CN105895876A - 一种快充快放卷绕式锂离子电池及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种快充快放卷绕式锂离子电池及制造方法，其中一种快充快放卷绕式锂离子电池，包括电芯、铝塑膜和电解液，所述电解液注于所述铝塑膜中，所述铝塑膜包裹所述电芯，所述电芯由正极极片、负极极片和隔离膜依次卷绕而成，所述正极极片包括以下重量份的原料组成：正极活性材料70～96、粘结剂2～15，导电剂2～20；所述负极极片包括以下重量份的原料组成：负极活性材料70～96，粘结剂2～15，导电剂2～20，本发明是通过正负极活性物质选择，选择合适的正、负极活性物质内导电剂含量，选择合适的正、负极集流体的厚度，通过使用具有快充快放功能型的电解液，降低电池内阻，改善电池的快充、快放能力，提高电池的使用效率。

Description

一种快充快放卷绕式锂离子电池及制造方法
技术领域
本专利涉及及锂离子电池领域，尤其涉及一种快充快放卷绕式锂离子电池及制造方法。
背景技术
目前电动自行车、电动摩托车、混合电动车、电动汽车、启动电源使用的锂离子电池具有体积小、重量轻、能量密度大、性价比高等优点，在电动车电池系列内，锂离子电池已经成为首选，目前常规锂离子电池充电电流一般在0.2～0.5C，放电电流在2C以下，以上充放电模式能够满足电动自行车、电动摩托车的常规使用要求，但是0.2C充电需要5小时以上，充电时间长，而且电池的放电倍率小，根本无法满足混合电动汽车的使用要求。因此，解决电动汽车用锂离子电池的倍率充放电性能已直接影响到了电动车的发展。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种快充快放卷绕式锂离子电池及制造方法，本发明是通过正负极活性物质选择，选择合适的正、负极活性物质内导电剂含量，保证了电池可以支持快速充电、高功率输出同时可以保证产品的使用寿命，从而大大提高了产品的使用性能。
本发明采取的设计方案为：
一种快充快放卷绕式锂离子电池，包括电芯、铝塑膜和电解液，所述电解液注于所述铝塑膜中，所述铝塑膜包裹所述电芯，所述电芯由正极极片、负极极片和隔离膜依次卷绕而成，所述正极极片包括以下重量份的原料组成：正极活性材料70～96、粘结剂2～15，导电剂2～20；所述负极极片包括以下重量份的原料组成：负极活性材料70～96，粘结剂2～15，导电剂2～20。
进一步地，上述的锂离子电池，其中，所述正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、三元材料、镍锰酸锂和磷酸铁锂中的至少一种组成。
进一步地，上述的三元材料为LiNix CoyMnzO2，其中x+y+z＝1。
进一步地，上述的锂离子电池，其中，所述负极活性材料为石墨、钛酸锂和硅基中的至少一种组成。
进一步地，上述的锂离子电池，其中，所述电解液包括电解质和溶剂，所述电解质为六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂中的至少一种组成，所述溶剂为碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、乙酸乙酯（EA）中的至少二种组成；所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述导电剂为导电碳黑。
进一步地，上述的锂离子电池，其中，所述正极极片包括以下重量份的原料组成：正极活性材料80、粘结剂10，导电剂10；所述负极极片包括以下重量份的原料组成：负极活性材料80，粘结剂12，导电剂10。
进一步地，上述的锂离子电池，其中，所述正极极片包括以下重量份的原料组成：正极活性材料80、粘结剂12，导电剂8；所述负极极片包括以下重量份的原料组成：负极活性材料80，粘结剂12，导电剂8。
本发明的另一面，一种快充快放卷绕式锂离子电池的制造方法，包括以下步骤：
正极浆料的制备；
负极浆料的制备；
将制备好的正极浆料涂覆在铝箔上并烘干制成正极片；
将制备好的负极浆料涂覆在铜箔上并烘干制成负极片；
将正极片、负极片进行辊压压实后通过模切、烘干、正、负极片交错相叠，形成电芯；
将铝、铜镀镍极耳分别与电芯中的正、负极片焊接在一起形成正、负极耳。
进一步地，上述的制造方法，其中，所述铝箔的厚度为8～30um；所述铜箔的厚度为7～20um。
进一步地， 上述的制造方法，其中，所述将制备好的正极浆料涂覆在铝箔上并烘干制成正极片的步骤中，涂覆在铝箔上正极浆料的单面面密度为100～300g/m2，；所述将制备好的负极浆料涂覆在铜箔上并烘干制成负极片的步骤中，涂覆在铜箔上负极浆料的单面面密度为70～200g/m2。
进一步地，上述的制造方法，其中，所述将正极片、负极片进行辊压压实后通过模切、烘干、正、负极片交错相叠，形成电芯的步骤中，正极片辊压压实后正极浆料的密度为2.8～4.0g/cm3；负极片辊压压实后负极浆料的密度为1.2～1.4g/cm3。
本发明提供了一种快充快放卷绕式锂离子电池及制造方法，其中一种快充快放卷绕式锂离子电池，包括电芯、铝塑膜和电解液，所述电解液注于所述铝塑膜中，所述铝塑膜包裹所述电芯，所述电芯由正极极片、负极极片和隔离膜依次卷绕而成，所述正极极片包括以下重量份的原料组成：正极活性材料70～96、粘结剂2～15，导电剂2～20；所述负极极片包括以下重量份的原料组成：负极活性材料70～96，粘结剂2～15，导电剂2～20，本发明是通过正负极活性物质选择，选择合适的正、负极活性物质内导电剂含量，选择合适的正、负极集流体的厚度，通过使用具有快充快放功能型的电解液，降低电池内阻，改善电池的快充、快放能力，提高电池的使用效率，保证了电池可以支持快速充电、高功率输出同时可以保证产品的使用寿命，从而大大提高了产品的使用性能。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
实施例1
一种快充快放卷绕式锂离子电池，其中，正极极片包括以下重量份的原料组成：钴酸锂80、聚偏氟乙烯10，导电碳黑10；负极极片包括以下重量份的原料组成：石墨80，聚偏氟乙烯12，导电碳黑8；本实施例中，电解液中的电解质为六氟磷酸锂，电解液中的溶剂为碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）的混合物，其中EC、DMC、DEC的比例为1:1:1，其中聚偏氟乙烯为分子量30～100万的聚偏氟乙烯；正极集流体为厚度在8微米的铝箔；负极集流体为厚度在8微米的铜箔。
实施例2
一种快充快放卷绕式锂离子电池，其中，正极极片包括以下重量份的原料组成：（钴酸锂40、锰酸锂40）、聚偏氟乙烯12，导电碳黑8；负极极片包括以下重量份的原料组成：石墨80，聚偏氟乙烯12，导电碳黑8；本实施例中电解液中的电解质六氟磷酸锂和双乙二酸硼酸锂的混合物，进一步，电解质六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂的混合比例为6:4，电解液中的溶剂为碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）的混合物，其中PC：DMC：DEC混合比例为1:1:1，其中聚偏氟乙烯为分子量30～100万的聚偏氟乙烯；正极集流体为厚度在8微米的铝箔；负极集流体为厚度在8微米的铜箔。
实施例3
一种快充快放卷绕式锂离子电池，其中，正极极片包括以下重量份的原料组成：（镍钴铝酸锂40、三元材料40）、聚偏氟乙烯12，导电碳黑8；负极极片包括以下重量份的原料组成：石墨80，聚偏氟乙烯12，导电碳黑8；本实施例中电解液中的电解质六氟磷酸锂和双乙二酸硼酸锂的混合物，进一步，电解质六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂的混合比例为6:4，电解液中的溶剂为碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）的混合物，其中PC：DMC：DEC混合比例为1:1:1，其中聚偏氟乙烯为分子量30～100万的聚偏氟乙烯；正极集流体为厚度在8微米的铝箔；负极集流体为厚度在8微米的铜箔。
实施例4
一种快充快放卷绕式锂离子电池，其中，正极极片包括以下重量份的原料组成：（镍钴铝酸锂40、三元材料40）、聚偏氟乙烯12，导电碳黑8；负极极片包括以下重量份的原料组成：钛酸锂80，聚偏氟乙烯12，导电碳黑8；本实施例中电解液中的电解质六氟磷酸锂和双乙二酸硼酸锂的混合物，进一步，电解质六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂的混合比例为6:4，电解液中的溶剂为碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）的混合物，其中PC：DMC：DEC混合比例为1:1:1，其中聚偏氟乙烯为分子量30～100万的聚偏氟乙烯；正极集流体为厚度在8微米的铝箔；负极集流体为厚度在8微米的铜箔。
实施例5
一种快充快放卷绕式锂离子电池，其中，正极极片包括以下重量份的原料组成：（镍钴铝酸锂40、锰酸锂40）、聚偏氟乙烯12，导电碳黑8；负极极片包括以下重量份的原料组成：钛酸锂80，聚偏氟乙烯12，导电碳黑8；本实施例中电解液中的电解质六氟磷酸锂和双乙二酸硼酸锂的混合物，进一步，电解质六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂的混合比例为6:4，电解液中的溶剂为碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）的混合物，其中PC：DMC：DEC混合比例为1:1:1，其中聚偏氟乙烯为分子量30～100万的聚偏氟乙烯；正极集流体为厚度在8微米的铝箔；负极集流体为厚度在8微米的铜箔。
实施例6
一种快充快放卷绕式锂离子电池，其中，正极极片包括以下重量份的原料组成：镍钴铝酸锂80、聚偏氟乙烯12，导电碳黑8；负极极片包括以下重量份的原料组成：钛酸锂80，聚偏氟乙烯12，导电碳黑8；本实施例中电解液中的电解质六氟磷酸锂和双乙二酸硼酸锂的混合物，进一步，电解质六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂的混合比例为6:4，电解液中的溶剂为碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）的混合物，其中PC：DMC：DEC混合比例为1:1:1，其中聚偏氟乙烯为分子量30～100万的聚偏氟乙烯；正极集流体为厚度在8微米的铝箔；负极集流体为厚度在8微米的铜箔。
在本发明中，正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、三元材料、镍锰酸锂和磷酸铁锂中的至少一种组成；三元材料为LiNix CoyMnzO2，，其中x+y+z＝1。负极活性材料为石墨、钛酸锂和硅基中的至少一种组成。电解液包括电解质和溶剂，电解质为六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂中的至少一种组成，溶剂为碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、乙酸乙酯（EA）中的至少二种组成，可以使电池内阻减小，具有优异的快充、快放功能，特别是可以支持10C充电、20C放电的能力；粘结剂为聚偏氟乙烯，所述导电剂为导电碳黑。导电剂可以为导电碳黑（SP）、石墨导电剂（KS-6）等。
综上的6个实施例，只是本发明的部分实施例，本发明是通过正负极活性物质选择，选择合适的正、负极活性物质内导电剂含量，选择合适的正、负极集流体的厚度；选择具有快充快放功能型的电解液以及选择适合的溶剂，降低电池内阻，从而可以改善电池的快充、快放能力，提高电池的使用效率。
本发明的另一面，一种快充快放卷绕式锂离子电池的制造方法，包括以下步骤：
步骤S1：正极浆料的制备，其中，正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、三元材料、镍锰酸锂和磷酸铁锂中的至少一种组成；三元材料为LiNix CoyMnzO2，，其中x+y+z＝1。
步骤S2：负极浆料的制备，负极活性材料为石墨、钛酸锂和硅基中的至少一种组成。
步骤S3：将制备好的正极浆料涂覆在铝箔上并烘干制成正极片，其中铝箔的厚度为8～30um，优选为8um，涂覆在铝箔上正极浆料的单面面密度为100～300g/m2，。
步骤S4：将制备好的负极浆料涂覆在铜箔上并烘干制成负极片，其中铜箔的厚度为7~20um，优选为8um，涂覆在铜箔上负极浆料的单面面密度为70～200g/m2。
步骤S5：将正极片、负极片进行辊压压实后通过模切、烘干、正、负极片交错相叠，形成电芯，正极片辊压压实后正极浆料的密度为2.8～4.0g/cm3；负极片辊压压实后负极浆料的密度为1.2～1.4g/cm3。
步骤S6：将铝、铜镀镍极耳分别与电芯中的正、负极片焊接在一起形成正、负极耳，再经过铝塑膜封装、烘烤、注液、抽气封口、化成、老化、二次抽气封口、检测等工序得到电池。
综上所述，本发明提供了一种快充快放卷绕式锂离子电池及制造方法，其中一种快充快放卷绕式锂离子电池，包括电芯、铝塑膜和电解液，所述电解液注于所述铝塑膜中，所述铝塑膜包裹所述电芯，所述电芯由正极极片、负极极片和隔离膜依次卷绕而成，所述正极极片包括以下重量份的原料组成：正极活性材料70～96、粘结剂2～15，导电剂2～20；所述负极极片包括以下重量份的原料组成：负极活性材料70～96，粘结剂2～15，导电剂2～20，本发明是通过正负极活性物质选择，选择合适的正、负极活性物质内导电剂含量，选择合适的正、负极集流体的厚度，通过使用具有快充快放功能型的电解液，降低电池内阻，改善电池的快充、快放能力，提高电池的使用效率，保证了电池可以支持快速充电、高功率输出同时可以保证产品的使用寿命，从而大大提高了产品的使用性能。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种快充快放卷绕式锂离子电池，包括电芯、铝塑膜和电解液，所述电解液注于所述铝塑膜中，所述铝塑膜包裹所述电芯，所述电芯由正极极片、负极极片和隔离膜依次卷绕而成，其特征在于，所述正极极片包括以下重量份的原料组成：正极活性材料70～96、粘结剂2～15，导电剂2～20；所述负极极片包括以下重量份的原料组成：负极活性材料70～96，粘结剂2～15，导电剂2～20。
2.如权利要求1所述的一种快充快放卷绕式锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、三元材料、镍锰酸锂和磷酸铁锂中的至少一种组成。
3.如权利要求2所述的一种快充快放卷绕式锂离子电池，其特征在于，所述三元材料为LiNix CoyMnzO2，其中x+y+z＝1。
4.如权利要求1所述的一种快充快放卷绕式锂离子电池，其特征在于，所述负极活性材料为石墨、钛酸锂和硅基中的至少一种组成。
5.如权利要求1～4任一所述的一种快充快放卷绕式锂离子电池，其特征在于，所述电解液包括电解质和溶剂，所述电解质为六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂中的至少一种组成，所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯中的至少二种组成；所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述导电剂的原料组成：正极活性材料80、粘结剂10，导电剂10；所述负极极片包括以下重量份的原料组成：负极活性材料80，粘结剂12，导电剂10。
6.如权利要求5所述的一种快充快放卷绕式锂离子电池，其特征在于，所述正极极片包括以下重量份的原料组成：正极活性材料80、粘结剂12，导电剂8；所述负极极片包括以下重量份的原料组成：负极活性材料80，粘结剂12，导电剂8。
7.一种快充快放卷绕式锂离子电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
正极浆料的制备；
负极浆料的制备；
将制备好的正极浆料涂覆在铝箔上并烘干制成正极片；
将制备好的负极浆料涂覆在铜箔上并烘干制成负极片；
将正极片、负极片进行辊压压实后通过模切、烘干、正、负极片交错相叠，形成电芯；
将铝、铜镀镍极耳分别与电芯中的正、负极片焊接在一起形成正、负极耳。
8.如权利要求7所述的一种快充快放卷绕式锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述铝箔的厚度为8～30um；所述铜箔的厚度为7~20um。
9.如权利要求7所述的一种快充快放卷绕式锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述将制备好的正极浆料涂覆在铝箔上并烘干制成正极片的步骤中，涂覆在铝箔上正极浆料的单面面密度为100～300g/m2，；所述将制备好的负极浆料涂覆在铜箔上并烘干制成负极片的步骤中，涂覆在铜箔上负极浆料的单面面密度为70～200g/m2。
10.如权利要求7～9任一所述的一种快充快放卷绕式锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述将正极片、负极片进行辊压压实后通过模切、烘干、正、负极片交错相叠，形成电芯的步骤中，正极片辊压压实后正极浆料的密度为2.8～4.0g/cm3；负极片辊压压实后负极浆料的密度为1.2～1.4g/cm3。
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