CN105826611A

CN105826611A - 一种快速充电锂电池的生产工艺

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Publication number: CN105826611A
Application number: CN201610166931.8A
Authority: CN
Inventors: 王修安
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2016-08-03

Abstract

本次发明属于锂电池生产技术领域，具体涉及一种快速充电锂电池的配方生产工艺。本发明要解决的技术问题是提供一种快速充电锂电池的生产工艺。一种快速充电锂电池的生产工艺，其步骤如下：a、各原料称量；b、原料烘干；c、浆料搅拌；d、极片涂布；e、极片辊压；f、极片冲切；g、叠片；h、电池装壳焊接；i、电池注液；j、电池化成、分容；k、电池组组装。本发明能够有效地缩短充电时间，并大大降低生产成本。并且本工艺生产出来的锂电池的特点；（1）充电快，10分钟‑‑60分钟。（2）寿命长，1万次‑‑2万次。（3）温度宽，负30度‑‑70度。（4）安全高，钛酸锂全世界无一例安全事故。（5）成本低，是普通锂电池价格的一半。

Description

一种快速充电锂电池的生产工艺

技术领域

本次发明属于锂电池生产技术领域，具体涉及一种快速充电锂电池的配方生产工艺。

背景技术

锂电池是一种以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的一次电池，与可充电电池锂离子电池跟锂离子聚合物电池是不一样的。锂电池的发明者是爱迪生。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。随着二十世纪末微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。

中国改革开放30年以来，作为主要生产能源的煤炭、石油等化石燃料逐渐减少，环境污染不断加剧。中国现在化石燃料产品，每年需要进口一半以上。虽然目前化石产品价格不高，但是现在全球发现的储量只能够用40年左右。以后价格必然逐渐升高。各级政府为了保护自然环境和资源，实现人类可持续发展，开发新能源已成为当务之急。

在诸多新能源技术中，动力锂电池以其清洁环保、安全无毒、和体积小（体积只是铅电池的30％），重量轻（重量只是铅电池的25％），寿命长（寿命是铅电池的200倍）。目前每年产值几百亿元，以后必然每年逐渐增至几千万亿元。

在我国，以电动自行车、三轮车为例，一般需要十个小时左右才能充满。该动力锂电池具有充电慢的缺点，且还具有价格高的缺点。对于动力锂电池行情，市场上正品正常价格；根据生产厂家品牌不同，每瓦；大概2-5元，以60伏15安为例，市场价格最低1800元，最高的要3000元左右，大约是铅酸电池的4-7倍。

发明内容

（1）要解决的技术问题

本发明为了克服充电慢、制造成本高的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种快速充电锂电池的生产工艺。

（2）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种快速充电锂电池的生产工艺，其步骤如下：

a、各原料称量：外壳76克、多元正极186克、铜箔30克、电解液50克、混合负极65克、隔膜0.2㎡、导电剂0.6克、粘合剂PVDF 0.5克、稀释剂NMP 40克、增稠剂CMC 0.9克、铝箔20克、极耳0.8克、绝缘胶布0.5克；

b、原料烘干：将步骤a中多元正极真空烘烤，导电剂常压烘烤，粘合剂常压烘烤；

c、浆料搅拌：将NMP倒入真空搅拌机中, PVDF加入其中；正极干料平均分四次加入；真空下高速搅拌，时间为3-5小时；出料准备涂布；

d、极片涂布：在精密的涂布机上面把浆料均匀地涂覆在铝箔表面，涂布厚度可以根据不同的要求进行调整；

e、极片辊压：涂布后的极片在轧辊机上面辊压一次，达到工艺要求的厚度；

f、极片冲切：辊过的极片在模切机上面切成需要的小片，准备叠片；

g、叠片：正极、负极、隔膜按照一定的顺序在自动叠片机上面层叠起来，层数按照工艺要求；

h、电池装壳焊接：正极、负极分别焊接在盖帽的正负极上面，然后装入铝壳，盖帽和铝壳的接口采用激光焊接机焊接；

i、电池注液：注入电解液；

j、电池化成、分容；

k、电池组组装。

优选地，多元正极的配方为：钴酸锂1%--10%，镍酸锂40%--30%，锰酸锂50%--40%，

硫酸锂9%--20%。

优选地，混合负极的配方为：钛酸锂50%--30%，硅酸锂10%--20%，人造石墨40%--50%。

1. 快速充电锂电池的正极构造

LiFePO4(多元正极)+导电剂+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）

2. 快速充电锂电池的负极构造

石墨+导电剂+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体（铜箔）

3. 快速充电锂电池的充电原理

3.1 充电过程：一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。

正极上发生的反应为

LiFePO4→Li1-x FePO4+Xli++Xe(电子)

负极上发生的反应为

6C+XLi++Xe→LixC6

3.2 电池放电过程

放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。

（3）有益效果

有效地解决了动力锂电池快充问题，且大大降低生产成本。本工艺生产出来的锂电池的特点；（1）充电快，10分钟--60分钟。（2）寿命长，1万次--2万次。（3）温度宽，负30度--70度。（4）安全高，钛酸锂全世界无一例安全事故。（5）成本低，是普通锂电池价格的一半。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例 1

一种快速充电锂电池的生产工艺，其步骤如下：

i、电池注液：注入电解液；

j、电池化成、分容；

k、电池组组装。

其中，多元正极的配方为：钴酸锂1%--10%，镍酸锂40%--30%，锰酸锂50%--40%，硫酸锂9%--20%。

其中，混合负极的配方为：钛酸锂50%--30%，硅酸锂10%--20%，人造石墨40%--50%。

在步骤a中的粘合剂PVDF，将PVDF置于80℃环境下真空干燥12h，配置11%的PVDF则称量9%的比例，将搅拌NMP加热（切勿水浴，PVDF吸潮）60℃，后将PVDF在搅拌条件下一点一点的加入，待前面溶解，后再往下加。等待溶解过程中烧杯可以用保鲜膜覆盖，防止NMP挥发。

在步骤a中的增稠剂CMC，先在带有搅拌装置的配料缸内加入一定量的干净的水，在开启搅拌装置的情况下，将CMC缓慢均匀地撒到配料缸内，不停搅拌，使CMC和水完全融合、CMC能够充分溶化。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种快速充电锂电池的生产工艺，其特征在于，其步骤如下：

g、叠片：多元正极、混合负极、隔膜按照一定的顺序在自动叠片机上面层叠起来，层数按照工艺要求；

h、电池装壳焊接：多元正极、混合负极分别焊接在盖帽的正负极上面，然后装入铝壳，盖帽和铝壳的接口采用激光焊接机焊接；

i、电池注液：注入电解液；

j、电池化成、分容；

k、电池组组装。

2.根据权利要求1所述的一种快速充电锂电池的生产工艺，其特征在于，在步骤a中的粘合剂PVDF，将PVDF置于80℃真空环境下干燥12h，配置11%的PVDF则称量9%的比例，将搅拌NMP加热（切勿水浴，PVDF吸潮）60℃，后将PVDF在搅拌条件下一点一点的加入，待前面溶解，后再往下加。等待溶解过程中烧杯可以用保鲜膜覆盖，防止NMP挥发。

3.根据权利要求1所述的一种快速充电锂电池的配方生产工艺，其特征在于，多元正极在开启搅拌装置的情况下，将CMC缓慢均匀地撒到配料缸内，不停搅拌，使CMC和水完全融合、CMC能够充分溶化。

根据权利要求1所述的一种锂电池的多元正极配方生产工艺，其特征在于，多元正极的配方为：钴酸锂1%--10%，镍酸锂50%--40%，锰酸锂40%--30%，硫酸锂9%--20%。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池的混合负极配方生产工艺，其特征在于，混合负极的配方为：钛酸锂50%--30%，硅酸锂10%--20%，人造石墨40%--50%。