作方法包括：

第一步，负极配料：

将纳米二氧化钛和溶剂用真空搅拌机搅拌30～50分钟，再加入0.2～0.8％粘合剂，然后再用真空搅拌机搅拌50～130分钟得到负极溶浆；

第二步，负极拉浆：

将负极溶浆放在离心机内离心1～3次，然后热处理成负极溶胶，通过自动涂布机将负极溶胶均匀地涂覆在电解铜箔表面，获得负极浆片；

第三步，负极裁片：

将负极浆片通过流水线送入烘干机中在55～70℃烘干2～8小时，然后通过辊压机辊压，通过自动剪切机裁切成均匀的软负极片；

第四步，负极片制作：

将软负极片通过流水线送入真空自动烘干机中在60～80℃烘干3～15小时，然后通过辊压机辊压，并焊接极片端后贴上胶纸编号，获得有编号的负极片；

第五步，正负极卷绕：

将加工好的正级片与负极片、隔膜按“正极片→隔膜→负极片→隔膜”自上而下的叠放顺序通过流水线送入卷绕机中后，在底部贴上胶纸并套上绝缘片固定起来，在底部超声焊接铝镍复合带，分别焊接正负极的极片端，进离心入壳机，测试是否短路，形成锂电池芯；

第六步，极片端焊接：

把锂电池芯装上夹具进行激光焊接，然后依次对内阻、气密性进行全检，再称重分电池的等级；

第七步，隔膜内注液：

将焊接后的锂电池放在真空注液机中注入电解液之后封口，再分别把正极、负极的接口用激光焊接机焊接起来，在正极顶上追加电池盖帽，再外加电池外壳、包装薄膜纸，得到成品电池；

第八步，充放电测试：

将成品电池60～80℃温度下烘烤1-3小时，然后放置在化成自动测试柜中进行充电、放电测试，并测电压，抽电池为真空，接着压钢珠，并高温储存，在铝镍复合片处点焊，重新测电压后贴不干胶入库；

第九步，检测包装：

对需要出货的电池进行充电、放电、反充电测试，并全检电压、内阻、尺寸，最后装盒并包装。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种纳米二氧化钛锂电池的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括下述步骤：

第一步，负极配料：

将95～98％的纳米二氧化钛、0.3～0.6％的草酸、1～3％的无水乙醇、0.5～0.9％的水用真空搅拌机搅拌30～50分钟，再加入0.2～0.8％的粘合剂，然后再用真空搅拌机搅拌50～130分钟得到负极溶浆；

第二步，负极拉浆：

将负极溶浆放在离心机内离心1～3次，然后热处理成负极溶胶，通过自动涂布机将负极溶胶均匀地涂覆在电解铜箔表面，获得负极浆片；

第三步，负极裁片：

将负极浆片通过流水线送入烘干机中在55～70℃烘干2～8小时，然后通过辊压机辊压，通过自动剪切机裁切成均匀的软负极片；

第四步，负极片制作：

将软负极片通过流水线送入真空自动烘干机中在60～80℃烘干3～15小时，然后通过辊压机辊压，并焊接极片端后贴上胶纸编号，获得有编号的负极片；

第五步，正负极卷绕：

将加工好的正级片与负极片、隔膜按“正极片→隔膜→负极片→隔膜”自上而下的叠放顺序通过流水线送入卷绕机中后，在底部贴上胶纸并套上绝缘片固定起来，在底部超声焊接铝镍复合带，分别焊接正负极的极片端，进离心入壳机，测试是否短路，形成锂电池芯；

第六步，极片端焊接：

把锂电池芯装上夹具进行激光焊接，然后依次对内阻、气密性进行全检，再称重分电池的等级；

第七步，隔膜内注液：

将焊接后的锂电池放在真空注液机中注入电解液之后封口，再分别把正极、负极的接口用激光焊接机焊接起来，在正极项上追加电池盖帽，再外加电池外壳、包装薄膜纸，得到成品电池；

第八步，充放电测试：

将成品电池60～80℃温度下烘烤1-3小时，然后放置在化成自动测试柜中进行充电、放电测试，并测电压，抽电池为真空，接着压钢珠，并高温储存，在铝镍复合片处点焊，重新测电压后贴不干胶入库；

第九步，检测包装：

对出货的电池进行充电、放电、反充电测试，并全检电压、内阻、尺寸，最后装盒并包装。