CN107706388A - 一种锂离子动力电池及锂离子动力电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子动力电池及锂离子动力电池的制备方法，其中，锂离子动力电池的正极片由二硫化铁、碳纳米管、钴酸锂、石墨、碳酸锡组成；锂离子动力电池的负极片由钛酸锂、纳米金属颗粒以及粘合剂组成，本发明制备方法简单，制得的锂离子动力电池倍率充放电优良，循环寿命长，且电池的电化学性能和安全性能高。

Description

一种锂离子动力电池及锂离子动力电池的制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体为一种锂离子动力电池及锂离子动力电池的制备方法。
背景技术
世界能源与环保形势日趋紧张，电池作为新能源越来越受到人们的青睐。锂离子电池由于其能量密度高，体积轻，重量小，环保无污染，成为新能源发展的主要方向。随着电动汽车、空间技术、国防工业以及电力储能系统等的迅猛发展，对二次电池的比容量、循环寿命、安全性等方面提出了更高的要求，改进和提高电池的电化学性能可从电极材料等方面入手。
传统的锂离子电池无不以石墨作为负极材料主要活性物质。以石墨作为负极活性物质的配方已经比较成熟。石墨为负极的锂离子电池体系，也有自身固有的缺陷。如电压过高容易“析锂”，造成安全性隐患，目前商品化的锂离子电池负极材料大多都是嵌锂碳材料。负极材料表面形成的保护膜，在循环使用过程中由于持续不断的化学反应及晶型变化，也在不断的影响电池的循环性及电性能。并最终造成性能下降及电池衰减。同时，石墨电极还存在电解液的共嵌入问题，这也将影响电极的循环稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子动力电池及锂离子动力电池的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂离子动力电池,所述锂离子动力电池的正极片由10％-20％二硫化铁、5％-10％碳纳米管、70％-80％钴酸锂、2％-8％石墨、3％-8％碳酸锡组成；
所述锂离子动力电池的负极片由75％-85％钛酸锂、10％-20％纳米金属颗粒以及5％-10％粘合剂组成。
优选的，所述纳米金属颗粒选自由硅、锡、镍和它们的混合物组成的组中的材料；所述纳米金属颗粒的直径为10-500nm。
优选的，所述粘合剂由40％环氧树脂、50％苯并噁嗪树脂和10％微米级导电粒子组成；所述微米级导电粒子包括铜、银、铂、钯、金、锡、铟、铝或铋、或它们的任意组合。
优选的，一种锂离子动力电池的制备方法,包括以下步骤：
A、正极材料制作：将硫化铁、碳纳米管、钴酸锂、石墨、碳酸锡混合后加入搅拌罐中低速搅拌，速率为80-120转/分，时间为5min-10min，之后将搅拌后的混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，100-140℃烘烤3-5h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
B、负极材料制作：将钛酸锂、纳米金属颗粒以及粘合剂混合后加入水浴锅中加热搅拌，水浴温度为40℃-60℃，加热时间为20min-40min，之后将混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，100-140℃烘烤3-5h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
C、分别将正极片、负极片在真空环境下，80-140℃烘烤5-7h后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入电池壳体中，成为半成品电池；将半成品电池在真空环境下，50-100℃烘烤10-20h后，注液、化成、分容，得到一种锂离子动力电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备方法简单，制得的锂离子动力电池倍率充放电优良，循环寿命长，且电池的电化学性能和安全性能高；其中，采用的正极材料制备的正极片经高温放电循环检测40次循环充放电后极板上无软化现象；采用的负极材料制备的负极片放电容量、循环性能和倍率性能都得到了明显改善；此外，本发明采用的粘合剂导电性能好，对热机械疲劳或机械疲劳具有增加的耐受性、具有低的加工粘度和低的加工温度。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供如下技术方案：一种锂离子动力电池,锂离子动力电池的正极片由10％-20％二硫化铁、5％-10％碳纳米管、70％-80％钴酸锂、2％-8％石墨、3％-8％碳酸锡组成；锂离子动力电池的负极片由75％-85％钛酸锂、10％-20％纳米金属颗粒以及5％-10％粘合剂组成；其中，纳米金属颗粒选自由硅、锡、镍和它们的混合物组成的组中的材料；所述纳米金属颗粒的直径为10-500nm；粘合剂由40％环氧树脂、50％苯并噁嗪树脂和10％微米级导电粒子组成；所述微米级导电粒子包括铜、银、铂、钯、金、锡、铟、铝或铋、或它们的任意组合。
实施例一：
锂离子动力电池的正极片由10％二硫化铁、5％碳纳米管、80％钴酸锂、2％石墨、3％碳酸锡组成；锂离子动力电池的负极片由85％钛酸锂、10％纳米金属颗粒以及5％粘合剂组成。
本实施例中，一种锂离子动力电池的制备方法,包括以下步骤：
A、正极材料制作：将硫化铁、碳纳米管、钴酸锂、石墨、碳酸锡混合后加入搅拌罐中低速搅拌，速率为80转/分，时间为5min，之后将搅拌后的混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，100℃烘烤3h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
B、负极材料制作：将钛酸锂、纳米金属颗粒以及粘合剂混合后加入水浴锅中加热搅拌，水浴温度为40℃，加热时间为20min，之后将混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，100℃烘烤3h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
C、分别将正极片、负极片在真空环境下，80℃烘烤5h后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入电池壳体中，成为半成品电池；将半成品电池在真空环境下，50℃烘烤10h后，注液、化成、分容，得到一种锂离子动力电池。
实施例二：
锂离子动力电池的正极片由20％二硫化铁、5％碳纳米管、70％钴酸锂、2％石墨、3％碳酸锡组成；锂离子动力电池的负极片由75％钛酸锂、20％纳米金属颗粒以及5％粘合剂组成。
本实施例中，一种锂离子动力电池的制备方法,包括以下步骤：
A、正极材料制作：将硫化铁、碳纳米管、钴酸锂、石墨、碳酸锡混合后加入搅拌罐中低速搅拌，速率为120转/分，时间为10min，之后将搅拌后的混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，140℃烘烤5h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
B、负极材料制作：将钛酸锂、纳米金属颗粒以及粘合剂混合后加入水浴锅中加热搅拌，水浴温度为60℃，加热时间为40min，之后将混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，140℃烘烤h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
C、分别将正极片、负极片在真空环境下，140℃烘烤7h后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入电池壳体中，成为半成品电池；将半成品电池在真空环境下，100℃烘烤20h后，注液、化成、分容，得到一种锂离子动力电池。
实施例三：
锂离子动力电池的正极片由12％二硫化铁、6％碳纳米管、75％钴酸锂、3％石墨、4％碳酸锡组成；锂离子动力电池的负极片由82％钛酸锂、12％纳米金属颗粒以及6％粘合剂组成。
本实施例中，一种锂离子动力电池的制备方法,包括以下步骤：
A、正极材料制作：将硫化铁、碳纳米管、钴酸锂、石墨、碳酸锡混合后加入搅拌罐中低速搅拌，速率为90转/分，时间为6min，之后将搅拌后的混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，105℃烘烤3.5h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
B、负极材料制作：将钛酸锂、纳米金属颗粒以及粘合剂混合后加入水浴锅中加热搅拌，水浴温度为45℃，加热时间为25min，之后将混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，110℃烘烤3.5h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
C、分别将正极片、负极片在真空环境下，90℃烘烤5.5h后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入电池壳体中，成为半成品电池；将半成品电池在真空环境下，60℃烘烤12h后，注液、化成、分容，得到一种锂离子动力电池。
实施例四：
锂离子动力电池的正极片由18％二硫化铁、6％碳纳米管、70％钴酸锂、3％石墨、3％碳酸锡组成；锂离子动力电池的负极片由75％钛酸锂、18％纳米金属颗粒以及7％粘合剂组成。
本实施例中，一种锂离子动力电池的制备方法,包括以下步骤：
A、正极材料制作：将硫化铁、碳纳米管、钴酸锂、石墨、碳酸锡混合后加入搅拌罐中低速搅拌，速率为110转/分，时间为9min，之后将搅拌后的混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，130℃烘烤4.5h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
B、负极材料制作：将钛酸锂、纳米金属颗粒以及粘合剂混合后加入水浴锅中加热搅拌，水浴温度为55℃，加热时间为35min，之后将混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，130℃烘烤4.5h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
C、分别将正极片、负极片在真空环境下，130℃烘烤6.5h后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入电池壳体中，成为半成品电池；将半成品电池在真空环境下，90℃烘烤18h后，注液、化成、分容，得到一种锂离子动力电池。
实施例五：
锂离子动力电池的正极片由15％二硫化铁、5％碳纳米管、75％钴酸锂、2％石墨、3％碳酸锡组成；锂离子动力电池的负极片由77％钛酸锂、15％纳米金属颗粒以及8％粘合剂组成。
本实施例中，一种锂离子动力电池的制备方法,包括以下步骤：
A、正极材料制作：将硫化铁、碳纳米管、钴酸锂、石墨、碳酸锡混合后加入搅拌罐中低速搅拌，速率为100转/分，时间为8min，之后将搅拌后的混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，120℃烘烤4h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
B、负极材料制作：将钛酸锂、纳米金属颗粒以及粘合剂混合后加入水浴锅中加热搅拌，水浴温度为50℃，加热时间为30min，之后将混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，120℃烘烤4h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
C、分别将正极片、负极片在真空环境下，120℃烘烤6h后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入电池壳体中，成为半成品电池；将半成品电池在真空环境下，75℃烘烤15h后，注液、化成、分容，得到一种锂离子动力电池。
本发明制备方法简单，制得的锂离子动力电池倍率充放电优良，循环寿命长，且电池的电化学性能和安全性能高；其中，采用的正极材料制备的正极片经高温放电循环检测40次循环充放电后极板上无软化现象；采用的负极材料制备的负极片放电容量、循环性能和倍率性能都得到了明显改善；此外，本发明采用的粘合剂导电性能好，对热机械疲劳或机械疲劳具有增加的耐受性、具有低的加工粘度和低的加工温度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种锂离子动力电池,其特征在于：所述锂离子动力电池的正极片由10％-20％二硫化铁、5％-10％碳纳米管、70％-80％钴酸锂、2％-8％石墨、3％-8％碳酸锡组成；
所述锂离子动力电池的负极片由75％-85％钛酸锂、10％-20％纳米金属颗粒以及5％-10％粘合剂组成。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池,其特征在于：所述纳米金属颗粒选自由硅、锡、镍和它们的混合物组成的组中的材料；所述纳米金属颗粒的直径为10-500nm。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池,其特征在于：所述粘合剂由40％环氧树脂、50％苯并噁嗪树脂和10％微米级导电粒子组成；所述微米级导电粒子包括铜、银、铂、钯、金、锡、铟、铝或铋、或它们的任意组合。
4.实现权利要求1所述的一种锂离子动力电池的制备方法,其特征在于：包括以下步骤：
A、正极材料制作：将硫化铁、碳纳米管、钴酸锂、石墨、碳酸锡混合后加入搅拌罐中低速搅拌，速率为80-120转/分，时间为5min-10min，之后将搅拌后的混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，100-140℃烘烤3-5h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
B、负极材料制作：将钛酸锂、纳米金属颗粒以及粘合剂混合后加入水浴锅中加热搅拌，水浴温度为40℃-60℃，加热时间为20min-40min，之后将混合物涂布在铝箔上，在真空环境下，100-140℃烘烤3-5h后，自然冷却，之后进行压片，得到正极片；
C、分别将正极片、负极片在真空环境下，80-140℃烘烤5-7h后，将正极片、隔膜、负极片一起层叠成电芯，置入电池壳体中，成为半成品电池；将半成品电池在真空环境下，50-100℃烘烤10-20h后，注液、化成、分容，得到一种锂离子动力电池。
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