CN104821391A - 一种倍率型锂离子电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种倍率型锂离子电池的制备方法,包括以下步骤:1)、油性纳米导电底涂液的配制、2)成膜剂分散液的配制、2)层状极片的制作。本发明,其制备出的锂离子电池具有倍率性能佳,循环性能优异及其安全性能高等特性,尤其适合于数码通讯领域锂离子电池的使用。

Description

一种倍率型锂离子电池的制备方法
技术领域
    本发明属于锂离子电池制作领域,具体的说是通过极片表面处理提高锂离子电池的倍率性能。
背景技术
锂离子电池是近几年发展起来的一种新型储能电池,并以其能量密度高、循环寿命长、环境友好等优点而受到越来越多人们的关注。而影响锂离子电池普及应用的因素很多,比如续航里程、成本、充电、安全性能及其爬坡性能。而电池的倍率性能又是影响电池爬坡性能的关键因素,而提高电池倍率型能的方法很多,比如选择倍率性正负极材料、电解液及其优化电池设计,虽然这些方法在提高电池的倍率性能方面效果良好,但是存在电池的大电流放电过程中,电池的温度升高,影响电池的安全性能。因此开发出一种兼顾电池倍率性能的同时,又不降低电池的安全性能显得非常必要。
发明内容
为了解决现有技术存在不能兼顾电池倍率性能和安全性能的缺点,本发明的目的在于提供一种倍率性能佳和安全性能高的锂离子电池。是通过对正极极片进行表面处理,形成复合层正极极片,以提高电池的倍率性能和安全性能。其主要通过凹版印刷技术和静电纺丝技术制备出层状极片,内层为集流体、第一层为纳米导电底涂层、第二层为活性物质层、外层为成膜层,
本发明的技术方案是通过以下方式实现的:一种倍率型锂离子电池的制备方法,包括以下步骤:1)、油性纳米导电底涂液的配制、2)成膜剂分散液的配制、2)层状极片的制作;其特征在于:
1)、油性纳米导电底涂液的配制:取油性溶剂1份、粘结剂0.03~0.06份,搅拌均匀得到均一、稳定的粘结剂体系;之后添加粉体纳米导电碳复合导电剂0.03~0.06份;再采用超声波超声分散2小时,最后加入油性溶剂调整粘度,得到油性纳米导电底涂液A;
所述的粘结剂为聚偏氟乙烯,其分子量为100~110万,油性溶剂为NMP,纯度大于98%。
所述的纳米导电碳复合导电剂是由空心碳球、炭黑、SP组成,其比例为:(0.01~0.1):(0.5~1):1。
    2)、成膜剂分散液的配制:成膜剂1份,粘结剂B0.05~2份;超声分散2小时,得到均一稳定的成膜剂分散液B;粘结剂为:聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸中的任一种;成膜剂为:δ-戊内酯、γ-戊内酯、γ- 己内酯、ε- 己内酯中的一种。
3)、层状极片的制作:通过凹版印刷技术,在内层集流体表面涂覆油性纳米导电底涂液A形成极卷A,并进行干燥;之后再通过涂布机在极卷A表面涂覆正极浆料,得到正极极卷B,并进行干燥;之后在露点-℃60的环境下,通过静电纺丝技术:将成膜剂分散液B喷涂在正极极卷B表面,干燥完毕后,形成正极极卷C;最后在正极极卷C极耳处涂覆绝缘涂层,最后得到正极极卷D,制备出2.5Ah软包电池。
    所述的静电纺丝技术电压为2~20KV。
本发明,1)制备的电池内阻小、粘附力强、导电性好、压实密度大,尤其对电池的大倍率放电具有明显的效果。并根据电池设计的要求,依据底涂液的粘度涂敷出不同厚度的导电集流体,提高了电池的不同性能;2)在活性物质表面涂覆成膜剂,其与电解液具有较强的相容性,降低电池极化,从而提高电池在大倍率放电过程中的局部产热,降低电池安全隐患;3)凹版印刷技术和静电纺丝技术可以进行控制涂覆厚度,并增加涂覆厚度,对电池的体积能量密度影响不大,但是涂覆层可以大幅度降低电池内阻,降低热量产生,提高电池安全性能。
附图说明
图1是实施例1的倍率放电曲线。
具体实施方式
实施例1:
一种倍率型锂离子电池的制备方法,由以下步骤:
1、称取1000克N-甲基吡咯烷酮NMP作为油性溶剂、35克聚偏二氟乙烯PVDF作为粘结剂,搅拌均匀得到均一、稳定的粘结剂体系;之后添加44克的纳米导电碳复合导电剂(空心碳球2g,炭黑7g,SP35g),并再采用超声波超声分散2小时,最后加入质量为300克NMP调整粘度,并最终得到粘度在2000mPas的油性纳米导电底涂液A。
2、称取δ-戊内酯20g并添加到100g聚偏二氟乙烯中,超声分散2小时,得到均一稳定的成膜剂分散液B。
3、通过凹版印刷技术,在铝箔集流体表面涂覆油性纳米导电底涂液A(厚度为1μm),并进行干燥;之后再通过涂布机在极卷A表面涂覆磷酸铁锂正极浆料(厚度为180μm),得到正极极卷B,并进行干燥;之后在露点-℃60的环境下,通过静电纺丝技术(电压10KV)将成膜剂分散液B喷涂在正极极卷B表面,干燥完毕后,形成正极极卷C;最后在正极极卷C极耳处涂覆绝缘涂层,最后得到正极极卷D,制备出2.5Ah软包电池。
图1是实施例1的倍率放电曲线。
实施例2:
1、称取1000克N-甲基吡咯烷酮NMP作为油性溶剂、30克聚偏二氟乙烯PVDF作为粘结剂,搅拌均匀得到均一、稳定的粘结剂体系;之后添加30克的纳米导电碳复合导电剂(空心碳球2g,炭黑9g,SP19g),并再采用超声波超声分散2小时,最后加入质量为100克NMP调整粘度,并最终得到粘度在1000 mPa·s的油性底涂液A。
2、称取δ-戊内酯100g并添加到100g聚偏二氟乙烯中,超声分散2小时,得到均一稳定的成膜剂分散液B。
3、通过凹版印刷技术,在铝箔集流体表面涂覆油性底涂液A(厚度为2μm),并进行干燥;之后再通过涂布机在极卷A表面涂覆磷酸铁锂正极浆料(厚度为200μm),得到正极极卷B,并进行干燥;之后在露点-50℃的环境下,通过静电纺丝技术(电压2KV)将成膜剂分散液B喷涂在正极极卷B表面,干燥完毕后,形成正极极卷C;最后在正极极卷C极耳处涂覆绝缘涂层,最后得到正极极卷D;
实施例3:
   1、称取1000克N-甲基吡咯烷酮NMP作为油性溶剂、60克聚偏二氟乙烯PVDF作为粘结剂,搅拌均匀得到均一、稳定的粘结剂体系;之后添加60克的纳米导电碳复合导电剂(空心碳球2g,炭黑29g,SP29g),并再采用超声波超声分散2小时,最后加入质量为100克NMP调整粘度,并最终得到粘度在3000mPas的油性纳米导电底涂液A。
2、称取δ-戊内酯100g并添加到200g聚偏二氟乙烯中,超声分散2小时,得到均一稳定的成膜剂分散液B。
3)、通过凹版印刷技术,在铝箔集流体表面涂覆油性纳米导电底涂液A(厚度为1μm),并进行干燥;之后再通过涂布机在极卷A表面涂覆磷酸铁锂正极浆料(厚度为160μm),得到正极极卷B,并进行干燥;之后在露点-50℃的环境下,通过静电纺丝技术(电压2KV)将成膜剂分散液B喷涂在正极极卷B表面,干燥完毕后,形成正极极卷C;最后在正极极卷C极耳处涂覆绝缘涂层,最后得到正极极卷D;
以实施例1~3制备的正极极片为正极材料,石墨为负极材料,电解液为1.0mol/L LiPF6/EC+DEC(VEC∶VDEC=1∶1)(EC:碳酸乙烯酯,DEC:碳酸二乙酯),隔膜为美国Celgard 2300隔膜,制得的2.5Ah锂离子电池A,作为对比例,以未处理的正极极片作为正极,其它相同,制备出电池B。其性能详见下表1,倍率曲线详见图1。
表1、实施例及对比例中锂离子电池倍率性能的比较

Claims (4)

1.一种倍率型锂离子电池的制备方法,包括以下步骤:1)、油性纳米导电底涂液的配制、2)成膜剂分散液的配制、2)层状极片的制作;其特征在于:
1)、油性纳米导电底涂液的配制:取油性溶剂1份、粘结剂0.03~0.06份,搅拌均匀得到均一、稳定的粘结剂体系;之后添加粉体纳米导电碳复合导电剂0.03~0.06份;再采用超声波超声分散2小时,最后加入油性溶剂调整粘度,得到油性纳米导电底涂液A;
    2)、成膜剂分散液的配制:成膜剂1份,粘结剂B0.05~2份;超声分散2小时,得到均一稳定的成膜剂分散液B;粘结剂为:聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸中的任一种;成膜剂为:δ-戊内酯、γ-戊内酯、γ- 己内酯、ε- 己内酯中的一种;
3)、层状极片的制作:通过凹版印刷技术,在内层集流体表面涂覆油性纳米导电底涂液A形成极卷A,并进行干燥;之后再通过涂布机在极卷A表面涂覆正极浆料,得到正极极卷B,并进行干燥;之后在露点-℃60的环境下,通过静电纺丝技术:将成膜剂分散液B喷涂在正极极卷B表面,干燥完毕后,形成正极极卷C;最后在正极极卷C极耳处涂覆绝缘涂层,最后得到正极极卷D,制备出2.5Ah软包电池。
2.    根据权利要求书1所述的一种倍率型锂离子电池的制备方法,其特征在于:所述的步骤1)的粘结剂为聚偏氟乙烯,其分子量为100~110万,油性溶剂为NMP,纯度大于98%。
3.根据权利要求书1所述的一种倍率型锂离子电池的制备方法,其特征在于:所述的步骤1)的纳米导电碳复合导电剂是由空心碳球、炭黑、SP组成,其比例为:(0.01~0.1):(0.5~1):1。
4.根据权利要求书1所述的一种倍率型锂离子电池的制备方法,其特征在于:所述步骤3)的静电纺丝技术电压为2~20KV。
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