CN104577191A - 一种聚合物锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚合物锂离子电池,所述正极包括组分及各组分质量百分含量为:钴酸锂95-96%,N-甲基吡咯烷酮(NMP)31-33%,聚偏氟乙烯(PVDF)1.5-2%,KS-6?0.5-1%,SP?2.2-2.6%,所述正极的固含量为67-69%。本发明所述的聚合物锂离子电池及其制备方法提升了聚合物锂离子电池快充性能,使高电压锂离子电池满足2C以上的充放电要求,锂离子电池能量密度大,均匀输出电压高,自放电小,没有记忆效应,可快速充放电、充电效率高达100%,而且输出功率大,使用寿命长。

Description

一种聚合物锂离子电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域,具体地,涉及一种聚合物锂离子电池及其制备方法。
背景技术
锂离子电池作为新能源受到愈来愈多人的关注,已成为高新技术重点之一。自20世纪90年代以来,由于锂离子电池具有比能量高、工作电压高、应用范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染、安全性能好等独特的优势,现已广泛应用作家用电器,如移动电话、笔记本电脑、摄像机、照相机等,的电源,并在航空、航天、航海、人造卫星、小型医疗仪器及军用通讯设备等领域中逐步取代传统的电池。因此锂离子电池在现代电化学中备受关注。
当前,锂离子电池行业发展迅速,随着电子产品的发展,对锂离子电池也提出了更高的要求。许多电池设备要求电池充放电电流较大、功率较高,即使许多小型电器也要求能够快速充电和高倍率放电,小电流充放电锂离子电池已不能完全满足市场的需求。但是由于锂离子电池本身电池材料等方面的因素,影响了其能量密度及充放电倍率,普通锂离子电池不仅能量密度低,而且通常充电时间要2个小时以上,无法满足某些特定使用环境下的快速充电效果。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种聚合物锂离子电池,采用新的正、负极配方和电解液,使高电压锂离子电池满足2C以上的充放电要求,锂离子电池能量密度大,均匀输出电压高,自放电小,没有记忆效应,可快速充放电、充电效率高达100%,而且输出功率大,使用寿命长。
本发明的技术方案如下:一种聚合物锂离子电池,所述正极物料包括组分及各组分质量百分含量为:
用N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶解上述各组分,得到固含量为67--69%的正极物料。
所述正极物料包括组分及各组分质量百分含量为:
用水溶解上述各组分,得到固含量为47--49%的负极的物料。
正极的溶剂为NMP、负级的溶剂为水,用来溶解粘结剂和稀释浆料、改变浆料的流动性。
正级的粘结剂为PVDF、负级的粘结剂为JSR,粘结剂将钴酸锂或石墨、导电剂、集流体等粘结在一起;负极中的CMC增稠剂用来防止浆料沉淀。
正极导电剂为KS-6和SP,负极导电剂为SP,极导电剂提高正负极材料的导电性能,提高正负极片的吸液能力,增加反应界面,减少极化。
正极的活性物质为钴酸锂,是锂离子源,为电池提供锂源。负极的活性物质为石墨。
所述聚合物锂离子电池的制备方法,包括如下步骤,
1)配制正、负级浆料:按配方分别称量正极各组分和负极各组分,混合后在真空搅拌机中搅拌,得到正级浆料和负级浆料;
2)涂布辊压:将正极浆料和负极浆料分别涂布在极片上,用辊压机进行辊压,正极压实为3.95-4.1,负极压实为1.55-1.67;
3)极片烘烤:将步骤2)所得正极片和负极片进行抽真空烘烤去,除极片中的痕量水分;
4)隔膜烘烤:将备好的隔膜进行抽真空烘烤,防止隔膜收缩和去除水分;
5)卷绕封装:将步骤3)所得抽真空烘烤后的正极片和负极片分别覆盖在在步骤4)所得抽真空烘烤后的隔膜的两面上,在卷绕机卷绕,并用普通DNP/栗村铝塑膜进行顶侧封,得到裸电芯;
6)真空烘烤:将步骤5)所得裸电芯在80℃真空烘烤30-33h,烘烤期间充氮气排出水分;
7)注液:向步骤6)烘烤后的裸电芯注电解液,注完后封口;
8)静置:电芯封口后在45℃高温静置15-18h促进电解液吸收;
9)冷热压、化成:对电池进行冷热压和预充放电,用压力化成,而后将电池在夹具上整形。
所述制备方法还包括对电池性能测试和容量检测的步骤。
本发明的有益效果为:本发明所述的聚合物锂离子电池及其制备方法提升了聚合物锂离子电池快充性能,使高电压锂离子电池满足2C以上的充放电要求,锂离子电池能量密度大,均匀输出电压高,自放电小,没有记忆效应,可快速充放电、充电效率高达100%,而且输出功率大,使用寿命长。
附图说明
图1为本发明所制备电池405975的快充充放电性能测试结果作图。
图2为本发明所制备电池405975的快充时间电压测试结果。
图3为本发明所制备电池405975的循环性能测试结果。
图4为本发明所制备电池405975充电效率测试结果图。
图5为为普通充电电池进行充电效率测试结果图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对进一步说明本发明,以帮助更好的理解本发明的内容,但这些具体实施方式不以任何方式限制本发明的保护范围。
实施例1:一种聚合物锂离子电池,所述正极包括组分及各组分质量百分含量为:
用N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶解上述各组分,得到固含量为69%的正极物料。
所述负极包括组分及各组分质量百分含量为:
用水溶解上述各组分,得到固含量为48%的负极的物料。
上述锂离子电池的制备方法,包括如下步骤:
1)配制正、负级浆料:按配方分别称量正极各组分和负极各组分,混合后在真空搅拌机中搅拌,得到正级浆料和负级浆料;
2)涂布辊压:将正极浆料和负极浆料分别涂布在极片上,用辊压机进行辊压,正极面密度为380-390g/m2,正极压实为3.98-4.0,负极面密度为190-200g/m2,负极压实为1.55-1.67;
3)极片烘烤:将步骤2)所得正极片和负极片进行抽真空烘烤去,除极片中的痕量水分;
4)隔膜烘烤:将备好的隔膜进行抽真空烘烤,防止隔膜收缩和去除水分;
5)卷绕封装:将步骤3)所得抽真空烘烤后的正极片和负极片分别覆盖在在步骤4)所得抽真空烘烤后的隔膜的两面上,在卷绕机卷绕,并用普通DNP/栗村铝塑膜进行顶侧封,得到裸电芯;
6)真空烘烤:将步骤5)所得裸电芯在80℃真空烘烤30-33h,烘烤期间充氮气排出水分;
7)注液:向步骤6)烘烤后的裸电芯注电解液,注完后封口;
8)静置:电芯封口后在45℃高温静置15-18h促进电解液吸收;
9)冷热压、化成:对电池进行冷热压和预充放电,用压力化成,而后将电池在夹具上整形,得到405975/2100mAh电芯。
对上述方法制备的电池405975按标准工艺充放电,测试电池的充放电性能。并根据测试结果作图如图1-3所示。其中,对电池的快充充放电性能测试结果作图如图1所示,对电池的快充时间电压测试结果作图如图2所示,对电池的循环性能测试结果作图如图3所示。将上述方法制备的电池405975与普通充电电池进行充电效率测试比较,如图4和图5,电池405975(2C、3C)比普通充电(1C、1.5C)充电效率好很多。
测试结果表明上述方法制备的电池405975能量密度更高可达450--550Wh/L,容量更大,快充30min可充进90%左右,快充效果明显提高,循环300圈之后容量保持率在85%以上。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,其架构形式能够灵活多变,可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种聚合物锂离子电池,其特征在于,所述正极物料包括组分及各组分质量百分含量为:
用N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶解上述各组分,得到固含量为67--69%的正极物料。
2.如权利要求1所述的聚合物锂离子电池,其特征在于,所述负极物料包括组分及各组分质量百分含量为:
用水溶解上述各组分,得到固含量为47--49%的负极的物料。
3.如权利要求2所述的聚合物锂离子电池,其特征在于,所述电池的正极压实为3.95-4.1,所述电池的负极压实为1.55-1.67。
4.如权利要求2所述的聚合物锂离子电池,其特征在于,所述电池的正极面密度为380-390g/m2,正极压实为3.98-4.0,所述电池的负极面密度为190-200g/m2,负极压实为1.55-1.67。
5.如权利要求1-4任一项所述的聚合物锂离子电池的制备方法,其特征在于,包括如下步骤,
1)配制正、负级浆料:按配方分别称量正极各组分和负极各组分,混合后在真空搅拌机中搅拌,得到正级浆料和负级浆料;
2)涂布辊压:将正极浆料和负极浆料分别涂布在极片上,用辊压机进行辊压,正极压实为3.95-4.1,负极压实为1.55-1.67;
3)极片烘烤:将步骤2)所得正极片和负极片进行抽真空烘烤去,除极片中的痕量水分;
4)隔膜烘烤:将备好的隔膜进行抽真空烘烤,防止隔膜收缩和去除水分;
5)卷绕封装:将步骤3)所得抽真空烘烤后的正极片和负极片分别覆盖在在步骤4)所得抽真空烘烤后的隔膜的两面上,在卷绕机卷绕,并用普通DNP/栗村铝塑膜进行顶侧封,得到裸电芯;
6)真空烘烤:将步骤5)所得裸电芯在80℃真空烘烤30-33h,烘烤期间充氮气排出水分;
7)注液:向步骤6)烘烤后的裸电芯注电解液,注完后封口;
8)静置:电芯封口后在45℃高温静置15-18h促进电解液吸收;
9)冷热压、化成:对电池进行冷热压和预充放电,用压力化成,而后将电池在夹具上整形。
6.如权利要求5所述的聚合物锂离子电池的制备方法,其特征在于,所述制备方法还包括对电池性能测试和容量检测的步骤。
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