CN106058322B - 一种高倍率动力电池的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高倍率动力电池的制做方法，其包括制备正、负极片，装配、注成、化成、密封和分容步骤。本发明通过采用改良后的浆料搅拌工艺与新型喷涂和印刷结合的工艺，有效解决现有涂布技术无法使极片厚度低于40μm的技术难题。另外，本发明还改良了的正、负极片浆料中导电剂和溶剂的选择及它们之间的比例，不但使浆料更适合进行喷涂和印刷工艺，还有效改善电池的电学性能，使电池倍率放电比容量、循环性能得到提高。

Description

一种高倍率动力电池的制作方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，并且更特别地，涉及一种高倍率动力电池的制做方法。
背景技术
锂离子电池因其电压高、能量密度大，被广泛地应用于便携式电子产品、电动工具等领域，也被认为是EV、HEV 以及PHEV 的主要发展方向之一。
锂离子电池的工作原理是依靠锂离子在正极和负极之间来回移动来工作的。在充电时，锂离子从正极金属化合物中脱出，经由电解液传递到负极表面，并嵌入负极材料的晶格中；放电时则相反。软包装锂离子主要由正极耳、正极片、负极耳、负极片、隔膜、电解液以及铝塑膜构成。电池中，正极材料多采用嵌入型金属氧化物，如LiCoO2、Li(NixCoyMnz)O2、LiFeO4或三元材料三元材料LiMnxNiyCozO2等，负极材料为碳系材料如石墨、软碳、石墨烯等，电解液则通常采用以碳酸乙烯酯为主的二元或多元有机溶液。电池隔膜通常为PP或PE，一层或多层的复合材料。
影响锂离子电池高倍率放电的因素很多，原材料、配方、结构、过程工艺都是主要影响因素。目前来说，三元材料的循环性能较好，但由于其价格昂贵，在实际的锂离子高倍率动力电池的制造中一般不采用三元材料。在三元材料等性能较好的原材料价格居高不下的影响下，研究如何从电池配方、结构和过程工艺方面中改善使动力电池的充放电性能得到提升是本领域的热点。特别地，由于目前工业生产中普遍采用涂布机涂覆电极涂料，导致了电极厚度不能小于40μm厚度，这是工业级电池充放电性能远远小于其设计性能的主要原因之一。如何解决工业生产中电极片厚度太大的问题是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述现有技术问题，本发明的目的是提供
一种高倍率动力电池的制做方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备正极片：
1.1)制备浆料a：将粉状导电剂和含锂活性物质混合并进行转速为800-1000rpm的球磨30-60min，将球磨后的粉料和三分之二份量的液状粘合剂以及n-甲基吡咯烷酮混合并在70-75℃下进行中速搅拌4-5h，再将余下分量的液状粘合剂以及n-甲基吡咯烷酮加入混合物中，在常温下进行中速减压搅拌1-2h，而后进行低速减压搅拌1-1.5h，即制成均一无气泡的膏状的浆料a；
1.2)制备浆料b：将充分干燥后的粉状含锂活性物质和导电剂混合并进行转速为800-1000rpm的球磨20-40min，将球磨后的粉料和一半分量的液状粘合剂以及n-甲基吡咯烷酮混合并在75-85℃下进行中速搅拌3-4h，再在混合物中加入余下分量的液状粘合剂以及n-甲基吡咯烷酮，在80-85℃下进行中速减压搅拌2.5-3.5h，而后在常温下进行低速减压搅拌1-1.5h，即制成均一无气泡的糊状的浆料b；
1.3)喷涂：将步骤1.1中制备好的浆料a均匀喷涂至厚度为15-20μm的铝箔表面，使喷涂正极片的浆料厚度达到18-22μm；
1.4)干燥：将喷涂后的正极片置于135-140℃的环境温度下干燥2-4h；
1.5)印刷：将步骤1.2中制备好的浆料b用印刷法涂敷于干燥后的正极片上，形成总厚度为38-42μm的涂层，印刷环境温度控制在75-80℃，印刷环境湿度控制在20-35%；
1.6)二次干燥：将印刷后的正极片置于140-145℃的环境温度下干燥7-9h；
1.7)辊压：将二次干燥后的正极片进行辊压；
1.8)裁切：将经过辊压步骤后的正极片裁切成需要的形状；
2)制备负极片：
2.1)制备浆料c：将粉状的导电剂缓缓加入液状分散剂并进行中速搅拌2-3h，再将碳基活性材料加入混合物中并进行中速搅拌4-5h，而后将粘合剂和异丙醇加入混合物中并进行低速搅拌20-30min，最后在常温减压的条件下进行低速搅拌1h，制成均一无气泡糊状浆料c；
2.2)制备浆料d：将粉状的导电剂缓缓加入液状分散剂并进行中速并搅拌2-3h，再将碳基活性材料加入混合物中并进行高速搅拌4-5h，而后将粘合剂和去离子水加入混合物中并进行低速搅拌20-30min，最后在常温减压的条件下进行低速搅拌1h，制成均一无气泡膏状浆料d；
2.3)喷涂：将步骤1.1中制备好的浆料c均匀喷涂至厚度为12-15μm的铜箔表面，使喷涂负极片的浆料厚度达到18-22μm；
2.4)干燥：将喷涂后的负极片置于65-75℃的环境温度下干燥2-4h；
2.5)印刷：将步骤1.2中制备好的浆料d用印刷法涂敷于干燥后的负极片上，形成总厚度为38-42μm的涂层，印刷环境温度控制在50-60℃，印刷环境湿度控制在20-35%；
2.6)二次干燥：将印刷后的负极片置于65-75℃的环境温度下干燥6-8h；
2.7)辊压：将二次干燥后的负极片进行辊压；
2.8)裁切：将经过辊压步骤后的负极片裁切成需要的形状；
3)装配：在正、负极片的箔片上分别焊接极耳，后将正极片、隔膜和负极片依次相叠并以胶纸固定，将固定后的组合装入铝塑膜封装袋形成电芯，并对电芯在减压的条件下进行60-70℃干燥处理10-12h，使电芯含水量小于230ppm；
4)注液：将电解液注入干燥处理后的电芯，并将电芯竖立静置12-20h，使电芯内部充分渗液；
5)化成：采用先恒流后恒压的方式同时并联化成多个电池，使化成后的每个电池中电极材料表面形成稳定的SEI钝化膜；
6)密封和分容：在减压的条件下将电池中多余的电解液抽出并将电池铝塑膜封装带封口，将封口后的电池进行充电放电的分容处理后，若电池有存在胀气现象，对电池进行再抽气和密封；
其中，所述浆料b中导电剂的质量分数是所述浆料a中导电剂的质量分数的1.2-3倍；
所述浆料d中导电剂的质量分数是所述浆料c中导电剂的质量分数的1.5-2倍。需要特别说明的是，本发明所披露的制做方法普遍适用于本领域常见的高倍率锂离子电池配方，例如正极浆料中含有22-40wt%的含锂活性物质、0.5-3.5wt%的粘结剂、0.5-3wt%的导电剂、54-75wt%的溶剂和0-3wt%的添加剂，负极浆料中含有28-37wt%的碳基活性材料、0.5-4wt%的粘结剂、0.5-3wt%的导电剂、53-70wt%的溶剂和0.5-3wt%的添加剂。上述添加剂一般是指可以改善正极/负极电学性能所添加的非导电材料。在本发明披露的方法中，n-甲基吡咯烷酮为正极浆料的溶剂，去离子水和异丙醇为负极浆料的溶剂，添加剂主要指浆料c和浆料d中的分散剂。
一般来说，正、负极浆料中含有的溶剂绝大部分会在随后制作过程中，特别是干燥步骤中挥发。在本发明披露的方法中，各个浆料中的溶剂主要在干燥或二次干燥步骤中挥发。
在本发明披露的方法中，所述的低速搅拌是指转速为50-400rpm的搅拌，所述的中速搅拌是指转速为400-900rpm的搅拌，所述的高速搅拌是指转速为900rpm以上的搅拌。
在本发明披露的方法中，所述减压是指气压小于1atm的状态。
进一步地，所述步骤6后还包括一个步骤，即步骤7出厂前整理：将电池边缘多余铝塑膜切除，并根据电池外观、尺寸和电学特征如充放电性能、电压、内阻等对电池进行筛选分级，将不合格电池挑出。
进一步地，所述浆料a与浆料b中含锂活性物质为磷酸铁锂（LiFePO4）或钴酸锂（LiCoO2）。
进一步地，所述浆料c和浆料d中碳基活性材料选自人工改性石墨、天然石墨、中间相炭微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳。优选地，浆料c和浆料d中碳基活性材料为人工改性石墨和/或中间相炭微球。
进一步地，所述浆料b中n-甲基吡咯烷酮（NMP）质量分数是所述浆料a中NMP质量分数的1.2-1.35倍；所述浆料d中去离子水的质量分数是浆料c中异丙醇的质量分数的1.1-1.3倍。
优选地，所述浆料a中导电剂和含锂活性物质的质量比为0.05-0.12:1，更优选地，上述质量比为0.06-0.09:1。
优选地，所述浆料c中导电剂和碳基活性材料的质量比为0.03-0.10:1，更优选地，上述质量比为0.05-0.08:1。
进一步地，步骤1和步骤2中所述导电剂为炭黑导电剂，可以选自Super P、 SuperS、碳纤维（VGCF）、KS-6和SFG-6、不锈钢纤维。
其中，优选地，所述浆料a和浆料b中采用Super P、KS-6和VGCF作为导电剂，其质量比为2:1:1。
其中，优选地，所述浆料c和浆料d中采用Super P、不锈钢纤维和SPF-G作为导电剂，其质量比为2:1:1。
进一步地，所述浆料a和浆料b中粘合剂为油性粘合剂，所述油性粘合剂为聚四氟乙烯（PTFE）或聚偏氟乙烯（PVDF）。优选地，浆料a和浆料b中粘合剂为PVDF。
进一步地，所述浆料c和浆料d中分散剂为水溶性纤维素，所述水溶性纤维素选自羧甲基纤维素钠（CMC）、甲基纤维素（MC）、羧乙基纤维素（HEC）和乙基纤维素（EC）。优选地，浆料c和浆料d中的分散剂为CMC。
进一步地，所述浆料c和浆料d中粘合剂是高分子乳胶液，所述高分子乳胶液选自聚四氟乙烯（PTFE）乳液、丁苯橡胶（SER）乳液和聚丙烯酸酯乳胶。优选地，浆料c和浆料d中粘合剂为SER。
优选地，步骤4中所述电解液选自六氟磷酸锂（LiPF6）、碳酸乙烯酯（EC）、二甲基乙二醇（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、和乙酸乙酯（EA）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、碳酸亚乙烯酯（VEC）、碳酸乙烯亚酯（VEC）二氟草酸硼酸锂（LiODFB）中的至少一种。
本发明所述的一种高倍率动力电池的制做方法与现有技术相比，其优点在于：
1.采用改良后的浆料搅拌工艺与新型喷涂和印刷结合的工艺，有效解决现有涂布技术无法使极片厚度低于40μm的技术难题。这有效提高了电极的比表面积，一方面可以使电极的电流密度降低，减少电极的极化作用；另一方面可以提供更多的锂离子迁移通道并缩短锂离子的迁移路径，降低了扩散阻抗，从而提高电极的高倍率性能。
2.改良了的正、负极片浆料中导电剂和溶剂的选择及它们之间的比例，不但使浆料更适合进行喷涂和印刷工艺，还有效改善电池的电学性能，使电池倍率放电比容量、循环性能得到提高而电池内阻得到降低。
3. 采用改良后的浆料搅拌工艺与新型喷涂和印刷结合的工艺还能实现极片辅料均匀，有效降低极片出现针孔、漏箔等瑕疵现象,使电池出厂合格率得到大幅提升，从而降低高倍率动力电池的生产成本。
具体实施方式
实施例1
1)制备正极片：
1.1)制备浆料a：将2.4wt%的导电剂粉末（由Super P、KS-6和VGCF构成，其质量比为2:1:1）和39wt%的磷酸铁锂粉末混合并进行转速为850rpm的球磨40min，将球磨后的粉料、2wt%的PVDF以及37wt%的NMP混合并在75℃进行转速为850rpm的桨型搅拌4h，再将1wt%的PVDF以及18.6wt%的NMP加入混合物中，在常温且气压值为0.75atm的条件下进行转速为600rpm的桨型搅拌1.5h，而后在气压值为0.6atm的条件下进行转速为80rpm的桨型搅拌1h，即制成均一无气泡的膏状的浆料a；
1.2)制备浆料b：将24wt%充分干燥后的磷酸铁锂粉末和2.9wt%导电剂粉末（由Super P、KS-6和VGCF构成，其质量比为2:1:1）混合并进行转速为950rpm的球磨30min，将球磨后的粉料加入0.5wt%的PVDF以及36.1wt%NMP，在85℃下进行800rpm转速的搅拌3.5h，再在混合物中加入0.5wt%的PVDF以及36wt%的NMP，在80℃且气压值为0.8atm的条件下进行750rpm转速的搅拌3h，而后在常温且气压值为0.6atm的条件下进行50rpm转速的搅拌1h，即制成均一无气泡的糊状的浆料b；
1.3)喷涂：将步骤1.1中制备好的浆料a均匀喷涂至厚度为15-20μm的铝箔表面，使喷涂正极片的浆料厚度达到18-22μm；
1.4)干燥：将喷涂后的正极片置于137℃的环境温度下干燥3h；
1.5)印刷：将步骤1.2中制备好的浆料b用印刷法涂敷于干燥后的正极片上，形成总厚度为38-42μm的涂层，印刷环境温度控制在77℃，印刷环境湿度控制在25%；
1.6)二次干燥：将印刷后的正极片置于145℃的环境温度下干燥8.5h；
1.7)辊压：将二次干燥后的正极片进行辊压；
1.8)裁切：将经过辊压步骤后的正极片裁切成10cm×12cm；
2)制备负极片：
2.1)制备浆料c：将2wt%粉状的导电剂（由Super P、不锈钢纤维和SPF-G构成，其质量比为2:1:1）缓缓加入2.5wt%的液状MC并进行500rpm转速的搅拌2h，再将36wt%人工改性石墨加入混合物中并进行700rpm转速的搅拌5h，而后将2.5wt%的SER和57wt%异丙醇加入混合物中并进行100rpm转速的搅拌30min，最后在常温且气压值为0.6atm的条件下进行60rpm转速的桨型搅拌1h，制成均一无气泡糊状浆料c；
2.2)制备浆料d：将3wt%粉状的导电剂（由Super P、不锈钢纤维和SPF-G构成，其质量比为2:1:1）缓缓加入3wt%的液状MC并进行450rpm转速的搅拌2.5h，再将28wt%人工改性石墨加入混合物中并进行1100rpm转速的搅拌4h，而后将1wt%的SER和65wt%去离子水加入混合物中并进行100rpm转速的搅拌30min，最后在常温且气压值为0.6atm的条件下进行60rpm转速的搅拌1h，制成均一无气泡膏状浆料d；
2.3)喷涂：将步骤1.1中制备好的浆料c均匀喷涂至厚度为12-15μm的铜箔表面，使喷涂负极片的浆料厚度达到18-22μm；
2.4)干燥：将喷涂后的负极片置于70℃的环境温度下干燥3h；
2.5)印刷：将步骤1.2中制备好的浆料d用印刷法涂敷于干燥后的负极片上，形成总厚度为38-42μm的涂层，印刷环境温度控制在55℃，印刷环境湿度控制在35%；
2.6)二次干燥：将印刷后的负极片置于65℃的环境温度下干燥8h；
2.7)辊压：将二次干燥后的负极片进行辊压；
2.8)裁切：将经过辊压步骤后的负极片裁切成10cm×12cm；
3)装配：在正、负极片的箔片上分别焊接极耳后将正极片、隔膜和负极片依次相叠并以胶纸固定，将固定后的组合装入铝塑膜封装袋形成电芯，并对电芯在减压的条件下进行70℃干燥处理10h，使电芯含水量小于230ppm；
4)注液：将LiPF4/EC/DEC/PC/VEC电解液注入干燥处理后的电芯，并将电芯竖立静置18h，使电芯内部充分渗液；
5)化成：采用先恒流后恒压的方式同时并联化成多个电池，使化成后的每个电池中电极材料表面形成稳定的SEI钝化膜；
6)密封和分容：在减压的条件下将电池中多余的电解液抽出并将电池铝塑膜封装带封口，将封口后的电池进行充电放电的分容处理后，若电池有存在胀气现象，对电池进行再抽气和密封；
7)出厂前整理:将电池边缘多余铝塑膜切除，并对电池外观、尺寸和电学特征如电压、内阻进行筛选分级，将不合格电池挑出。
实施例2
1)制备正极片：
1.1)制备浆料a：将2.2wt%的导电剂粉末（由Super P、KS-6和VGCF构成，其质量比为2:1:1）和37wt%的钴酸锂粉末混合并进行转速为750rpm的球磨50min，将球磨后的粉料、2wt%的PTFE以及38.5wt%的NMP混合并在75℃进行转速为900rpm的桨型搅拌3.5h，再将1wt%的PTFE以及19.3wt%的NMP加入混合物中，在常温且气压值为0.75atm的条件下进行转速为650rpm的桨型搅拌1.5h，而后在气压值为0.6atm的条件下进行转速为90rpm的桨型搅拌1h，即制成均一无气泡的膏状的浆料a；
1.2)制备浆料b：将23wt%充分干燥后的钴酸锂粉末和2.8wt%导电剂粉末（由SuperP、KS-6和VGCF构成，其质量比为2:1:1）混合并进行转速为850rpm的球磨45min，将球磨后的粉料加入0.5wt%的PVDF以及36.6wt%NMP，在80℃下进行中速搅拌3.5h，再在混合物中加入0.5wt%的PVDF以及36.6wt%的NMP，在80℃且气压值为0.75atm的条件下进行750rpm转速的搅拌3h，而后在常温且气压值为0.6atm的条件下进行60rpm转速的搅拌1h，即制成均一无气泡的糊状的浆料b；
1.3)喷涂：将步骤1.1中制备好的浆料a均匀喷涂至厚度为15-20μm的铝箔表面，使喷涂正极片的浆料厚度达到18-22μm；
1.4)干燥：将喷涂后的正极片置于140℃的环境温度下干燥3.5h；
1.5)印刷：将步骤1.2中制备好的浆料b用印刷法涂敷于干燥后的正极片上，形成总厚度为38-42μm的涂层，印刷环境温度控制在80℃，印刷环境湿度控制在35%；
1.6)二次干燥：将印刷后的正极片置于140℃的环境温度下干燥7h；
1.7)辊压：将二次干燥后的正极片进行辊压；
1.8)裁切：将经过辊压步骤后的正极片裁切成10cm×12cm；
2)制备负极片：
2.1)制备浆料c：将1.8wt%粉状的导电剂（由Super P、不锈钢纤维和SPF-G构成，其质量比为2:1:1）缓缓加入2wt%的HEC并进行600rpm转速的搅拌2h，再将38wt%人工改性石墨和中间相炭微球加入混合物中并进行750rpm转速的搅拌4.5h，而后将2wt%的PTFE和56.2wt%异丙醇加入混合物中并进行100rpm转速的搅拌40min，最后在常温且气压值为0.7atm的条件下进行60rpm转速的桨型搅拌1h，制成均一无气泡糊状浆料c；
2.2)制备浆料d：将2.8wt%粉状的导电剂（由Super P、不锈钢纤维和SPF-G构成，其质量比为2:1:1）缓缓加入3wt%的HEC并进行450rpm转速的搅拌3h，再将30wt%人工改性石墨和中间相炭微球加入混合物中并进行1000rpm转速的搅拌4h，而后将1wt%的PTFE和63.2wt%去离子水加入混合物中并进行100rpm转速的搅拌30min，最后在常温且气压值为0.6atm的条件下进行60rpm转速的搅拌1h，制成均一无气泡膏状浆料d；
2.3)喷涂：将步骤1.1中制备好的浆料c均匀喷涂至厚度为12-15μm的铜箔表面，使喷涂负极片的浆料厚度达到18-22μm；
2.4)干燥：将喷涂后的负极片置于67℃的环境温度下干燥4h；
2.5)印刷：将步骤1.2中制备好的浆料d用印刷法涂敷于干燥后的负极片上，形成总厚度为38-42μm的涂层，印刷环境温度控制在60℃，印刷环境湿度控制在25%；
2.6)二次干燥：将印刷后的负极片置于75℃的环境温度下干燥6h；
2.7)辊压：将二次干燥后的负极片进行辊压；
2.8)裁切：将经过辊压步骤后的负极片裁切成10cm×12cm；
3)装配：在正、负极片的箔片上分别焊接极耳后将正极片、隔膜和负极片依次相叠并以胶纸固定，将固定后的组合装入铝塑膜封装袋形成电芯，并对电芯在减压的条件下进行65℃干燥处理12h，使电芯含水量小于230ppm；
4)注液：将LiPF6/EC/DMC/LIODFB/FEC电解液注入干燥处理后的电芯，并将电芯竖立静置16h，使电芯内部充分渗液；
5)化成：采用先恒流后恒压的方式同时并联化成多个电池，使化成后的每个电池中电极材料表面形成稳定的SEI钝化膜；
6)密封和分容：在减压的条件下将电池中多余的电解液抽出并将电池铝塑膜封装带封口，将封口后的电池进行充电放电的分容处理后，若电池有存在胀气现象，对电池进行再抽气和密封；
7)出厂前整理:将电池边缘多余铝塑膜切除，并对电池外观、尺寸和电学特征如电压、内阻进行筛选分级，将不合格电池挑出。
对比例1：
除了将步骤1)制备正极片修改为：
1.1)制备浆料a：将2.4wt%的导电剂粉末（由Super P、KS-6和VGCF构成，其质量比为2:1:1）和39wt%的磷酸铁锂粉末混合并进行转速为850rpm的球磨40min，将球磨后的粉料、2wt%的PVDF以及37wt%的NMP混合并在75℃进行转速为850rpm的桨型搅拌4h，再将1wt%的PVDF以及18.6wt%的NMP加入混合物中，在常温且气压值为0.75atm的条件下进行转速为600rpm的桨型搅拌1.5h，而后在气压值为0.6atm的条件下进行转速为80rpm的桨型搅拌1h，即制成均一无气泡的膏状的浆料a；1.3)喷涂：将步骤1.1中制备好的浆料a均匀喷涂至厚度为15-20μm的铝箔表面，使喷涂正极片的浆料厚度达到38-42μm；
1.4)干燥：将喷涂后的正极片置于137℃的环境温度下干燥11.5h；
1.7)辊压：将干燥后的正极片进行辊压；
1.8)裁切：将经过辊压步骤后的正极片裁切成10cm×12cm；
并且将步骤2)制备负极片修改为：
2.1)制备浆料c：将2wt%粉状的导电剂（由Super P、不锈钢纤维和SPF-G构成，其质量比为2:1:1）缓缓加入2.5wt%的液状MC并进行500rpm转速的搅拌2h，再将36wt%人工改性石墨加入混合物中并进行700rpm转速的搅拌5h，而后将2.5wt%的SER和57wt%异丙醇加入混合物中并进行100rpm转速的搅拌30min，最后在常温且气压值为0.6atm的条件下进行60rpm转速的桨型搅拌1h，制成均一无气泡糊状浆料c；
2.3)喷涂：将步骤1.1中制备好的浆料c均匀喷涂至厚度为12-15μm的铜箔表面，使喷涂负极片的浆料厚度达到38-42μm；
2.4)干燥：将喷涂后的负极片置于70℃的环境温度下干燥11h；
2.7)辊压：将干燥后的负极片进行辊压；
2.8)裁切：将经过辊压步骤后的负极片裁切成10cm×12cm；
其余步骤与实施例1相同。
对比例2：
除了将步骤1)制备正极片修改为：
1.1)制备浆料a：将2.2wt%的导电剂粉末（由Super P、KS-6和VGCF构成，其质量比为2:1:1）和37wt%的钴酸锂粉末混合并进行转速为750rpm的球磨50min，将球磨后的粉料、2wt%的PTFE以及38.5wt%的NMP混合并在75℃进行转速为900rpm的桨型搅拌3.5h，再将1wt%的PTFE以及19.3wt%的NMP加入混合物中，在常温且气压值为0.75atm的条件下进行转速为650rpm的桨型搅拌1.5h，而后在气压值为0.6atm的条件下进行转速为90rpm的桨型搅拌1h，即制成均一无气泡的膏状的浆料a；1.3)喷涂：将步骤1.1中制备好的浆料a均匀喷涂至厚度为15-20μm的铝箔表面，使喷涂正极片的浆料厚度达到38-42μm；
1.4)干燥：将喷涂后的正极片置于140℃的环境温度下干燥10.5h；
1.7)辊压：将干燥后的正极片进行辊压；
1.8)裁切：将经过辊压步骤后的正极片裁切成10cm×12cm；
并且将步骤2)制备负极片修改为：
2.1)制备浆料c：将1.8wt%粉状的导电剂（由Super P、不锈钢纤维和SPF-G构成，其质量比为2:1:1）缓缓加入2wt%的HEC并进行600rpm转速的搅拌2h，再将38wt%人工改性石墨和中间相炭微球加入混合物中并进行750rpm转速的搅拌4.5h，而后将2wt%的PTFE和56.2wt%异丙醇加入混合物中并进行100rpm转速的搅拌40min，最后在常温且气压值为0.7atm的条件下进行60rpm转速的桨型搅拌1h，制成均一无气泡糊状浆料c；
2.3)喷涂：将步骤1.1中制备好的浆料c均匀喷涂至厚度为12-15μm的铜箔表面，使喷涂负极片的浆料厚度达到38-42μm；
2.4)干燥：将喷涂后的负极片置于67℃的环境温度下干燥10h；
2.7)辊压：将干燥后的负极片进行辊压；
2.8)裁切：将经过辊压步骤后的负极片裁切成10cm×12cm；
其余步骤与实施例2相同。
采用实施例1-2以及对比例1-2的制做方法各制作锂离子电池150个。
1.正、负极厚度平均值以及合格率：
表1
实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
正极厚度（μm） 38.7±1.2 39.1±1.5 41±2.5 42.5±2.7
负极厚度（μm） 38.6±1 39.4±1.4 41.8±3 41.7±3.2
合格率（%） 98 97.3 78 75.3
从表1可以看到，实施例1与实施例2采用的喷涂与印刷相结合并分别根据涂覆技术（即喷涂或印刷）采用不同涂料的制做方法可以成功使电极的厚度小于40μm，并且上述制做方法所制备出的电池的合格率高，有效降低了电池的生产成本。
而对比例1和对比例2只采用的单一涂料喷涂的制做方法不能使大部分电极的厚度小于40μm，且电极片间的厚度差较大。另外这些制做方法所制备出的电池合格率低，许多电池的正、负极片出现针孔、漏箔等瑕疵现象。
2.放电特性：
将上述制作合格的电池进行下列放电特性的检测。
表2
充电倍率 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
1.0A/0.7A（%） 98.7 98.9 94.2 94.9
1.5A/0.7A（%） 97.2 97.1 88.1 87.8
2.0A/0.7A（%） 96.1 95.7 81.6 80.6
从表2可以看到，实施例1与实施例2制备出的电池两种不同导电剂含量的涂料来制备正、负极，可以使电池的充电倍率性能提高，尤其是在2.0A/0.7A高倍率充电模式下，实施例1与实施例2制备出的电池的充电倍率明显比对比例1与对比例2制备出的电池的充电倍率高，即在高倍率充电模式下实施例1与实施例2制备出的电池能在较短时间内充更多的电量。
表3
放电倍率 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
5C/1C(%) 98.7 98.5 93.8 93.4
10C/1C(%) 89.7 88.9 34.7 32.8
15C/1C(%) 80.1 80.5 10.8 10.4
20C/1C(%) 73.0 72.9 5.6 5.4
可以从表3看到，当放电倍率逐渐增大时，实施例1与实施例2所制备出的电池的放电量虽然出现衰减但是还能达到70%以上的放电量，而对比例1与对比例2所制备出的电池在10C以上倍率放电时只能放出少量的电路，不能有效地放电。因此，实施例1与实施例2采用两种不同导电剂含量的涂料来制备正、负极，可以使正、负极中的带电粒子能够在大倍率放电时能够及有效转移，从而避免活性物质之间极化所导致的内阻的增大。
虽然本发明的原理已经在本文有具体描述，但是本领域的技术人员应当理解，这个描述仅通过示例的方式来进行，并且不作为关于本发明的范围的限制。除本文中所示出和描述的示例性实施例之外，在本发明的范围内通过本领域的普通技术人员的修改和代替的其他实施例，均被认为是在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种高倍率动力电池的制做方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制备正极片：
1.1）制备浆料a：将粉状导电剂和含锂活性物质混合并进行转速为800-1000rpm的球磨30-60min，将球磨后的粉料和三分之二份量的液状粘合剂以及n-甲基吡咯烷酮混合并在70-75℃下进行中速搅拌4-5h，再将余下分量的液状粘合剂以及n-甲基吡咯烷酮加入混合物中，在常温下进行中速减压搅拌1-2h，而后进行低速减压搅拌1-1.5h，即制成均一无气泡的膏状的浆料a；
1.2）制备浆料b：将充分干燥后的粉状含锂活性物质和导电剂混合并进行转速为800-1000rpm的球磨20-40min，将球磨后的粉料和一半分量的液状粘合剂以及n-甲基吡咯烷酮混合并在75-85℃下进行中速搅拌3-4h，再在混合物中加入余下分量的液状粘合剂以及n-甲基吡咯烷酮，在80-85℃下进行中速减压搅拌2.5-3.5h，而后在常温下进行低速减压搅拌1-1.5h，即制成均一无气泡的糊状的浆料b；
1.3）喷涂：将步骤1.1中制备好的浆料a均匀喷涂至厚度为15-20μm的铝箔表面，使喷涂正极片的浆料厚度达到18-22μm；
1.4）干燥：将喷涂后的正极片置于135-140℃的环境温度下干燥2-4h；
1.5）印刷：将步骤1.2中制备好的浆料b用印刷法涂敷于干燥后的正极片上，形成总厚度为38-42μm的涂层，印刷环境温度控制在75-80℃，印刷环境湿度控制在20-35%；
1.6）二次干燥：将印刷后的正极片置于140-145℃的环境温度下干燥7-9h；
1.7）辊压：将二次干燥后的正极片进行辊压；
1.8）裁切：将经过辊压步骤后的正极片裁切成需要的形状；
2）制备负极片：
2.1）制备浆料c：将粉状的导电剂缓缓加入液状分散剂并进行中速搅拌2-3h，再将碳基活性材料加入混合物中并进行中速搅拌4-5h，而后将粘合剂和异丙醇加入混合物中并进行低速搅拌20-30min，最后在常温减压的条件下进行低速搅拌1h，制成均一无气泡糊状浆料c；
2.2）制备浆料d：将粉状的导电剂缓缓加入液状分散剂并进行中速搅拌2-3h，再将碳基活性材料加入混合物中并进行高速搅拌4-5h，而后将粘合剂和去离子水加入混合物中并进行低速搅拌20-30min，最后在常温减压的条件下进行低速搅拌1h，制成均一无气泡膏状浆料d；
2.3）喷涂：将步骤2.1中制备好的浆料c均匀喷涂至厚度为12-15μm的铜箔表面，使喷涂负极片的浆料厚度达到18-22μm；
2.4）干燥：将喷涂后的负极片置于65-75℃的环境温度下干燥2-4h；
2.5）印刷：将步骤2.2中制备好的浆料d用印刷法涂敷于干燥后的负极片上，形成总厚度为38-42μm的涂层，印刷环境温度控制在50-60℃，印刷环境湿度控制在20-35%；
2.6）二次干燥：将印刷后的负极片置于65-75℃的环境温度下干燥6-8h；
2.7）辊压：将二次干燥后的负极片进行辊压；
2.8）裁切：将经过辊压步骤后的负极片裁切成需要的形状；
3）装配：在正、负极片的箔片上分别焊接极耳，后将正极片、隔膜和负极片依次相叠并以胶纸固定，将固定后的组合装入铝塑膜封装袋形成电芯，并对电芯在减压的条件下进行60-70℃干燥处理10-12h，使电芯含水量小于230ppm；
4）注液：将电解液注入干燥处理后的电芯，并将电芯竖立静置12-20h，使电芯内部充分渗液；
5）化成：采用先恒流后恒压的方式同时并联化成多个电池，使化成后的每个电池中电极材料表面形成稳定的SEI钝化膜；
6）密封和分容：在减压的条件下将电池中多余的电解液抽出并将电池铝塑膜封装带封口，将封口后的电池进行充电放电的分容处理后，若电池有存在胀气现象，对电池进行再抽气和密封；
其中，所述浆料b中导电剂的质量分数是所述浆料a中导电剂的质量分数的1.2-3倍；
所述浆料d中导电剂的质量分数是所述浆料c中导电剂的质量分数的1.5-2倍。
2.根据权利要求1所述的制做方法，其特征在于，所述步骤6后还包括步骤7）出厂前整理：将电池边缘多余铝塑膜切除，并根据电池外观、尺寸和电学特征对电池进行筛选分级，将不合格电池挑出。
3.根据权利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述浆料a中导电剂和含锂活性物质的质量比为0.06-0.09:1。
4.根据权利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述浆料c中导电剂和碳基活性材料的质量比为0.05-0.08:1。
5.根据权利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述浆料a与浆料b中含锂活性物质为磷酸铁锂（LiFePO4）或钴酸锂（LiCoO2）。
6.根据权利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述浆料c和浆料d中碳基活性材料为中间相炭微球。
7.根据权利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述浆料a和浆料b中采用SuperP、KS-6和碳纤维作为导电剂，其质量比为2:1:1；所述浆料c和浆料d中采用SuperP、不锈钢纤维和SPF-G作为导电剂，其质量比为2:1:1。
8.根据权利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述步骤4中所述电解液选自六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、二甲基乙二醇、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚酯和二氟草酸硼酸锂。
9.根据权利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述浆料b中n-甲基吡咯烷酮质量分数是所述浆料a中n-甲基吡咯烷酮质量分数的1.2-1.35倍；所述浆料d中去离子水的质量分数是浆料c中异丙醇的质量分数的1.1-1.3倍。
10.根据权利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述浆料c和浆料d中的分散剂为羧甲基纤维素钠。
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