CN108711641A - 纯三元正极材料电芯的制作方法 - Google Patents

纯三元正极材料电芯的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种纯三元正极材料电芯的制作方法，包括如下步骤：步骤1：原材料烘烤；将三元材料置于烘烤设备中进行烘烤，除去三元材料中的水分和杂质；步骤2：极片制作；步骤3：卷芯制作；步骤4：卷芯烘烤；将卷绕完成的卷芯置于烘烤设备中进行烘烤，除去卷芯中的全部水分；步骤5：电芯焊接；步骤6：电芯烘烤；对焊接后的电芯置于烘烤设备中进行烘烤，以将电芯内部水分最大限度的排除；步骤7：电芯的注液、充电及成品制作。本发明从三元材料本身特性出发，以特殊的制程烘烤工艺对三元体系电芯进行延时定量烘烤，以最大程度去除电芯材料中的含水量，最低限度的减少水分对电芯后期性能的影响。

Description

纯三元正极材料电芯的制作方法
技术领域
本发明属于电芯的设计制作技术领域，具体涉及一种纯三元正极材料电芯的制作方法。
背景技术
目前，由于原材料市场的持续上扬，各种电池用原材料价格也持续上涨，钴酸锂更是突破40W/吨。为缓解材料成本压力，更为提高电芯的能量密度，因此选用材料成本较低、容量相对较高的三元材料作为正极材料制成锂离子电芯，控制材料成本。
然而，由于三元材料表面“多坑”的结构特征，造成了三元材料容易吸水的特性。作为锂离子电芯正极材料进行使用时，三元材料极易吸收空气中的水分，电池充电时水分与电池内部电解液反应产生大量气体从而使电池鼓胀，并影响电芯的容量、循环寿命等其他性能。因此由于三元材料的特性，现数码电芯行业使用三元材料一般不作为主要正极与钴酸锂等进行掺杂使用，这样就限制了三元材料的使用剂量，从当前的材料市场来看对电芯生产企业的成本控制是很不利的。
发明内容
基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种纯三元正极材料电芯的制作方法，以解决现有技术中锂离子电芯正极材料进行使用时，三元材料极易吸收空气中的水分，导致电池充电时水分与电池内部电解液反应产生大量气体从而使电池鼓胀，并影响电芯的容量、循环寿命等其他性能的技术问题。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
纯三元正极材料电芯的制作方法，包括如下步骤：
步骤1：原材料烘烤；
将三元材料置于烘烤设备中进行烘烤，除去三元材料中的水分和杂质；
步骤2：极片制作；
制作正极片、负极片和隔离膜；
步骤3：卷芯制作；
将制得的正极片、负极片、隔离膜以卷绕的方式组合成裸电芯；
步骤4：卷芯烘烤；
将卷绕完成的卷芯置于烘烤设备中进行烘烤，除去卷芯中的全部水分；
步骤5：电芯焊接；
步骤6：电芯烘烤；
对焊接后的电芯置于烘烤设备中进行烘烤，以将电芯内部水分最大限度的排除；
步骤7：电芯的注液、充电及成品制作。
进一步地，所述步骤1中原料烘烤的烘烤温度为120℃，烘烤时间为4H。
进一步地，所述步骤4中卷芯烘烤的烘烤温度为80℃，烘烤时间为18H，且在惰性气氛的保护下进行烘烤。
进一步地，所述步骤6中焊接后的电芯的烘烤温度为100℃，烘烤时间为60H，且在惰性气氛的保护下进行烘烤。
进一步地，所述步骤6中焊接后的电芯烘烤前在烘烤设备总先经过预热，再进行烘烤。
进一步地，所述步骤7中电芯在预充电时保持干燥的外部环境，环境湿度小于10％RH。
进一步地，所述三元材料的型号为SS-N532A。
本发明将三元材料作为主要的正极材料使用，降低材料成本，并能适当提高电芯能量密度。且从三元材料本身特性出发，以特殊的制程烘烤工艺对三元体系电芯进行延时定量烘烤，以最大程度去除电芯材料中的含水量，最低限度的减少水分对电芯后期性能的影响。
综上，与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1.通过三元材料的使用，大幅度的降低了材料成本，单只电芯的材料成本降低10-20％；
2.提高了单只电芯的能量密度，通过使用容量更高的三元材料使单只电芯的能量密度提高3-5％；
3.对三元体系电芯进行延时定量烘烤，以最大程度去除电芯材料中的含水量，最低限度的减少水分对电芯后期性能的影响。
附图说明
图1为本发明实施例提供的纯三元正极材料电芯的制作流程的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的纯三元正极材料电芯的制作方法作进一步详细说明。
纯三元正极材料电芯的制作方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤1：原材料烘烤；
将三元材料SS-N532A置于烘烤箱中进行烘烤，烘烤温度为120℃，烘烤时间为4H，除去三元材料中的水分和杂质；
步骤2：极片制作；
制备电芯正极：称取改性锰酸锂MSL-30与烘烤后的SS-N532A三元材料，控制改性锰酸锂与镍钴锰三元材料的质量比为8：2-7：3之间，作为正极活性物质；
制备电芯负极：采用石墨G49制备电芯负极；
制备电芯隔离膜：采用厚度为20-30μm单层聚丙烯基膜作为电芯隔离膜；
步骤3：卷芯制作；
将制得的正极片、负极片、隔离膜以卷绕的方式组合成裸电芯；
步骤4：卷芯烘烤；
将卷绕完成的卷芯置于烘烤设备中进行烘烤，烘烤温度为80℃，烘烤时间为18H，且在惰性气氛的保护下进行烘烤，除去卷芯中的全部水分；
步骤5：电芯焊接；
步骤6：电芯烘烤；
对焊接后的电芯置于烘烤设备中进行烘烤，烘烤温度为100℃，烘烤时间为60H，且在惰性气氛的保护下进行烘烤，以将电芯内部水分最大限度的排除；电芯烘烤前在烘烤设备总先经过预热，再进行烘烤；
步骤7：电芯的注液、充电及成品制作。
制备导电剂：使用单一导电剂SP作为导电网络，导电剂为导电炭黑；控制导电剂占电池总重量的1％-3％；
制备电解液：控制电解液中六氟磷酸锂的摩尔浓度为0.8-1.0mol/L，碳酸乙烯酯的摩尔浓度为0.9-1.1mol/L，碳酸二乙酯的摩尔浓度为0.9-1.1mol/L，碳酸甲乙酯的摩尔浓度为0.9-1.1mol/L，碳酸亚乙烯酯的摩尔浓度为0.5％～1.1％，聚碳酸酯的摩尔浓度为1.5％～2.5％；
对烘烤后的电芯进行注液、充电及成品制作，控制电解液的注液量为52g～58g，且在预充电时保持干燥的外部环境，环境湿度小于10％RH。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.纯三元正极材料电芯的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：原材料烘烤；
将三元材料置于烘烤设备中进行烘烤，除去三元材料中的水分和杂质；
步骤2：极片制作；
制作正极片、负极片和隔离膜；
步骤3：卷芯制作；
将制得的正极片、负极片、隔离膜以卷绕的方式组合成裸电芯；
步骤4：卷芯烘烤；
将卷绕完成的卷芯置于烘烤设备中进行烘烤，除去卷芯中的全部水分；
步骤5：电芯焊接；
步骤6：电芯烘烤；
对焊接后的电芯置于烘烤设备中进行烘烤，以将电芯内部水分最大限度的排除；
步骤7：电芯的注液、充电及成品制作。
2.根据权利要求1所述的纯三元正极材料电芯的制作方法，其特征在于，所述步骤1中原料烘烤的烘烤温度为120℃，烘烤时间为4H。
3.根据权利要求1所述的纯三元正极材料电芯的制作方法，其特征在于，所述步骤4中卷芯烘烤的烘烤温度为80℃，烘烤时间为18H，且在惰性气氛的保护下进行烘烤。
4.根据权利要求1所述的纯三元正极材料电芯的制作方法，其特征在于，所述步骤6中焊接后的电芯的烘烤温度为100℃，烘烤时间为60H，且在惰性气氛的保护下进行烘烤。
5.根据权利要求4所述的纯三元正极材料电芯的制作方法，其特征在于，所述步骤6中焊接后的电芯烘烤前在烘烤设备总先经过预热，再进行烘烤。
6.根据权利要求4所述的纯三元正极材料电芯的制作方法，其特征在于，所述步骤7中电芯在预充电时保持干燥的外部环境，环境湿度小于10％RH。
7.根据权利要求1所述的纯三元正极材料电芯的制作方法，其特征在于，所述三元材料的型号为SS-N532A。
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