CN105161755A - 一种环保型可大电流充放的聚合物电池制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池，其特征在于：其包括正极片，负极片，隔膜和铝塑复合膜；所述正极由正极浆料和正极集流体组成，所述负极由负极浆料和负极集流体组成；上述可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述正极制作方法：采用水与粘结剂来进行溶解，搅拌均匀后进行烘干；所述负极制作方法：将75%-80%的石墨、8%-10%石墨烯、0.5-2%的导电石墨、2%-4%碳纳米管干混球磨均匀后，加入到聚偏氟乙烯和NMP溶液中搅拌均匀；最后将电极片与隔膜一次叠好后进行封装，注入总体积的25%-30%的电解液。

Description

一种环保型可大电流充放的聚合物电池制作方法
技术领域
本发明涉及一种环保型可大电流充放的聚合物电池制作方法，属于电池制造领域。
背景技术
锂聚合物电池（Li-polymer，又称高分子锂电池）：它也是锂离子电池的一种，但是与液锂电池(Li-ion)相比具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化，以及高安全性等多种明显优势，是一种新型电池。在形状上，锂聚合物电池具有超薄化特征，可以配合各种产品的需要，制作成任何形状与容量的电池。该类电池可以达到的最小厚度可达0.5mm。它的标称电压与Li-ion一样也是标称电压3.7V,没有记忆效应。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解液的不同,锂离子电池使用的是液体电解液,而聚合物锂离子电池则以胶态聚合物电解液来代替。
而三元聚合物锂电池是指正极材料使用锂镍钴锰（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂电池，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高，但是电压太低，用在手机上（手机截止电压一般在3.4V左右）会有明显的容量不足的感觉。
与液态锂离子电池相比，聚合物锂离子电池不但安全性高，同时还具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点，外壳也使用了更轻的铝塑复合薄膜。不过，其低温放电性能可能还有提升的空间。
本发明的目的是提供一种环保型可大电流充放的聚合物电池制作方法，其环保性好，而且设计合理，全面优化了具体参数，从而具备性能优越，超高倍数，寿命长，具有快速充放的功能。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明针对背景技术存在的问题，提供一种环保型可大电流充放的聚合物电池制作方法，其环保性好，而且设计合理，全面优化了具体参数，从而具备性能优越，超高倍数，寿命长，具有快速充放的功能。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池，其特征在于：其包括正极片，负极片，隔膜和铝塑复合膜；所述正极由正极浆料和正极集流体组成，所述负极由负极浆料和负极集流体组成；
所述正极浆料包括：85%-88%的三元材料、0.5-3%的导电石墨、2%-5%碳纳米管，4%-6%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在50%-55%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在18-22mg/cm2之间；
所述负极浆料包括75%-80%的石墨、8%-10%石墨烯、0.5-2%的导电石墨、2%-4%碳纳米管，4%-6%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在40%-45%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在8-12mg/cm2之间；
所述三元材料粒径控制在3-5um；
所述隔膜采用PE或PP，在膜的两面涂三氧化二铝（Al2O3），即陶瓷膜，陶瓷膜材料中需要添加PVDF来增加其与隔膜的粘合力，涂覆陶瓷膜后会使薄膜不易变形，防止温度高或者电池被撞击而使薄膜破裂，造成内部短路，陶瓷膜的厚度在3微米。
上述可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于：
所述正极制作方法：采用水与粘结剂（SBR、LAI33）来进行溶解，搅拌均匀后进行烘干，烘干温度控制在80~100度，如果温度太高了会导致水分流失速度过快，不稳定，电极板表面会开裂，加热时间为3~5分钟；
所述负极制作方法：将75%-80%的石墨、8%-10%石墨烯、0.5-2%的导电石墨、2%-4%碳纳米管干混球磨均匀后，加入到聚偏氟乙烯和NMP溶液中搅拌均匀；
最后将电极片与隔膜一次叠好后进行封装，注入总体积的25%-30%的电解液。
本发明的有益之处在于：
1.本发明改变了传统采用NMP有机物来溶解，用水取代了该具有污染的溶剂，采用水与粘结剂（SBR、LAI33）来进行溶解，环保性好；
2.本发明设计合理，全面优化了具体参数，从而具备性能优越，寿命长，具有快速充放的功能。
附图说明
图1为5C充电图。
图2为10C充电图。
图3为不同倍率的放电曲线图。
图4为5C充30C放循环图。
图5为10C充30C放循环图。
具体实施方式
实施例1：
一种可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池，其包括正极片，负极片，隔膜和铝塑复合膜；所述正极由正极浆料和正极集流体组成，所述负极由负极浆料和负极集流体组成；
所述正极浆料包括：85%的三元材料、3%的导电石墨、2%碳纳米管，6%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在50%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在22mg/cm2；
所述负极浆料包括75%的石墨、10%石墨烯、0.5%的导电石墨、4%碳纳米管，4%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在45%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在8mg/cm2；
所述三元材料粒径控制在5um；
所述隔膜采用PE或PP，在膜的两面涂3微米的三氧化二铝（Al2O3），即陶瓷膜，陶瓷膜材料中添加PVDF来增加其与隔膜的粘合力，涂覆陶瓷膜后会使薄膜不易变形，防止温度高或者电池被撞击而使薄膜破裂，造成内部短路，陶瓷膜的厚度在3微米。
上述可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于：
所述正极制作方法：采用水与粘结剂SBR来进行溶解，搅拌均匀后进行烘干，烘干温度控制在80度，如果温度太高了会导致水分流失速度过快，不稳定，电极板表面会开裂，加热时间为5分钟；
所述负极制作方法：将75%的石墨、10%石墨烯、0.5%的导电石墨、4%碳纳米管干混球磨均匀后，加入到聚偏氟乙烯和NMP溶液中搅拌均匀；
最后将电极片与隔膜一次叠好后进行封装，注入总体积的25%的电解液。
实施例2：
一种可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池，其包括正极片，负极片，隔膜和铝塑复合膜；所述正极由正极浆料和正极集流体组成，所述负极由负极浆料和负极集流体组成；
所述正极浆料包括：88%的三元材料、0.5%的导电石墨、5%碳纳米管，4%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在55%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在18mg/cm2；
所述负极浆料包括80%的石墨、8%石墨烯、2%的导电石墨、2%碳纳米管，6%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在40%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在12mg/cm2；
所述三元材料粒径控制在3um；
所述隔膜采用PE或PP，在膜的两面涂3微米的三氧化二铝（Al2O3），即陶瓷膜，陶瓷膜材料中添加PVDF来增加其与隔膜的粘合力，涂覆陶瓷膜后会使薄膜不易变形，防止温度高或者电池被撞击而使薄膜破裂，造成内部短路，陶瓷膜的厚度在3微米。
上述可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于：
所述正极制作方法：采用水与粘结剂LAI33来进行溶解，搅拌均匀后进行烘干，烘干温度控制在100度，如果温度太高了会导致水分流失速度过快，不稳定，电极板表面会开裂，加热时间为3分钟；
所述负极制作方法：将80%的石墨、8%石墨烯、2%的导电石墨、2%碳纳米管干混球磨均匀后，加入到聚偏氟乙烯和NMP溶液中搅拌均匀；
最后将电极片与隔膜一次叠好后进行封装，注入总体积的30%的电解液。
实施例3：
一种可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池，其包括正极片，负极片，隔膜和铝塑复合膜；所述正极由正极浆料和正极集流体组成，所述负极由负极浆料和负极集流体组成；
所述正极浆料包括：86%的三元材料、2%的导电石墨、3%碳纳米管，5%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在51%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在21mg/cm2；
所述负极浆料包括76%的石墨、9%石墨烯、1%的导电石墨、3%碳纳米管，5%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在44%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在9mg/cm2；
所述三元材料粒径控制在4um；
所述隔膜采用PE或PP，在膜的两面涂3微米的三氧化二铝（Al2O3），即陶瓷膜，陶瓷膜材料中添加PVDF来增加其与隔膜的粘合力，涂覆陶瓷膜后会使薄膜不易变形，防止温度高或者电池被撞击而使薄膜破裂，造成内部短路，陶瓷膜的厚度在3微米。
上述可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于：
所述正极制作方法：采用水与粘结剂SBR来进行溶解，搅拌均匀后进行烘干，烘干温度控制在90度，如果温度太高了会导致水分流失速度过快，不稳定，电极板表面会开裂，加热时间为4分钟；
所述负极制作方法：将76%的石墨、9%石墨烯、0.9%的导电石墨、3%碳纳米管干混球磨均匀后，加入到聚偏氟乙烯和NMP溶液中搅拌均匀；
最后将电极片与隔膜一次叠好后进行封装，注入总体积的26%的电解液。
实施例4：
一种可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池，其包括正极片，负极片，隔膜和铝塑复合膜；所述正极由正极浆料和正极集流体组成，所述负极由负极浆料和负极集流体组成；
所述正极浆料包括：87%的三元材料、1.5%的导电石墨、4%碳纳米管，6%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在54%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在19mg/cm2；
所述负极浆料包括79%的石墨、10%石墨烯、1.3%的导电石墨、4%碳纳米管，6%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在41%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在11mg/cm2；
所述三元材料粒径控制在5um；
所述隔膜采用PE或PP，在膜的两面涂3微米的三氧化二铝（Al2O3），即陶瓷膜，陶瓷膜材料中添加PVDF来增加其与隔膜的粘合力，涂覆陶瓷膜后会使薄膜不易变形，防止温度高或者电池被撞击而使薄膜破裂，造成内部短路，陶瓷膜的厚度在3微米。
上述可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于：
所述正极制作方法：采用水与粘结剂LAI33来进行溶解，搅拌均匀后进行烘干，烘干温度控制在88度，如果温度太高了会导致水分流失速度过快，不稳定，电极板表面会开裂，加热时间为5分钟；
所述负极制作方法：将77%的石墨、10%石墨烯、1.8%的导电石墨、4%碳纳米管干混球磨均匀后，加入到聚偏氟乙烯和NMP溶液中搅拌均匀；
最后将电极片与隔膜一次叠好后进行封装，注入总体积的29%的电解液。
实施例5：
一种可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池，其包括正极片，负极片，隔膜和铝塑复合膜；所述正极由正极浆料和正极集流体组成，所述负极由负极浆料和负极集流体组成；
所述正极浆料包括：85%的三元材料、2.5%的导电石墨、5%碳纳米管，4%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在52%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在20mg/cm2；
所述负极浆料包括77%的石墨、9%石墨烯、1.6%的导电石墨、2%碳纳米管，4%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在43%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在10mg/cm2；
所述三元材料粒径控制在3um；
所述隔膜采用PE或PP，在膜的两面涂3微米的三氧化二铝（Al2O3），即陶瓷膜，陶瓷膜材料中添加PVDF来增加其与隔膜的粘合力，涂覆陶瓷膜后会使薄膜不易变形，防止温度高或者电池被撞击而使薄膜破裂，造成内部短路，陶瓷膜的厚度在3微米。
上述可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于：
所述正极制作方法：采用水与粘结剂SBR来进行溶解，搅拌均匀后进行烘干，烘干温度控制在99度，如果温度太高了会导致水分流失速度过快，不稳定，电极板表面会开裂，加热时间为3分钟；
所述负极制作方法：将78%的石墨、8%石墨烯、1.1%的导电石墨、3%碳纳米管干混球磨均匀后，加入到聚偏氟乙烯和NMP溶液中搅拌均匀；
最后将电极片与隔膜一次叠好后进行封装，注入总体积的27%的电解液。
实施例6性能测试：
如附图所示：
图1为5C充电图。
图2为10C充电图。
图3为不同倍率的放电曲线图。
图4为5C充30C放循环图。
图5为10C充30C放循环图。
实施例1-5都在常温下具有类似的上述性能，因此以图表示。但是在低温充放时，性能明显不同，-20℃和-30℃时，5C充30C放时的放电性能如表1所示：
表1
由此可见，本发明设计合理，全面优化了具体参数，从而具备性能优越，寿命长，具有快速充放的功能。而实施例1的具体参数下，出乎意料的还具有显著改进提升的低温放电性能，应该是因为在特定条件下，有了某种协同作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池，其特征在于：其包括正极片，负极片，隔膜和铝塑复合膜；所述正极由正极浆料和正极集流体组成，所述负极由负极浆料和负极集流体组成；
所述正极浆料包括：85%-88%的三元材料、0.5-3%的导电石墨、2%-5%碳纳米管，4%-6%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在50%-55%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在18-22mg/cm2之间；
所述负极浆料包括75%-80%的石墨、8%-10%石墨烯、0.5-2%的导电石墨、2%-4%碳纳米管，4%-6%聚偏氟乙烯，分散剂为非离子型表面活性剂，浆料的固含量在40%-45%，浆料均匀的分布在集流体上下表面，浆料面密度控制在8-12mg/cm2之间。
2.权利要求1所述的可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池，其特征在于：
所述三元材料粒径控制在3-5um。
3.权利要求2所述的可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池，其特征在于：
所述隔膜采用PE或PP，在膜的两面涂三氧化二铝陶瓷膜，陶瓷膜材料中需要添加PVDF来增加其与隔膜的粘合力，陶瓷膜的厚度为3微米。
4.权利要求1所述的可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于：
所述正极制作方法：采用水与粘结剂来进行溶解，搅拌均匀后进行烘干，烘干温度控制在80~100度，加热时间为3~5分钟；
所述负极制作方法：将75%-80%的石墨、8%-10%石墨烯、0.5-2%的导电石墨、2%-4%碳纳米管干混球磨均匀后，加入到聚偏氟乙烯和NMP溶液中搅拌均匀；
最后将电极片与隔膜一次叠好后进行封装，注入总体积的25%-30%的电解液。
5.权利要求4所述的可快充快放的超高倍率的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于：
所述粘结剂为SBR、LAI33。
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