CN108172893A - 一种锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN108172893A
CN108172893A CN201711343449.8A CN201711343449A CN108172893A CN 108172893 A CN108172893 A CN 108172893A CN 201711343449 A CN201711343449 A CN 201711343449A CN 108172893 A CN108172893 A CN 108172893A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solid electrolyte
lithium ion
ion battery
parts
positive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711343449.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108172893B (zh
Inventor
林月
程昀
刘晋
Original Assignee
Zhejiang Long Battery Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Long Battery Technology Co Ltd filed Critical Zhejiang Long Battery Technology Co Ltd
Priority to CN201711343449.8A priority Critical patent/CN108172893B/zh
Publication of CN108172893A publication Critical patent/CN108172893A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108172893B publication Critical patent/CN108172893B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071—Oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池，属于锂离子电池材料领域。本发明锂离子电池包括正极、负极和通过涂布方法涂覆在正极与负极上的固体电解质薄膜；所述固体电解质薄膜为聚合物电解质、无机固体电解质中的一种或两种。本发明采用特定宽度和厚度的涂布方法在锂离子电池正负极上进行涂覆固体电解质薄膜，能够得到均匀的固体电解质薄膜；同时，本发明采用表面包覆Ni1/3Co1/3Al1/3(OH)2的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为正极活性物质，能使得到的锂离子电池放电比容量增大，容量衰减率减小。

Description

一种锂离子电池
发明领域
本发明涉及一种锂离子电池，属于锂离子电池材料领域。
背景技术
锂电池的能量密度决定于电池正负极、电解质材料及其之间的匹配。为了满足人们对电池能量密度日益增长的需求，大量研究集中在新型正负极材料的开发上，例如，大于5V高电压正极材料的研究。然而，这些高电压材料的应用却极大地受制于电解液分解电压低 (～4.5V)和易燃易爆的缺陷。并且，目前常用的正极材料如钴酸锂、磷酸铁锂及三元材料理论比容量低，组装的电池无法突破250Wh kg-1能量密度的瓶颈，更难以满足电动汽车等应用领域能量密度>300Wh kg-1的需求。
为了提升电池能量密度，研究者的目光重新转向基于高容量 (3860mAh g-1)、低电位(-3.040V vs.SHE)金属Li负极的电池，特别是高能量密度的锂硫电池和锂空气电池新体系，选择金属锂负极成为必然。然而，在电解液锂电池中，锂枝晶以及多硫化物溶解穿梭等问题，导致电池高安全隐患、低库伦效率和短循环寿命，从而限制了锂负极的应用。
相比于电解液，固体电解质具有更高安全性，且高的分解电压可匹配高电压正极材料，而高的机械性能可抑制锂枝晶生长，阻止多硫化物溶解与穿梭，使高能量金属锂作为负极成为可能。因此，使用固体电解质取代电解液，发展全固态锂电池是开发高安全、高能量密度电池的主要途径。
然而，固体电解质的引入使得高安全能量密度全固态锂电池成为现实，然而却带来了另一关键问题，即固体电解质/电极界面相容性问题。不同于液态电解质能充分润湿电极材料，循环过程中脱嵌锂过程中材料体积变化造成的界面应力所引起的界面成分与结构变化，会阻碍电极中电子与电解质中锂离子“相会”并阻碍电化学氧化还原反应发生，如何保证全固态电池中固体电解质/电极固固界面的充分接触和稳定性是提升全固态电池循环性能的关键。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种固体电解质/ 电极固固界面良好、生产方便的锂离子电池。
本发明的目的可通过如下技术方案来实现：一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极和通过涂布方法涂覆在正极与负极上的固体电解质薄膜；所述固体电解质薄膜为聚合物电解质、无机固体电解质中的一种或两种。
在上述一种锂离子电池中，所述涂布使用的涂布机包括能够转动的前辊和后辊，能够在前辊与后辊之间移动的基体，所述基体用于承载正极和负极，所述基体的外表面开设有沿基体长度方向的环形槽，所述前辊的上方设有固体电解质溶液桶，所述固体电解质溶液桶靠近所述后辊的一侧设有朝向所述基体上环形槽的刮刀，所述前辊和后辊之间的基体周边设有烘箱。
所述涂布方法具体包括如下步骤：打开固体电解质溶液桶的开关，使固体电解质溶液进入正极或负极的环形槽，保持环形槽持续移动进行涂布；
当环形槽持续移动到刮刀下方，刮刀将多余的电解质溶液阻挡，得到厚度均匀的固体电解质溶液；
将载有厚度均匀的固体电解质溶液的环形槽移动至烘箱进行烘干，固体电解质溶液的溶剂被挥发，得到表面涂覆固体电解质薄膜的正极或负极。
本发明采用上述涂布方法，能够有效避免电解质溶液在涂布过程中跑料、偏聚及粘连，并且能够实现电解质溶液成膜厚度及成膜宽度的有效控制。同时采用了具有边框的、广泛适用的正负极基体，能缩短了膜材制成时间，降低了生产成本。
在上述一种锂离子电池中，所述聚合物电解质为多组分电解质和单离子导体中的一种或多种。所述无机固体电解质由钙钛矿型无机电解质、NASICON型无机电解质、LISICO型无机电解质、thio-LISICON 型无机电解质、层状Li3N型无机电解质、氧化物无机电解质、硫化物无机电解质、磷酸盐无机电解质中的一种或多种。
在上述一种锂离子电池中，所述负极包括如下重量份数的组分：人造石墨：90-95份，导电炭黑：5-10份，丁苯橡胶：2-5份，羧甲基纤维素：2-5份。
在上述一种锂离子电池中，所述正极包括如下重量份数的组分：正极活性物质：85-90份，导电剂：2-5份，PAA粘结剂：5-10份， PEG：50-60份；所述正极活性物质为表面包覆Ni1/3Co1/3Al1/3(OH)2的 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。
在上述一种锂离子电池中，所述表面包覆Ni1/3Co1/3Al1/3(OH)2的 LiNi1/3Co1/3Mn1/ 3O2的制备方法包括如下步骤：
Ni1/3Co1/3Al1/3(OH)2前驱体的配制：按照1：1:1的摩尔比配置硫酸镍、硫酸铝、硫酸钴的混合硫酸盐溶液；
混合碱溶液的配制：按照摩尔比为1:2的比例配置NaOH和氨水的混合碱溶液；
前驱体反应：将Ni2/3Co2/3Mn2/3(OH)2前驱体溶液倒入反应釜中，以700-750r/min的转速运行，并升温至55-60℃，调节PH至 11.1-11.2，滴加混合硫酸盐溶液和混合碱溶液，控制PH在11.1-11.2，静置抽滤干燥；
正极活性物质制备：将抽滤干燥后的混合物与碳酸锂混合，在行星球磨机中以180-200r/min的转速，球磨15-20h，干燥研磨焙烧得正极活性物质。
本发明通过对正极活性物质LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2进行 Ni1/3Co1/3Al1/3(OH)2包覆，并通过行星球磨机制成核壳结构的正极活性物质，在高温作用下，包覆在正极活性物质表面的元素，在正极活性物质上发生了高温扩散和化学反应，起到掺杂改性的作用。放电比容量增大，容量衰减率减小。
作为优选，所述焙烧温度为750-780℃。
在上述一种锂离子电池中，所述导电剂为炭黑和超细碳粉的混合物，且质量比为1-2:1。本发明利用不同碳导电剂之间的协同效应，可改善极片导电性，降低电池内阻，提高电池电化学性能。
在本发明锂离子电池中，采用PAA作为粘结剂。PAA是一种无定形态高分子聚合物,其分子结构中含有碳长链结构和羧基官能团。PAA 粘结剂比PVDF和CMC具有更加良好的热稳定性、较小的体积膨胀和较大的热扩散率。在电池正常使用的电压范围内,PAA表现为电化学反应惰性,无副反应发生，其在电解液中不会发生溶解现象。且PAA 粘结剂的电池具有较小的电池极化,且其电池阻抗随着循环的进行不升反降。PAA粘结剂的极片具有良好的粘结性能和合适的电解液吸收量,保证了其良好的电性能发挥，具有最好的粘结性能、合适的吸液量、良好的分散性,保证了电池良好的电性能发挥。
本发明的另一个目的在于提供一种上述锂离子电池的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
正极制备：先将PAA粘结剂溶解到PEG溶剂中，再加入正极活性物质和导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片；
负极制备：将人造石墨、导电炭黑、丁苯橡胶、羧甲基纤维素混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
固体电解质薄膜的涂覆：采用涂布的方法分别在正极片和负极片上涂覆固体电解质薄膜；
锂离子电池制备：通过卷绕的方式将正负极复合，引出极耳，冷热压后形成聚合物电池电芯，将电芯进行真空包装，得到锂离子电池。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明采用特定宽度和厚度的涂布方法在锂离子电池正负极上进行涂覆固体电解质薄膜，能够得到均匀的固体电解质薄膜；
2、本发明采用表面包覆Ni1/3Co1/3Al1/3(OH)2的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为正极活性物质，能使得到的锂离子电池放电比容量增大，容量衰减率减小。
3、本发明采用特定的制备工艺，并结合组成合理的锂离子电池，能使得到的锂离子电池具有优良性能。
附图说明
图1是涂布设备的使用状态结构示意图。
图2是涂布设备中基体的局部结构示意图。
图中，1、前辊；2、后辊；4、承载正、负极的基体；41、环形槽；5、固体电解质溶液桶；51、固体电解质溶液；8、刮刀；9、烘箱。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、图2所示涂布机，其结构包括能够转动的前辊1和后辊 2，能够在前辊1与后辊2之间移动的基体4，所述基体4用于承载正极和负极，所述基体4的外表面开设有沿基体长度方向的环形槽 41，所述前辊1的上方设有固体电解质溶液桶5，所述固体电解质溶液桶5靠近所述后辊2的一侧设有朝向所述基体4上环形槽41的刮刀8，所述前辊1和后辊2之间的基体4周边设有烘箱9。
实施例1
制备正极活性物质：按照1：1:1的摩尔比配置硫酸镍、硫酸铝、硫酸钴的混合硫酸盐溶液；按照摩尔比为1:2的比例配置NaOH和氨水的混合碱溶液；将Ni2/3Co2/3Mn2/3(OH)2前驱体溶液倒入反应釜中，以700r/min的转速运行，并升温至55℃，调节PH至11.1，滴加混合硫酸盐溶液和混合碱溶液，控制PH在11.1，静置抽滤干燥；将抽滤干燥后的混合物与碳酸锂混合，在行星球磨机中以180r/min的转速，球磨15h，干燥研磨焙烧750℃得正极活性物质；
正极制备：先将5份PAA粘结剂溶解到50份PEG溶剂中，再加入85份正极活性物质和2份导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片；其中导电剂为炭黑和超细碳粉的混合物，且质量比为1:1；
负极制备：将90份人造石墨、5份导电炭黑、2份丁苯橡胶、2 份羧甲基纤维素混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
固体电解质薄膜的涂覆：打开固体电解质溶液桶的开关，使固体电解质溶液进入正极或负极的环形槽，保持环形槽持续移动进行涂布；
当环形槽持续移动到刮刀下方，刮刀将多余的电解质溶液阻挡，得到厚度均匀的固体电解质溶液；
将载有厚度均匀的固体电解质溶液的环形槽移动至烘箱进行烘干，固体电解质溶液的溶剂被挥发，得到表面涂覆固体电解质薄膜的正极或负极；
锂离子电池制备：通过卷绕的方式将涂覆有固体电解质薄膜的正负极复合，引出极耳，冷热压后形成聚合物电池电芯，将电芯进行真空包装，得到锂离子电池。
实施例2
制备正极活性物质：按照1：1:1的摩尔比配置硫酸镍、硫酸铝、硫酸钴的混合硫酸盐溶液；按照摩尔比为1:2的比例配置NaOH和氨水的混合碱溶液；将Ni2/3Co2/3Mn2/3(OH)2前驱体溶液倒入反应釜中，以710r/min的转速运行，并升温至56℃，调节PH至11.12，滴加混合硫酸盐溶液和混合碱溶液，控制PH在11.12，静置抽滤干燥；将抽滤干燥后的混合物与碳酸锂混合，在行星球磨机中以185r/min的转速，球磨16h，干燥研磨焙烧760℃得正极活性物质；
正极制备：先将6份PAA粘结剂溶解到52份PEG溶剂中，再加入86份正极活性物质和3份导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片；其中导电剂为炭黑和超细碳粉的混合物，且质量比为1.2:1；
负极制备：将91份人造石墨、6份导电炭黑、3份丁苯橡胶、3 份羧甲基纤维素混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
固体电解质薄膜的涂覆：打开固体电解质溶液桶的开关，使固体电解质溶液进入正极或负极的环形槽，保持环形槽持续移动进行涂布；
当环形槽持续移动到刮刀下方，刮刀将多余的电解质溶液阻挡，得到厚度均匀的固体电解质溶液；
将载有厚度均匀的固体电解质溶液的环形槽移动至烘箱进行烘干，固体电解质溶液的溶剂被挥发，得到表面涂覆固体电解质薄膜的正极或负极；
锂离子电池制备：通过卷绕的方式将涂覆有固体电解质薄膜的正负极复合，引出极耳，冷热压后形成聚合物电池电芯，将电芯进行真空包装，得到锂离子电池。
实施例3
制备正极活性物质：按照1：1:1的摩尔比配置硫酸镍、硫酸铝、硫酸钴的混合硫酸盐溶液；按照摩尔比为1:2的比例配置NaOH和氨水的混合碱溶液；将Ni2/3Co2/3Mn2/3(OH)2前驱体溶液倒入反应釜中，以725r/min的转速运行，并升温至57℃，调节PH至11.15，滴加混合硫酸盐溶液和混合碱溶液，控制PH在11.15，静置抽滤干燥；将抽滤干燥后的混合物与碳酸锂混合，在行星球磨机中以190r/min的转速，球磨17h，干燥研磨焙烧765℃得正极活性物质；
正极制备：先将8份PAA粘结剂溶解到55份PEG溶剂中，再加入88份正极活性物质和4份导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片；其中导电剂为炭黑和超细碳粉的混合物，且质量比为1.5:1；
负极制备：将92份人造石墨、8份导电炭黑、3份丁苯橡胶、3 份羧甲基纤维素混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
固体电解质薄膜的涂覆：打开固体电解质溶液桶的开关，使固体电解质溶液进入正极或负极的环形槽，保持环形槽持续移动进行涂布；
当环形槽持续移动到刮刀下方，刮刀将多余的电解质溶液阻挡，得到厚度均匀的固体电解质溶液；
将载有厚度均匀的固体电解质溶液的环形槽移动至烘箱进行烘干，固体电解质溶液的溶剂被挥发，得到表面涂覆固体电解质薄膜的正极或负极；
锂离子电池制备：通过卷绕的方式将涂覆有固体电解质薄膜的正负极复合，引出极耳，冷热压后形成聚合物电池电芯，将电芯进行真空包装，得到锂离子电池。
实施例4
制备正极活性物质：按照1：1:1的摩尔比配置硫酸镍、硫酸铝、硫酸钴的混合硫酸盐溶液；按照摩尔比为1:2的比例配置NaOH和氨水的混合碱溶液；将Ni2/3Co2/3Mn2/3(OH)2前驱体溶液倒入反应釜中，以740r/min的转速运行，并升温至59℃，调节PH至11.18，滴加混合硫酸盐溶液和混合碱溶液，控制PH在11.18，静置抽滤干燥；将抽滤干燥后的混合物与碳酸锂混合，在行星球磨机中以195r/min的转速，球磨18h，干燥研磨焙烧770℃得正极活性物质；
正极制备：先将9份PAA粘结剂溶解到58份PEG溶剂中，再加入89份正极活性物质和4份导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片；其中导电剂为炭黑和超细碳粉的混合物，且质量比为1.8:1；
负极制备：将94份人造石墨、9份导电炭黑、4份丁苯橡胶、4 份羧甲基纤维素混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
固体电解质薄膜的涂覆：打开固体电解质溶液桶的开关，使固体电解质溶液进入正极或负极的环形槽，保持环形槽持续移动进行涂布；
当环形槽持续移动到刮刀下方，刮刀将多余的电解质溶液阻挡，得到厚度均匀的固体电解质溶液；
将载有厚度均匀的固体电解质溶液的环形槽移动至烘箱进行烘干，固体电解质溶液的溶剂被挥发，得到表面涂覆固体电解质薄膜的正极或负极；
锂离子电池制备：通过卷绕的方式将涂覆有固体电解质薄膜的正负极复合，引出极耳，冷热压后形成聚合物电池电芯，将电芯进行真空包装，得到锂离子电池。
实施例5
制备正极活性物质：按照1：1:1的摩尔比配置硫酸镍、硫酸铝、硫酸钴的混合硫酸盐溶液；按照摩尔比为1:2的比例配置NaOH和氨水的混合碱溶液；将Ni2/3Co2/3Mn2/3(OH)2前驱体溶液倒入反应釜中，以750r/min的转速运行，并升温至60℃，调节PH至11.2，滴加混合硫酸盐溶液和混合碱溶液，控制PH在11.2，静置抽滤干燥；将抽滤干燥后的混合物与碳酸锂混合，在行星球磨机中以200r/min的转速，球磨20h，干燥研磨焙烧780℃得正极活性物质；
正极制备：先将10份PAA粘结剂溶解到60份PEG溶剂中，再加入90份正极活性物质和5份导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片；其中导电剂为炭黑和超细碳粉的混合物，且质量比为2:1；
负极制备：将95份人造石墨、10份导电炭黑、5份丁苯橡胶、5 份羧甲基纤维素混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
固体电解质薄膜的涂覆：打开固体电解质溶液桶的开关，使固体电解质溶液进入正极或负极的环形槽，保持环形槽持续移动进行涂布；
当环形槽持续移动到刮刀下方，刮刀将多余的电解质溶液阻挡，得到厚度均匀的固体电解质溶液；
将载有厚度均匀的固体电解质溶液的环形槽移动至烘箱进行烘干，固体电解质溶液的溶剂被挥发，得到表面涂覆固体电解质薄膜的正极或负极；
锂离子电池制备：通过卷绕的方式将涂覆有固体电解质薄膜的正负极复合，引出极耳，冷热压后形成聚合物电池电芯，将电芯进行真空包装，得到锂离子电池。
实施例6
与实施例1的区别仅在于，该实施例锂离子电池采用普通正极活性物质，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例7
与实施例1的区别仅在于，该实施例锂离子电池采用没有表面包覆Ni1/3Co1/3Al1/3(OH)2的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为正极活性材料，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，该对比例锂离子电池采用普通市售锂离子电池，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，该对比例锂离子电池采用普通涂布的方法在正极、负极上涂覆固体电解质薄膜，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对上述实施例1-7及对比例1-2锂离子电池进行性能测试，结果如表1所示。
表1：实施例1-7及对比例1-2锂离子电池性能测试结果
从上述结果可以看出，本发明采用特定宽度和厚度的涂布方法在锂离子电池正负极上进行涂覆固体电解质薄膜，能够得到均匀的固体电解质薄膜；同时，本发明采用表面包覆Ni1/3Co1/3Al1/3(OH)2的 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为正极活性物质，能使得到的锂离子电池放电比容量增大，容量衰减率减小。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极、负极和通过涂布方法涂覆在正极与负极上的固体电解质薄膜；所述固体电解质薄膜为聚合物电解质、无机固体电解质中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述涂布使用的涂布机包括能够转动的前辊(1)和后辊(2)，能够在前辊(1)与后辊(2)之间移动的基体(4)，所述基体(4)用于承载正极和负极，所述基体(4)的外表面开设有沿基体(4)长度方向的环形槽(41)，所述前辊(1)的上方设有固体电解质溶液桶(5)，所述固体电解质溶液桶(5)靠近所述后辊(2)的一侧设有朝向所述基体上环形槽(41)的刮刀(8)，所述前辊(1)和后辊(2)之间的基体周边设有烘箱(9)。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述涂布方法具体包括如下步骤：
打开固体电解质溶液桶的开关，使固体电解质溶液进入正极或负极的环形槽，保持环形槽持续移动进行涂布；
当环形槽持续移动到刮刀下方，刮刀将多余的电解质溶液阻挡，得到厚度均匀的固体电解质溶液；
将载有厚度均匀的固体电解质溶液的环形槽移动至烘箱进行烘干，固体电解质溶液的溶剂被挥发，得到表面涂覆固体电解质薄膜的正极或负极。
4.根据权利要求4所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述聚合物电解质为多组分电解质和单离子导体中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述无机固体电解质为钙钛矿型无机电解质、NASICON型无机电解质、LISICON型无机电解质、thio-LISICON型无机电解质、层状Li3N型无机电解质、氧化物无机电解质、硫化物无机电解质、磷酸盐无机电解质中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述正极包括如下重量份数的组分：正极活性物质：85-90份，导电剂：2-5份，PAA粘结剂：5-10份，PEG：50-60份；其中，所述正极活性物质为表面包覆Ni1/3Co1/3Al1/3(OH)2的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。
7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述表面包覆Ni1/3Co1/3Al1/3(OH)2的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备方法包括如下步骤：
Ni1/3Co1/3Al1/3(OH)2前驱体的配制：按照1：1:1的摩尔比配置硫酸镍、硫酸铝、硫酸钴的混合硫酸盐溶液；
混合碱溶液的配制：按照摩尔比为1:2的比例配置NaOH和氨水的混合碱溶液；
前驱体反应：将Ni2/3Co2/3Mn2/3(OH)2前驱体溶液倒入反应釜中，以700-750r/min的转速运行，并升温至55-60℃，调节pH至11.1-11.2，滴加混合硫酸盐溶液和混合碱溶液，控制PH在11.1-11.2，静置抽滤干燥；
正极活性物质制备：将抽滤干燥后的混合物与碳酸锂混合，在行星球磨机中以180-200r/min的转速，球磨15-20h，干燥研磨焙烧得正极活性物质。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述焙烧温度为750-780℃。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述负极包括如下重量份数的组分：人造石墨：90-95份，导电炭黑：5-10份，丁苯橡胶：2-5份，羧甲基纤维素：2-5份。
10.一种如权利要求1所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
正极制备：先将PAA粘结剂溶解到PEG溶剂中，再加入正极活性物质和导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片；
负极制备：将人造石墨、导电炭黑、丁苯橡胶、羧甲基纤维素混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
固体电解质薄膜的涂覆：采用涂布的方法分别在正极片和负极片上涂覆固体电解质薄膜；
锂离子电池制备：通过卷绕的方式将正负极复合，引出极耳，冷热压后形成聚合物电池电芯，将电芯进行真空包装，得到锂离子电池。
CN201711343449.8A 2017-12-15 2017-12-15 一种锂离子电池 Active CN108172893B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711343449.8A CN108172893B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 一种锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711343449.8A CN108172893B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 一种锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108172893A true CN108172893A (zh) 2018-06-15
CN108172893B CN108172893B (zh) 2019-12-31

Family

ID=62525428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711343449.8A Active CN108172893B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 一种锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108172893B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107742721A (zh) * 2017-10-26 2018-02-27 南昌航空大学 花状镍钴锰锂离子电池正极材料的制备方法
CN109273760A (zh) * 2018-09-30 2019-01-25 淮安新能源材料技术研究院 一种带有固态电解质层的锂离子电池电极片及涂布方法
CN109524634A (zh) * 2018-08-30 2019-03-26 宁波维科新能源科技有限公司 一种锂离子电池
CN109637832A (zh) * 2018-12-29 2019-04-16 苏州大学 一种高能量密度的平板碳电极
CN109713149A (zh) * 2018-12-25 2019-05-03 浙江大学 一种高倍率可拉伸电致发光器件及其制备方法
CN111224152A (zh) * 2020-01-15 2020-06-02 中山大学 一种采用双辊塑炼机批量制备全固态聚合物电解质膜的方法
CN111509187A (zh) * 2020-05-27 2020-08-07 苏州清陶新能源科技有限公司 一种锂离子电池复合正极的二次涂覆工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1219779A (zh) * 1997-10-29 1999-06-16 索尼株式会社 固态电解质电池及其制造方法
CN102637866A (zh) * 2012-04-25 2012-08-15 中南大学 一种具有浓度梯度的锂离子电池正极材料的制备方法
CN105009332A (zh) * 2013-02-28 2015-10-28 I-Ten公司 制造单片全固态电池的方法
CN105958116A (zh) * 2015-03-09 2016-09-21 现代自动车株式会社 包含纳米固体电解质的全固态电池及其制造方法
CN107431256A (zh) * 2015-11-24 2017-12-01 伍斯特理工学院 用于再循环锂离子电池组的方法和设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1219779A (zh) * 1997-10-29 1999-06-16 索尼株式会社 固态电解质电池及其制造方法
CN102637866A (zh) * 2012-04-25 2012-08-15 中南大学 一种具有浓度梯度的锂离子电池正极材料的制备方法
CN105009332A (zh) * 2013-02-28 2015-10-28 I-Ten公司 制造单片全固态电池的方法
CN105958116A (zh) * 2015-03-09 2016-09-21 现代自动车株式会社 包含纳米固体电解质的全固态电池及其制造方法
CN107431256A (zh) * 2015-11-24 2017-12-01 伍斯特理工学院 用于再循环锂离子电池组的方法和设备

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107742721A (zh) * 2017-10-26 2018-02-27 南昌航空大学 花状镍钴锰锂离子电池正极材料的制备方法
CN109524634A (zh) * 2018-08-30 2019-03-26 宁波维科新能源科技有限公司 一种锂离子电池
CN109273760A (zh) * 2018-09-30 2019-01-25 淮安新能源材料技术研究院 一种带有固态电解质层的锂离子电池电极片及涂布方法
CN109713149A (zh) * 2018-12-25 2019-05-03 浙江大学 一种高倍率可拉伸电致发光器件及其制备方法
CN109637832A (zh) * 2018-12-29 2019-04-16 苏州大学 一种高能量密度的平板碳电极
CN111224152A (zh) * 2020-01-15 2020-06-02 中山大学 一种采用双辊塑炼机批量制备全固态聚合物电解质膜的方法
CN111224152B (zh) * 2020-01-15 2022-09-02 中山大学 一种采用双辊塑炼机批量制备全固态聚合物电解质膜的方法
CN111509187A (zh) * 2020-05-27 2020-08-07 苏州清陶新能源科技有限公司 一种锂离子电池复合正极的二次涂覆工艺
CN111509187B (zh) * 2020-05-27 2023-02-28 苏州清陶新能源科技有限公司 一种锂离子电池复合正极的二次涂覆工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN108172893B (zh) 2019-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108172893A (zh) 一种锂离子电池
CN103647073B (zh) 一种锂离子电池正极材料及其制备方法
CN104835955B (zh) 一种锂离子电池镍钴锰酸锂复合正极材料及其制备方法
CN108807926A (zh) 一种Co/B共包覆镍钴锰锂离子正极材料及其制备方法
CN110112388B (zh) 多孔三氧化钨包覆改性的正极材料及其制备方法
CN101752562B (zh) 一种复合掺杂改性锂离子电池正极材料及其制备方法
CN107403913A (zh) 一种表面修饰的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法
CN102593424A (zh) 一种锂离子电池正极的制备方法
CN110429268A (zh) 一种改性硼掺杂富锂锰基正极材料及其制备方法与应用
CN105938899A (zh) 一种快离子导体包覆改性锂离子电池正极材料的制备方法及应用
CN104538630B (zh) 一种锂离子电池负极材料及其制备方法
CN105932251B (zh) 一种金属氧化物包覆锂离子电池正极材料的制备方法及其应用
CN108550802A (zh) 一种Y/La掺杂Co/B共包覆的镍钴锰三元正极材料及制备方法
CN108091854A (zh) 一种阴阳离子复合掺杂的高电压尖晶石型锂离子电池正极材料及其制备方法
CN107200358A (zh) 一种用于钠离子电池的铁系CuFe2O4材料的制备方法
CN101409343A (zh) 一种锂离子电池正极片真空搅料涂布方法
CN104466139A (zh) 一种聚苯胺包覆锗掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法
CN102231442A (zh) 一种用于超低温放电的锂离子电池电解液及锂离子电池
CN110683584B (zh) 一种锂含量可控的富锂锰正极材料的制备方法
CN102394299B (zh) 一种包覆有保护层的正极材料
CN115241435A (zh) 一种层状Na3M2XO6氧化物包覆改性的锰酸钠正极材料及其制备方法
CN109659475A (zh) 一种高性能高压锂离子电池的制备方法
CN106128789B (zh) 一种复合电极浆料及其制备方法
CN108155384A (zh) 一种无机粘结剂锂离子电池
CN109273670A (zh) 一种具有高比表面介孔保护膜的金属锂负极及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220407

Address after: 317599 Room 606, building 34, Wulong community, Taiping Street, Wenling City, Taizhou City, Zhejiang Province

Patentee after: Wang Haibin

Address before: 317500 1st floor, standard workshop, building 9, area a, SME Incubation Park base, Eastern New District, Wenling City, Taizhou City, Zhejiang Province

Patentee before: ZHEJIANG LONGJIN BATTERY TECHNOLOGY CO.,LTD.

TR01 Transfer of patent right