CN106784989A - 锂离子电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池，其包括极片、隔膜、电解液以及外壳，所述极片、隔膜二者之一上设有涂层，所述涂层包括质量占93％～97％的导电材料、质量占1％～5％的粘结剂以及质量占1％～3％的添加剂。本发明锂离子电池的好处在于：1)保证循环过程中电解液的充足；2)提高倍率、加快散热；3)可以使极片与隔膜紧密结合，减小接触阻抗，缩短锂离子扩散路径，提高扩散速度。

Description

锂离子电池及其制造方法
【技术领域】
本发明涉及新能源电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池及其制造方法。
【背景技术】
随着新能源动力汽车的发展，航程远、充电时间短成为下一代动力车的发展方向，作为动力车能量来源的锂离子电池，针对其电池性能也提出了新的要求：能量密度高、高倍率充放电。锂离子电池靠锂离子在正负极片之间迁移、脱嵌、产生电流，从而给负载提供能量，迁移次数决定了电池寿命，即循环寿命，但是高倍率充放电寿命不长，3C循环300周就跳水了，所以提高高倍率循环对电池寿命至关重要。目前电动汽车正朝着快速充放(5C～10C)的方向发展。快速充放要求高倍率循环，但是锂离子电池中的电解液在电池高倍率(5C～10C)循环过程中，消耗减少，导致电池锂离子传输力下降，极化增大，容量衰减，循环寿命降低，同时，高倍率循环时产热多，导致极片芯部温度高，电解液干涸，极片掉粉，造成活性物质损失，容量衰减，循环下降，寿命缩短。
鉴于此，实有必要提供一种新的锂离子电池及其制造方法以克服现有技术的不足。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种具有保证电解液充足、加快散热、提高倍率的锂离子电池及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种锂离子电池，其包括极片、隔膜、电解液以及外壳，所述极片、隔膜二者之一上设有涂层，所述涂层包括质量占93％～97％的导电材料、质量占1％～5％的粘结剂以及质量占1％～3％的添加剂。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述极片包括集流体以及涂布在集流体上的活性物质，所述涂层涂布于所述活性物质上。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述所述导电材料的平均粒径为100～500nm，比表面积为60～300m2/g，为SP、AB导电剂中的一种或一种以上的混合物。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述粘结剂为PVDF、丙烯酸酯类中的一种或一种以上的混合物。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述添加剂为锡的化合物、硅的化合物中的一种或一种以上的混合物。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种锂离子电池的制造方法，其包括制造极片、隔膜、电解液以及外壳，按质量比例配料，导电材料占93％～97％，粘结剂占1％～5％，添加剂占1％～3％，然后用溶剂把所述导电材料、粘结剂、添加剂配成浆料，固含量为15％～30％，将所述浆料喷涂在极片或隔膜二者之一上，烘干后，组装极片、隔膜、电解液以及外壳成锂离子电池。
作为本发明锂离子电池的制造方法的一种改进，所述导电材料的平均粒径为100～500nm，比表面积为60～300m2/g，为SP、AB导电剂中的一种或一种以上的混合物。
作为本发明锂离子电池的制造方法的一种改进，所述粘结剂为PVDF、丙烯酸酯类中的一种或一种以上的混合物。
作为本发明锂离子电池的制造方法的一种改进，所述添加剂为锡的化合物、硅的化合物中的一种或一种以上的混合物。
作为本发明锂离子电池的制造方法的一种改进，制造极片的步骤包括在集流体上涂布活性物质，烘烤干，然后进行对辊，再用喷涂机把所述浆料喷涂在对辊后的活性物质上，在110℃的温度下烘烤干，完成极片的制作。
与现有技术相比，本发明锂离子电池及其制造方法具有的好处在于：1)保证循环过程中电解液的充足；2)提高倍率、加快散热；3)可以使极片与隔膜紧密结合，减小接触阻抗，缩短锂离子扩散路径，提高扩散速度。
【附图说明】
图1为本发明实施例一的极片的立体组合图。
图2为本发明锂离子电池与普通锂离子电池的高倍率循环曲线对比图。
【具体实施方式】
为了使发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
锂离子电池包括极片、隔膜、电解液以及外壳，极片包括正极片以及负极片。
实施例一
请参考图1所示，极片1包括集流体11、涂布在集流体11上的活性物质12以及涂布在活性物质12上的涂层13。活性物质层12经过对辊，涂层13涂布在对辊后的活性物质12上，厚度为2～5μm。极片1可以为正极片或者负极片。
涂层13包括导电材料、粘结剂和添加剂。导电材料的平均粒径为100～500nm，比表面积为60～300m2/g，选自碳黑(SP)、乙炔黑(AB)等高比表面积、小颗粒的导电剂中的一种或一种以上的混合物，这类导电材料呈颗粒絮状,具有很好的吸液、保液能力和弹性。粘结剂选自聚偏氟乙烯(PVDF)、丙烯酸酯类中的一种或一种以上的混合物。添加剂为锡的化合物、硅的化合物中的一种或一种以上的混合物，例如氧化锡(SnO2)、氧化硅(SiO2)。SnO2可与锂发生可逆合金反应，SiO2可提高电解液溶剂碳酸乙烯酯(EC)或碳酸二乙酯(DEC)溶剂分解电位，减少溶剂分解。
锂离子电池的制造方法为：
首先，按质量比例配料，导电材料占93％～97％，粘结剂占1％～5％，添加剂占1％～3％；
然后，用N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂把导电材料、粘结剂、添加剂配成浆料，固含量为15％～30％；
之后，在集流体11上涂布活性物质12，烘烤干，然后进行对辊，再用喷涂机把上述浆料喷涂在对辊后的活性物质12上，在110℃的温度下烘烤干，完成极片1的制作。
最后，将极片1以及隔膜、电解液、外壳共同组装成锂离子电池。在本实施例中，隔膜、电解液以及外壳的制造方法不做一一描述。
涂层13呈海绵状薄膜，因此，在注电解液时，涂层13可存储一定的电解液，随着锂离子电池的高倍率循环，电解液消耗减少，涂层13中的电解液可以补偿极片1中活性物质12之间的电解液，有利于锂离子传输，延长循环寿命。同时涂层13具有弹性、表面可以变形，卷绕时在压力作用下，使极片1和隔膜充分接触，减小接触阻抗，缩短锂离子扩散路径，提高扩散速度，提高倍率，加快散热，并且在极片1膨胀时起到缓冲作用。此外，添加剂可以抑制析锂、提高电解液溶剂分解电势，减缓溶剂分解。
请参考图2所示为普通锂离子电池与本发明锂离子电池在常温10C条件下的高倍率循环曲线图，曲线A为普通锂离子电池的数据，曲线B的本发明锂离子电池的数据。显然，本发明锂离子电池的容量保持率随着循环次数的增加变化不大，而普通锂离子电池的在循环500次之后容量保持率就开始有所衰减。
实施例二
实施例二与实施一的不同点在于，涂层13设于锂离子电池的隔膜上，涂层13的组份比例与实施一相同，在配好涂层13的浆料后，将浆料喷涂在隔膜上，烤干后形成具有涂层13的隔膜，然后将所述隔膜、与极片、电解液以及外壳共同组装成锂离子电池。在本实施例中，隔膜、极片、电解液以及外壳的结构以及制造方法不一一描述。
涂层13位于隔膜上，可以存储电解液，用于补偿极片的活性物之间的电解液，且可令极片与隔膜充分接触，减小接触阻抗，缩短锂离子扩散路径，提高扩散速度，从而提高倍率。
本发明锂离子电池，并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，其包括极片、隔膜、电解液以及外壳，其特征在于：所述极片、隔膜二者之一上设有涂层，所述涂层包括质量占93％～97％的导电材料、质量占1％～5％的粘结剂以及质量占1％～3％的添加剂。
2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述极片包括集流体以及涂布在集流体上的活性物质，所述涂层涂布于所述活性物质上。
3.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述导电材料的平均粒径为100～500nm，比表面积为60～300m2/g，为SP、AB导电剂中的一种或一种以上的混合物。
4.如权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于：所述粘结剂为PVDF、丙烯酸酯类中的一种或一种以上的混合物。
5.如权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于：所述添加剂为锡的化合物、硅的化合物中的一种或一种以上的混合物。
6.一种锂离子电池的制造方法，其包括制造极片、隔膜、电解液以及外壳，其特征在于：按质量比例配料，导电材料占93％～97％，粘结剂占1％～5％，添加剂占1％～3％，然后用溶剂把所述导电材料、粘结剂、添加剂配成浆料，固含量为15％～30％，将所述浆料喷涂在极片或隔膜二者之一上，烘干后，组装极片、隔膜、电解液以及外壳成锂离子电池。
7.如权利要求6所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于：所述导电材料的平均粒径为100～500nm，比表面积为60～300m2/g，为SP、AB导电剂中的一种或一种以上的混合物。
8.如权利要求7所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于：所述粘结剂为PVDF、丙烯酸酯类中的一种或一种以上的混合物。
9.如权利要求8所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于：所述添加剂为锡的化合物、硅的化合物中的一种或一种以上的混合物。
10.如权利要求6所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于：制造极片的步骤包括在集流体上涂布活性物质，烘烤干，然后进行对辊，再用喷涂机把所述浆料喷涂在对辊后的活性物质上，在110℃的温度下烘烤干，完成极片的制作。
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