CN107240713A - 一种提高电池充电效率的方法 - Google Patents

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吴道勇
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Abstract

本发明公开了一种提高电池充电效率的方法，包括：正常电极表面加工处理；在电极表面涂覆一层导电物质；其中，所述导电物质采用下面任意一种：A、SWCNT 0.1％～1.0％wt.、super‑p1.0％～10％wt.，其中SWCNT的比表面积为400～500m2/g，管径为1.1～1.9nm，管长为＞5μm；B、0.8％～10％wt.，其比表面积为230～350m2/g，管径为5～12nm，管长为10～20μm。本发明对单电极进行导电剂涂覆处理，使电极表面均匀涂覆一层导电涂层，极片在工作中导电涂层能一定的加快对锂离子疏导。从而降低电池充电过程的极化。提高了电芯恒流时间比，充电效率得到有效的提高。

Description

一种提高电池充电效率的方法
技术领域
本发明涉及锂离子充电电池领域，具体涉及一种提高电池充电效率的方法。
背景技术
锂离子电池由于其的能量密度高，无污染而得到市场的认可。锂离子电池在充电过程一般分为两个阶段：恒流阶段和恒压阶段。在给电池充电时，先是按照设定的电流充电，截止到上限电压，该过程的充电电量基本等于电流×时间，这段时间由于电流不变，所以定义为恒流阶段。在达到上限电压后，充电机制发生变化，电压不变，随着充电时间的增加，充电的电流会慢慢减小，一直到设定的下限电流截止。该过程的充电电量基本也等于时间×电流，但该过程的电流时一直在减小，所以在同样的时间内，恒流过程充入的电量要大于恒压过程的电量。所以在充电过程中，我们希望充电时间越短越好，那就希望恒流时间/恒压时间的比值越大越好。而现阶段电池基本都是恒压时间要长于恒流时间，充电倍率越大的时候表现的越明显。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种可以增大恒流/恒压比的电芯制作方法，从而可以提高电池的充电效率。
本发明的具体技术方案如下：
一种提高电池充电效率的方法，包括以下步骤：
正常电极表面加工处理；
在电极表面涂覆一层导电物质；
其中所述导电物质采用下面任意一种：
配方A：
SWCNT 0.1％～1.0％wt.、super-p 1.0％～10％wt.，其中SWCNT的比表面积为400～500m2/g，管径为1.1～1.9nm，管长为＞5μm；
配方B：
MWNT 0.8％～10％wt.，其比表面积为230～350m2/g，管径为5～12nm，管长为10～20μm。
较佳地，所述涂覆导电物质的厚度为1-10μm。
较佳地，在所述正常电极表面加工处理步骤之后、涂覆导电物质之前还包括烘烤步骤，所述烘烤条件为：真空60-90℃烘烤3-5h。
本发明对单电极进行导电剂涂覆处理，使电极表面均匀涂覆一层导电涂层，极片在工作中导电涂层能一定的加快对锂离子疏导。从而降低电池充电过程的极化。提高了电芯恒流时间比，充电效率得到有效的提高。
附图说明
图1为采用本发明方法后的倍率放电曲线；
图2为采用本发明方法后的低温放电曲线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对发明进行详细说明。
以常规的长方形电池为例，在制作过程中，对已经涂布好的电极进行烘烤处理后搁置待用，取按比例配置好的导电涂覆材料，使用涂布设备将涂覆材料按照工艺厚度均匀涂覆在烘烤后的正极极片表面。
S1：制作好的电极为电池正极或负极的活性物质和添加剂按照工艺配比均匀涂覆在集流体上的极片。
S2：待涂覆的导电物质为配方A或配方B，其中，配方A为：SWCNT 0.1％～1.0％wt.、super-p1.0％～10％wt.，其中SWCNT的比表面积为400～500m2/g，管径为1.1～1.9nm，管长为＞5μm。配方B为：MWNT 0.8％～10％wt.，其比表面积为230～350m2/g，管径为5～12nm，管长为10～20μm。
按照一定的配比使用搅拌设备，按照特定的搅拌工艺制作而成。
S3：涂覆材料厚度控制在1-10μm范围内。
实施例1
以356578型号软包聚合物锂离子电池(成品厚度3.5mm、宽度65mm、高度78mm)为例，
该电池的正极片为涂覆导电涂层处理的极片，负极为常规石墨极片。再按照工艺和隔离膜共同卷绕而成的电芯。该正极片的制作方法为，先在14μm的铝箔集流体上均匀涂覆一层活性物质和辅材，从而形成正常的极片。真空85℃烘烤4h后取出，将配制好的导电涂料倒入涂布机料槽中，均匀涂覆在上步制备好的极片上，厚度控制在3-6μm。
其中，导电涂料的配方为配方A：SWCNT(单壁碳纳米管)+super-p(导电炭黑)，两者混合比例SWCNT(0.1％份)+super-p(1.0％份)，其中SWCNT的比表面积为480m2/g，管径为1.5nm，管长为7μm。
实施例2
以356578型号软包聚合物锂离子电池(成品厚度3.5mm、宽度65mm、高度78mm)为例，
该电池的正极片为涂覆导电涂层处理的极片，负极为常规石墨极片。再按照工艺和隔离膜共同卷绕而成的电芯。该正极片的制作方法为，先在14μm的铝箔集流体上均匀涂覆一层活性物质和辅材，从而形成正常的极片。真空85℃烘烤4h后取出，将配制好的导电涂料倒入涂布机料槽中，均匀涂覆在上步制备好的极片上，厚度控制在3-6μm。
其中，导电涂料的配方为配方A：SWCNT(单壁碳纳米管)+super-p(导电炭黑)，两者混合比例MWCNT(多壁碳纳米管)，配比为(1.1％份)，它的比表面积为340m2/g，管径为10nm，管长为15μm。
对比例
以356578型号软包聚合物锂离子电池(成品厚度3.5mm、宽度65mm、高度78mm)为例。
该电池的正极片为实施例中的制作的常规正极片，负极为常规石墨极片。与实施例不同的为正极片为同批次的正常正极片，其他无差异。
电池性能检测
对实施例和对比例电芯分别进行倍率充电、倍率放电、低温放电测试。
倍率充电性能测试：对电池分别以1C、2C、3C倍率对电芯进行充电。记录时间、容量和温度数据。
测试数据如下
表1 1C倍率充电数据
表1为在常温下，以1C的电流对电芯进行充电数据，上限电压为4.35V，截止电流为0.02C。通过测试充电中的恒流过程所需的时间及充入的容量结果，计算出恒流充电的效率。从表1可以看出，在1C的电流条件下本发明的相关数据与对比例差异相对较小。
表2 2C倍率充电数据：
表2为在常温下，以2C的电流对电芯进行充电数据，上限电压为4.35V，截止电流为0.02C。通过测试充电中的恒流过程所需的时间及充入的容量结果，计算出恒流充电的效率。
表3 3C倍率充电数据：
表3为在常温下，以3C的电流对电芯进行充电数据，上限电压为4.35V，截止电流为0.02C。通过测试充电中的恒流过程所需的时间及充入的容量结果，计算出恒流充电的效率。
从表2、表3可以看出，在2C、3C的电流条件下本发明的充电性能相较对比例有显著的改善，说明本发明的方法的确提高了充电效率。
另外，图1为发明中实施例1电芯在常温下以5C倍率电流对电芯放电的放电曲线及电芯表面温度上升曲线。横坐标为5C放电容量与1C放电容量的比值。从图1可以看出，在常温5C倍率电流条件下，采用本发明方法的电芯相比对比例，大倍率放电时，放电平台较高，电芯表面温度上升也相对较低。
图2为发明中实施例1电芯在恒温箱中，在低温-10℃条件下电芯进行搁置2h后，再以0.5C倍率电流进行放电，截止电压为3.0V，横坐标为低温放电容量与常温0.5C容量的比值。从图2可以看出，在低温-10℃以0.5C倍率电流放电条件下，实施例的效果更好。
综合测试项目来看，通过本发明的方法制作的电芯，在充电效率、大倍率放电及放电温升，低温放电等性能方面具有明显的优势。
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披露的技术范围内，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 (3)

1.一种提高电池充电效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
正常电极表面加工处理；
在电极表面涂覆一层导电物质；
其中，所述导电物质采用下面任意一种：
配方A：
SWCNT 0.1％～1.0％wt.、super-p 1.0％～10％wt.，其中SWCNT的比表面积为400～500m2/g，管径为1.1～1.9nm，管长为＞5μm；
配方B：
0.8％～10％wt.，其比表面积为230～350m2/g，管径为5～12nm，管长为10～20μm。
2.根据权利要求1所述的提高电池充电效率的方法，其特征在于，所述涂覆导电物质的厚度为1-10μm。
3.根据权利要求1所述的提高电池充电效率的方法，其特征在于，在所述正常电极表面加工处理步骤之后、涂覆导电物质之前还包括烘烤步骤，所述烘烤条件为：真空60-90℃烘烤3-5h。
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