CN109244530A - 一种锂离子电池和制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池及其制备方法锂离子电池，包括电池外壳、正极片、负极片、第一隔膜、第二隔膜和电解液，所述正极片的面密度为400～435g/m2，所述第一隔膜和所述第二隔膜均为单面涂陶瓷微孔聚乙烯隔膜，所述正极片包括正极金属基片和涂覆于所述正极金属基片外的正极涂层，所述正极涂层包括如下重量份数的组分：正极活性物质96％～98％；正极粘结剂1.0％～1.5％；第一正极导电剂0.4％～0.6％；第二正极导电剂0.4％～0.6％；草酸0.01％～0.05％；所述正极活性物质的通式为Li[NixCoyMn1‑x‑y]O2，其中，0.75≤x≤0.9，0.05≤y≤0.154。本发明提供的锂离子电池及其制备方法，能量密度高、循环性能优良。

Description

一种锂离子电池和制备方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池和制备方法。
背景技术
锂离子电池因为高工作电压、高能量密度、长循环寿命等突出优点，在新能源汽车用动力电池方面具有广阔应用空间。随着石油资源日益枯竭，环境污染日趋加重，大力发展新能源汽车产业，以减少对化石能源的依赖、减少车辆尾气排放，已成为世界上多数国家的政策共识。与此同时，人们对新能源车用动力锂离子电池的性能也提出了越来越高的要求，锂离子电池的能量密度和循环性能亟待需要进一步提升。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于一种锂离子电池及其制备方法，该锂离子电池的能量密度高、循环性能优良。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种锂离子电池，包括电池外壳、正极片、负极片、第一隔膜、第二隔膜和电解液，所述正极片、所述负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液都设于所述电池外壳内，且所述正极片、所述负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜都浸于所述电解液内，所述负极片位于所述正极片与所述电池外壳之间，所述第一隔膜设于所述正极片与所述负极片之间，所述第二隔膜设于所述电池外壳与所述负极片之间，所述正极片的面密度为400～435g/m2，所述第一隔膜和所述第二隔膜均为单面涂陶瓷微孔聚乙烯隔膜，所述正极片包括正极金属基片和涂覆于所述正极金属基片外的正极涂层，所述正极涂层包括如下重量份数的组分：正极活性物质96％～98％；正极粘结剂1.0％～1.5％；第一正极导电剂0.4％～0.6％；第二正极导电剂0.4％～0.6％；草酸0.01％～0.05％；所述正极活性物质的通式为Li[NixCoyMn1-x-y]O2，其中，0.75≤x≤0.9，0.05≤y≤0.154。
进一步的，所述x等于0.83，所述y等于0.12；或者，
所述x等于0.89，所述y等于0.09；或者，
所述x等于0.80，所述y等于0.10。
进一步的，所述正极金属基片的厚度为12μm±5μm，所述正极片的厚度为130μm±15μm。
进一步的，所述正极金属基片为铝箔片；且/或，
所述第一正极导电剂为导电石墨或者导电碳黑；且/或，
所述第二正极导电剂为碳纳米管或者碳纤维或者碳纳米管与石墨烯的组合；且/或，
所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯或者聚乙烯醇；且/或，
所述负极片的宽度大于所述正极片的宽度，所述第一隔膜的宽度和所述第二隔膜的宽度都大于所述负极片的宽度。
进一步的，所述电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂包括按体积比1:7:1混合的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯，所述锂盐的浓度为1.2mol/L±0.2mol/L，所述添加剂包括占电解液的重量比为1％～2％的碳酸亚乙烯酯、占电解液的重量比为2％～5％的氟代碳酸乙烯酯和占电解液的重量比为0.2％～0.5％的二氟草酸硼酸锂；或者，
所述溶剂包括按体积比5:15:80混合的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯，所述锂盐的浓度为1.2mol/L±0.2mol/L，所述添加剂包括占电解液的重量比为为1％～2％的碳酸亚乙烯酯、占电解液的重量比为2％～5％的氟代碳酸乙烯酯和占电解液的重量比为0.2％～0.5％的二氟草酸硼酸锂。
进一步的，所述负极片包括负极金属基片和涂覆于所述负极金属基片外的负极涂层，所述负极涂层包括如下重量份数的组分：负极活性物质95.0％～97.0％，负极导电剂0.9％～1.1％，悬浮剂1.2％～1.7％，负极粘结剂1.4％～2.0％。
进一步的，所述负极金属基片的厚度为8μm±2μm，所述负极片的厚度为145μm-160μm；且/或，
所述负极金属基片为铜箔片；且/或，
所述负极活性物质为硅碳石墨；且/或，
所述负极导电剂为导电碳黑、碳纳米管中的至少一种；且/或，
所述负极粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸、海藻酸钠中的至少一种；且/或，
所述悬浮剂为羟甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钠。
本发明还提供一种如上所述的锂离子电池的制造方法，包括：分别制备所述电池外壳、所述正极片、所述负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液，组装所述电池外壳、所述正极片、所述负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液，所述正极片采用如下步骤制备：
正极浆料制备步骤，将所述正极活性物质、所述正极粘结剂、所述第一正极导电剂、所述第二正极导电剂按所述正极涂层中的重量份数比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮溶剂混合均匀，得到固含量为35％-50％的正极浆料；
正极浆料涂覆步骤，将所述正极浆料涂覆在所述正极金属基片上，制得正极涂覆中间产品；
正极浆料干燥固化步骤，将所述正极涂覆中间产品放置于80℃～120℃的环境中进行干燥固化，制得正极固化中间产品；
所述负极片采用如下步骤制备：
负极浆料制备步骤，按负极涂层中的重量份数比例加入所述负极活性物质、所述负极导电剂、所述负极粘结剂、所述悬浮剂，再加入去离子水后混合均匀，制得固含量40％～50％的负极浆料；
负极浆料涂覆步骤，将所述负极浆料涂覆在所述负极金属基片上，制得负极涂覆中间产品；
负极浆料干燥固化步骤，将所述负极涂覆中间产品放置于100℃～130℃的环境中进行干燥固化，制得负极固化中间产品；
负极片加工步骤，对所述负极固化中间产品依次进行辊压、裁剪加工，制得负极片半成品；
负极耳焊接步骤，在所述负极片半成品上焊接负极耳，制得所述负极片。
进一步地，所述电池外壳、所述正极片、所述负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液的组装方式为：将所述正极片、所述负极片、所述第一隔膜和所述第二隔膜按照第二隔膜、负极片、第一隔膜、正极片的顺序叠加后卷绕成圆柱状极组卷芯，将所述圆柱状极组卷芯装配于所述电池外壳内，制成半成品电芯，将所述半成品电芯烘烤；在所述半成品电芯内注入电解液，然后对所述半成品电芯进行封口，制得半成品电池；将所述半成品电池在30℃～45℃的恒温条件下以先倒置浸润后正放浸润的方式进行浸润活化，然后对所述半成品电池充电化成，制得所述锂离子电池。
进一步地，所述正极浆料制备步骤中，所述正极浆料的固含量为45％；且/或，所述负极浆料制备步骤中，所述负极浆料的固含量为45％。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
上述锂离子电池，通过采用优良的正极活性材料Li[NixCoyMn1-x-y]O2，优化极片面密度，有效地减少了锂离子迁移距离，增加离子迁移速度，显著提高了电池的质量比能量；第一隔膜和第二隔膜使用单面涂陶瓷微孔聚乙烯隔膜，增加电极对电解液的吸液/饱液量，增强极片的浸润能力，从面提高循环性能；通过电解液、第一隔膜、第二隔膜、正极片和负极片相配合，在高电压条件下，稳定电极/电解液之间的界面，减少电极表面金属离子的溶出和电解液的氧化分解，提升电池的综合性能。本申请得到的锂离子的上限电压为4.35V，工作电压范围为2.75-4.35V，0.2C放电额定容量为5000mAh，0.5C充电1C放电电池循环性能优良，1C放电容量≥0.2C放电容量*95％，与21700同倍率电池产品相比循环性能提升10-20％。
附图说明
图1是本发明实施例提供的锂离子电池的内部结构示意图；
图2是本发明实施例提供的正极片在焊接正极耳后的主视结构示意图；
图3是本发明实施例提供的正极片在焊接正极耳后的俯视结构示意图。
图中：1、正极片；11、正极金属基片；12、正极耳；13、正极涂层；131、正极顶部涂覆层；132、正极底部涂覆层；2、电池外壳；21、镀镍钢壳；22、盖帽；3、负极片；31、负极耳；4、第一隔膜；5、第二隔膜。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
请参照图1-3，本发明实施例提供的锂离子电池，包括正极片1、电池外壳2、负极片3、第一隔膜4、第二隔膜5和电解液，所述正极片1、所述负极片3、所述第一隔膜4、所述第二隔膜5和所述电解液都设于所述电池外壳2内，且所述正极片1、所述负极片3、所述第一隔膜4、所述第二隔膜5都浸于所述电解液内，所述负极片3位于所述正极片1与所述电池外壳2之间，所述第一隔膜4设于所述正极片1与所述负极片3之间，所述第二隔膜5设于所述电池外壳2与所述负极片3之间，所述正极片1的面密度为400～435g/m2，所述第一隔膜4和所述第二隔膜5均为单面涂陶瓷微孔聚乙烯隔膜，所述正极片1包括正极金属基片和涂覆于所述正极金属基片外的正极涂层，所述正极涂层包括如下重量份数的组分：正极活性物质96％～98％；正极粘结剂1.0％～1.5％；第一正极导电剂0.4％～0.6％；第二正极导电剂0.4％～0.6％；草酸0.01％～0.05％；所述正极活性物质的通式为Li[NixCoyMn1-x-y]O2，其中，0.75≤x≤0.9，0.05≤y≤0.154。
上述实施例提供的锂离子电池，通过采用优良的正极活性材料Li[NixCoyMn1-x-y]O2，优化极片面密度，有效地减少了锂离子迁移距离，增加离子迁移速度，显著提高了电池的质量比能量；第一隔膜4和第二隔膜5使用单面涂陶瓷微孔聚乙烯隔膜，增加电极对电解液的吸液/饱液量，增强极片的浸润能力，从面提高循环性能；通过电解液、第一隔膜4、第二隔膜5、正极片1和负极片3相配合，在高电压条件下，稳定电极/电解液之间的界面，减少电极表面金属离子的溶出和电解液的氧化分解，提升电池的综合性能。本申请得到的锂离子的上限电压为4.35V，工作电压范围为2.75-4.35V，0.2C放电额定容量为5000mAh，0.5C充电1C放电电池循环性能优良，1C放电容量≥0.2C放电容量*95％，与21700同倍率电池产品相比循环性能提升10-20％。
含有镍、钴、锰的正极活性物质中的镍、钴、锰三种过渡金属存在明显的协同效应，Ni的存在有利于容量的提高，但Ni含量过高，与Li+的混排导致循环性能恶化；Co能有效稳定正极活性物质的层状结构并抑制阳离子混排，提高材料的电子导电性和改善循环性能，但Co的比例过大又会导致容量过低；而Mn的存在能降低成本和改善材料的结构稳定性，过高的Mn含量使容量降低，破坏材料的层状结构，本发明实施例通过对正极活性物质过渡金属金属元素种类及比例的优化后，选用Li[NixCoyMn1-x-y]O2，其中，0.75≤x≤0.9，0.05≤y≤0.154，以使正极活性物质具有优良的物理性能和电化学性能，还降低了成本。在一具体实施例中，所述x等于0.83，所述y等于0.12，即所述Li[NixCoyMn1-x-y]O2为Li[Ni0.8Co0.15Mn0.05]O2；在另一具体实施例中，所述x等于0.89，所述y等于0.09即所述Li[NixCoyMn1-x-y]O2为Li[Ni0.89Co0.09Mn0.02]O2；在再一具体实施例中，所述x等于0.80，所述y等于0.10即所述Li[NixCoyMn1-x-y]O2为Li[Ni0.80Co0.10Mn0.10]O2，三个实施例所制得的锂离子电池在高电压条件下，具有能量密度高、高容量、结构稳定、良好的循环性能的特点，所制得的锂离子电池安全性能高。
可以理解的，所述正极活性物质的中位粒径D50满足以下关系：9μm≤D50≤16μm，在采用该中位粒径范围内的正极活性物质制得的锂离子电池，综合性能最佳。
作为优选的实施方式，所述正极金属基片的厚度为12μm±5μm，所述正极片1的厚度为130μm±15μm，这样，在保证正极片1体型较小的前提下，利于发挥正极活性物质的最佳性能，使得正极片1具有能量密度高、高容量、结构稳定、良好的循环性能的特点，所制得的锂离子电池安全性能高。
作为优选的实施方式，所述正极金属基片为铝箔片，其可满足正极片1的导电性能要求，且质量轻，成本低。
所述第一正极导电剂为导电石墨或者导电碳黑。所述第二正极导电剂为碳纳米管或者碳纤维或者碳纳米管与石墨烯的组合。正极片的正极涂层中同时采用第一导电剂和第二导电剂两种不同的导电剂配合使用，由于两者在粒径、比表面积、结构状态、导电效果有区别，故两者结合，有一加一大于二的功效，从而利于提升锂离子电池的导电性能。
所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯或者聚乙烯醇，这两种粘结剂能够保证正极涂层13与正极金属基片11具有良好的粘接性能。
所述负极片3的宽度大于所述正极片1的宽度，所述第一隔膜4的宽度和所述第二隔膜5的宽度都大于所述负极片3的宽度，如此，有利于保证正极片1和负极片3卷绕后，负极片3可以完全包住正极片1，利于保障锂离子电池的安全性能。
作为优选的实施方式，所述电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，在一实施例中，所述溶剂包括按体积比1:7:1混合的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)，所述锂盐的浓度为1.2mol/L±0.2mol/L，所述添加剂包括占电解液的重量比为1％～2％的碳酸亚乙烯酯(VC)、占电解液的重量比为2％～5％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)和占电解液的重量比为0.2％～0.5％的二氟草酸硼酸锂。在另一实施例中，所述溶剂包括按体积比5:15:80混合的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)，所述锂盐的浓度为1.2mol/L±0.2mol/L，所述添加剂包括占电解液的重量比为为1％～2％的碳酸亚乙烯酯(VC)、占电解液的重量比为2％～5％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)和占电解液的重量比为0.2％～0.5％的二氟草酸硼酸锂。添加碳酸亚乙烯酯(VC)，改善负极SEI膜的成膜特性，改善电池循环。添加氟代碳酸乙烯酯(FEC)，在Si负极脱锂的过程中与其发生反应，分解产生LiF，在Si颗粒和SEI之间产生粘合作用，从而改善SEI膜的稳定性，提高Si负极电池的循环性能。
作为优选的实施方式，所述负极片3包括负极金属基片和涂覆于所述负极金属基片外的负极涂层，所述负极涂层包括如下重量份数的组分：负极活性物质95.0％～97.0％，负极导电剂0.9％～1.1％，悬浮剂1.2％～1.7％，负极粘结剂1.4％～2.0％。负极涂层采用这些重量份数的组分，其取得的提高负极片3容量、提高循环性能、提高负极涂层在负极金属基片上附着力和降低负极片3电阻的效果都比较显著。
进一步的，所述负极金属基片的厚度为8μm±2μm，所述负极片3的厚度为145μm-160μm，这样，在保证负极片3体型较小的前提下，利于发挥负极活性物质的最佳性能。
所述负极金属基片为铜箔片，其导电性能佳，可满足负极片3的导电性能要求。
所述负极活性物质为硅碳石墨。
所述负极导电剂为导电碳黑、碳纳米管中的至少一种，，通过对负极导电剂的材料进行优化设计，充分保证了负极片3的导电性能。
所述负极粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸、海藻酸钠中的至少一种，通过对负极粘结剂的材料进行优化设计，利于保证负极涂层与负极金属基片具有良好的粘接性能。
所述悬浮剂为羟甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钠。悬浮剂采用羟甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钠，除了可在制好的负极浆料中使负极导电剂、负极活性物质处于悬浮状态外，同时，可利用羟甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钠的粘结能力，与负极粘结剂协同作用，提高负极片3烘干后负极涂层各组分之间以及负极涂层与负极金属基片之间的附着力。在具体实施例中，悬浮剂采用羟甲基纤维素钠。
在一优选实施例中，负极涂层包括如下重量份数的组分：补足至100％的硅碳石墨，导电炭黑或单壁碳纳米管0.9％～1.1％，羧甲基纤维素钠(CMC)1.2％～1.7％，丁苯橡胶1.4％～2.0％，负极涂层采用这些组分和重量份数，其取得的提高负极片3容量、提高循环性能、提高负极涂层在负极金属基片上附着力和降低负极片3电阻的效果都比较显著。
本发明实施例还提供一种如上所述的锂离子电池的制造方法，包括：分别制备所述电池外壳2、所述正极片1、所述负极片3、所述第一隔膜4、所述第二隔膜5和所述电解液，组装所述电池外壳2、所述正极片1、所述负极片3、所述第一隔膜4、所述第二隔膜5和所述电解液，所述正极片1采用如下步骤制备：
正极浆料制备步骤，将所述正极活性物质、所述正极粘结剂、所述第一正极导电剂、所述第二正极导电剂按所述正极涂层中的重量份数比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮溶剂混合均匀，得到固含量为35％-50％的正极浆料；
正极浆料涂覆步骤，将所述正极浆料涂覆在所述正极金属基片上，制得正极涂覆中间产品；
正极浆料干燥固化步骤，将所述正极涂覆中间产品放置于80℃～120℃的环境中进行干燥固化，制得正极固化中间产品；
所述负极片采用如下步骤制备：
负极浆料制备步骤，按负极涂层中的重量份数比例加入所述负极活性物质、所述负极导电剂、所述负极粘结剂、所述悬浮剂，再加入去离子水后混合均匀，制得固含量40％～50％的负极浆料；
负极浆料涂覆步骤，将所述负极浆料涂覆在所述负极金属基片上，制得负极涂覆中间产品；
负极浆料干燥固化步骤，将所述负极涂覆中间产品放置于100℃～130℃的环境中进行干燥固化，制得负极固化中间产品；
负极片加工步骤，对所述负极固化中间产品依次进行辊压、裁剪加工，制得负极片半成品；
负极耳焊接步骤，在所述负极片半成品上焊接负极耳，制得所述负极片。
本发明实施例提供的本发明实施例提供的正极片1的制造方法中，溶剂采用N-甲基吡咯烷酮溶剂，正极浆料的固含量设为35％-50％，在80℃～120℃的环境中将正极浆料干燥固化为正极涂层12，既便于正极浆料在正极金属基片11上的涂覆操作，又利于保证正极浆料的干燥固化效率较快。本发明实施例提供的正极片1的制造方法，其制造工艺简单，生产效率高，且由此制得的正极片1，正极片1的容量高，正极涂层12在正极金属基片11上的附着力强，正极片1的电阻低，利于提升锂离子电池的容量、循环性能和安全性能。负极片3的制造方法中，溶剂采用去离子水，负极浆料的固含量设为40％～50％，在100℃～130℃的环境中将负极浆料干燥固化为负极涂层，既便于负极浆料在负极金属基片上的涂覆操作，又利于保证负极浆料的干燥固化效率较快。本发明实施例提供的负极片3的制造方法，其制造工艺简单，生产效率高，且由此制得的负极片3，负极片3的容量高，负极涂层在负极金属基片上的附着力强，负极片3的电阻低，利于提升锂离子电池的容量、循环性能和安全性能。
作为优选的实施方式，所述电池外壳2、所述正极片1、所述负极片3、所述第一隔膜4、所述第二隔膜5和所述电解液的组装方式为：将所述正极片1、所述负极片3、所述第一隔膜4和所述第二隔膜5按照第二隔膜5、负极片3、第一隔膜4、正极片1的顺序叠加后卷绕成圆柱状极组卷芯，将所述圆柱状极组卷芯装配于所述电池外壳2内，制成半成品电芯，将所述半成品电芯烘烤28小时；在所述半成品电芯内注入电解液，然后对所述半成品电芯进行封口，制得半成品电池；将所述半成品电池在30℃～45℃的恒温条件下以先倒置浸润后正放浸润的方式进行浸润活化48小时，然后对所述半成品电池充电化成，制得所述锂离子电池。此处，通过对锂离子电池的组装工艺进行优化设计，从而有效提高了锂离子电池的综合性能。具体地，其通过将半成品电芯的烘烤增加到28小时，降低了最终制得电池电芯的含水量；通过将电池活化浸润时间提高到48h，可使电解液充分浸润隔膜、正极片1和负极片3；同时，其通过改进电池的活化浸润方式，在30℃-45℃恒温条件下，电池先倒置浸润、后正放浸润，从而有效提高了浸润效果。
作为优选的实施方式，所述正极浆料制备步骤中，所述正极浆料的固含量为45％，这样利于同时兼顾正极浆料的涂覆性能和干燥固化效率。所述负极浆料制备步骤中，所述负极浆料的固含量为45％，这样利于同时兼顾负极浆料的涂覆性能和干燥固化效率。
可以理解的，电池外壳2包括镀镍钢壳21和盖帽22。将圆柱状极组卷芯装配于电池外壳2内制成半成品电芯的具体实施方式为：将圆柱状极组卷芯装于镀镍钢壳21中，将负极耳31点焊于镀镍钢壳21的底部，再按设计参数进行辊槽；将正极耳13激光焊焊接在盖帽22的铝片连接处，制成半成品电芯。
在镀镍钢壳21设计方面，由于正极片1、负极片3、第一隔膜4和第二隔膜5的宽度都增加，卷绕后的圆柱状极组卷芯高度增加，因此，相应增加镀镍钢壳21的高度，从而提高了镀镍钢壳21的内腔容积，保障了镀镍钢壳21辊槽后的下沿腔体能够完全容纳圆柱状极组卷芯，同时提高镀镍钢壳21的加工性能，保障镀镍钢壳21在加工过程的稳定性。
实施例1
负极片3的制备：选用振实密度1.1-1.3g/cm3，比表面积1.8-2.2m2/g，D50为9-13μm，克容量400-420mAh/g的硅碳石墨粉作为负极活性材料。先将重量百分比为95.5％的硅碳石墨、重量百分比为1.5％的羟甲基纤维素钠、重量百分比为1.0％的导电炭黑(Super P)、重量百分比为2.0％的SBR和去离子水混合均匀，制成固含量50％的负极浆料。将负极浆料间隙式涂覆在8μm厚的金属铜箔上，在100-130℃的温度下干燥后，控制其面密度219-225g/m2，辊压成厚度约150μm厚的第二片体，裁剪成长条形，在第二片体的两端各留出一截金属箔片焊接负极耳31，在间隙箔材处焊接负极耳31，制成负极片3。
正极片1的制备：选用振实密度2.3-2.6g/cm3，比表面积1.6-2.5m2/g，D50为9-13μm，克容量190-200mAh/g的Li[Ni0.83Co0.12Mn0.05]O2作为正极活性材料。先将重量百分比为97.5％的Li[Ni0.83Co0.12Mn0.05]O2、重量百分比为0.5％的导电石墨、重量百分比为0.5％的碳纳米管、重量百分比为1.5％的聚偏氟乙烯和适量溶剂氮-甲基吡络烷酮(NMP)混合均匀，制成固含量45％的正极浆料。将正极浆料涂覆在12μm厚的金属铝箔上，在80-120℃的温度下干燥后，控制其面密度410-418g/m2，辊压成厚度约126μm厚的第一片体，将第一片体裁剪成长条形，在第一片体三分之一处留出一截金属箔片焊接正极耳12，在间隙箔材处焊接正极耳12，制成正极片1。
锂离子电池的组装：将正极片1、负极片3、第一隔膜4和第二隔膜5按照第二隔膜5、负极片3、第一隔膜4、正极片1的顺序叠加后卷绕成圆柱状极组卷芯，所用隔膜(包括第一隔膜4和第二隔膜5)为厚度16μm的聚乙烯涂陶瓷薄膜。将圆柱状极组卷芯套入镀镍钢壳21中，将负极耳31点焊于镀镍钢壳21的底部，再按设计参数进行辊槽；将正极耳12激光焊焊接在盖帽22汇流片处，制成半成品电芯。充分烘烤半成品电芯，注入8.8g的电解液，按设计封口参数进行封口，制得半成品电池；将半成品电池活化，使电解液充分浸润正负极材料和隔膜；按照化成工艺给半成品电池充电化成后，即组装成锂离子电池。
上述电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂包括按体积比1:7:1混合的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)，所述锂盐的浓度为1.2mol/L±0.2mol/L，所述添加剂包括占电解液的重量比为1.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)、占电解液的重量比为3％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)和占电解液的重量比为0.4％的二氟草酸硼酸锂((LiDFOB)。
锂离子电池的测试：当以0.5C电流对锂离子电池进行恒流恒压充电(截止电流为0.01C)至电压为4.35V、再以1C以上恒定电流对锂离子电池进行放电至电压为2.75V时，电池放电额定容量≥5000mAh。当以0.5C恒流对锂离子电池进行充电1C恒流进行放电充放电循环测试，第300周电池容量保持率80.98％，，而现有的18650-3350mAh的锂离子电池0.5C充1C放电循环测试第300周容量保持率小于76.24％。
实施例2
负极片3的制备：选用振实密度1.1-1.3g/cm3，比表面积1.8-2.2m2/g，D50为9-13μm，克容量400-420mAh/g的硅碳石墨粉作为负极活性材料。先将重量百分比为95.5％的硅碳石墨、重量百分比为1.5％的羟甲基纤维素钠、重量百分比为1.0％的导电炭黑(Super P)、重量百分比为2.0％的SBR和去离子水混合均匀，制成固含量50％的负极浆料。将负极浆料间隙式涂覆在8μm厚的金属铜箔上，在100-130℃的温度下干燥后，控制其面密度219-225g/m2，辊压成厚度约150μm厚的第二片体，裁剪成长条形，在第二片体的两端各留出一截金属箔片焊接负极耳31，在间隙箔材处焊接负极耳31，制成负极片3。
正极片1的制备：选用振实密度2.2-2.8g/cm3，比表面积1.7-2.4m2/g，D50为11-15μm，克容量185-195mAh/g的Li[Ni0.89Co0.09Mn0.02]O2作为正极活性材料。先将重量百分比为96.5％的Li[Ni0.89Co0.09Mn0.02]O2、重量百分比为1.0％的导电石墨、重量百分比为1.0％的碳纳米管、重量百分比为1.5％的聚偏氟乙烯和适量溶剂氮-甲基吡络烷酮(NMP)混合均匀，制成固含量45％的正极浆料。将正极浆料涂覆在12μm厚的金属铝箔上，在80-120℃的温度下干燥后，控制其面密度410-418g/m2，辊压成厚度约126μm厚的第一片体，将第一片体裁剪成长条形，在第一片体三分之一处留出一截金属箔片焊接正极耳12，在间隙箔材处焊接正极耳12，制成正极片1。
锂离子电池的组装：将正极片1、负极片3、第一隔膜4和第二隔膜5按照第二隔膜5、负极片3、第一隔膜4、正极片1的顺序叠加后卷绕成圆柱状极组卷芯，所用隔膜(包括第一隔膜4和第二隔膜5)为厚度16μm的聚乙烯涂陶瓷薄膜。将圆柱状极组卷芯套入镀镍钢壳21中，将负极耳31点焊于镀镍钢壳21的底部，再按设计参数进行辊槽；将正极耳12激光焊焊接在盖帽22汇流片处，制成半成品电芯。充分烘烤半成品电芯，注入8.8g的电解液，按设计封口参数进行封口，制得半成品电池；将半成品电池活化，使电解液充分浸润正负极材料和隔膜；按照化成工艺给半成品电池充电化成后，即组装成锂离子电池。
上述电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂包括按体积比1:7:1混合的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)，所述锂盐的浓度为1.2mol/L±0.2mol/L，所述添加剂包括占电解液的重量比为1.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)、占电解液的重量比为3％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)和占电解液的重量比为0.4％的二氟草酸硼酸锂((LiDFOB)。
锂离子电池的测试：当以0.5C电流对锂离子电池进行恒流恒压充电(截止电流为0.01C)至电压为4.35V、再以1C以上恒定电流对锂离子电池进行放电至电压为2.75V时，电池放电额定容量≥5000mAh。当以0.5C恒流对锂离子电池进行充电1C恒流进行放电充放电循环测试，第300周电池容量保持率81.34％，而现有的18650-3350mAh的锂离子电池0.5C充1C放电循环测试第300周容量保持率小于76.24％。
实施例3
负极片3的制备：选用振实密度1.1-1.3g/cm3，比表面积1.8-2.2m2/g，D50为9-13μm，克容量400-420mAh/g的硅碳石墨粉作为负极活性材料。先将重量百分比为95.5％的硅碳石墨、重量百分比为1.5％的导电炭黑(Super P)、重量百分比为2.0％的SBR、重量百分比为1.5％的羟甲基纤维素和去离子水混合均匀，制成固含量50％的负极浆料。将负极浆料间隙式涂覆在8μm厚的金属铜箔上，在100-130℃的温度下干燥后，控制其面密度219-225g/m2，辊压成厚度约150μm厚的第二片体，裁剪成长条形，在第二片体的两端各留出一截金属箔片焊接负极耳31，在间隙箔材处焊接负极耳31，制成负极片3。
正极片1的制备：选用振实密度2.0-2.4g/cm3，比表面积1.8-2.7m2/g，D50为10-15μm，克容量180-190mAh/g的Li[Ni0.80Co0.10Mn0.10]O2作为正极活性材料。先将重量百分比为97.5％的Li[Ni0.80Co0.10Mn0.10]O2、重量百分比为0.5％的导电石墨、重量百分比为0.5％的碳纳米管、重量百分比为1.5％的聚偏氟乙烯和适量溶剂氮-甲基吡络烷酮(NMP)混合均匀，制成固含量40％的正极浆料。将正极浆料涂覆在12μm厚的金属铝箔上，在90-120℃的温度下干燥后，控制其面密度410-418g/m2，辊压成厚度约126um厚的第一片体，将第一片体裁剪成长条形，在第一片体三分之一处留出一截金属箔片焊接正极耳12，在间隙箔材处焊接正极耳12，制成正极片1。
锂离子电池的组装：将正极片1、负极片3、第一隔膜4和第二隔膜5按照第二隔膜5、负极片3、第一隔膜4、正极片1的顺序叠加后卷绕成圆柱状极组卷芯，所用隔膜(包括第一隔膜4和第二隔膜5)为厚度16μm的聚乙烯涂陶瓷薄膜。将圆柱状极组卷芯套入镀镍钢壳21中，将负极耳31点焊于镀镍钢壳21的底部，再按设计参数进行辊槽；将正极耳12激光焊焊接在盖帽22汇流片处，制成半成品电芯。充分烘烤半成品电芯，注入8.8g的电解液，按设计封口参数进行封口，制得半成品电池；将半成品电池活化，使电解液充分浸润正负极材料和隔膜；按照化成工艺给半成品电池充电化成后，即组装成锂离子电池。
上述电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂包括按体积比5:15:80混合的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)，所述锂盐的浓度为1.2mol/L±0.2mol/L，所述添加剂包括占电解液的重量比为1.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)、占电解液的重量比为3％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)和占电解液的重量比为0.4％的二氟草酸硼酸锂((LiDFOB)。
锂离子电池的测试：当以0.5C电流对锂离子电池进行恒流恒压充电(截止电流为0.01C)至电压为4.35V、再以1C恒定电流对锂离子电池进行放电至电压为2.75V时，电池放电额定容量≥5000mAh。当以0.5C恒流对锂离子电池进行充电1C恒流进行放电充放电循环测试，第300周电池容量保持率80.32％，而现有的18650-3350mAh的锂离子电池0.5C充1C放电循环测试第300周容量保持率小于80％。
测试结果对照如下表1：
表1
表1示出了对比例(现有的18650型锂离子电池)、实施例1、实施例2和实施例3中测试结果。从表1可知，本发明实施例1、实施例2、实施例3提供的锂离子电池，相比于现有18650型号锂离子电池而言，电池容量、能量密度、循环性能均都得到了提高。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括电池外壳、正极片、负极片、第一隔膜、第二隔膜和电解液，所述正极片、所述负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液都设于所述电池外壳内，且所述正极片、所述负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜都浸于所述电解液内，所述负极片位于所述正极片与所述电池外壳之间，所述第一隔膜设于所述正极片与所述负极片之间，所述第二隔膜设于所述电池外壳与所述负极片之间，所述正极片的面密度为400～435g/m2，所述第一隔膜和所述第二隔膜均为单面涂陶瓷微孔聚乙烯隔膜，所述正极片包括正极金属基片和涂覆于所述正极金属基片外的正极涂层，所述正极涂层包括如下重量份数的组分：正极活性物质96％～98％；正极粘结剂1.0％～1.5％；第一正极导电剂0.4％～0.6％；第二正极导电剂0.4％～0.6％；草酸0.01％～0.05％；所述正极活性物质的通式为Li[NixCoyMn1-x-y]O2，其中，0.75≤x≤0.9，0.05≤y≤0.154。
2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述x等于0.83，所述y等于0.12；或者，
所述x等于0.89，所述y等于0.09；或者，
所述x等于0.80，所述y等于0.10。
3.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极金属基片的厚度为12μm±5μm，所述正极片的厚度为130μm±15μm。
4.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极金属基片为铝箔片；且/或，
所述第一正极导电剂为导电石墨或者导电碳黑；且/或，
所述第二正极导电剂为碳纳米管或者碳纤维或者碳纳米管与石墨烯的组合；且/或，
所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯或者聚乙烯醇；且/或，
所述负极片的宽度大于所述正极片的宽度，所述第一隔膜的宽度和所述第二隔膜的宽度都大于所述负极片的宽度。
5.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂包括按体积比1:7:1混合的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯，所述锂盐的浓度为1.2mol/L±0.2mol/L，所述添加剂包括占电解液的重量比为1％～2％的碳酸亚乙烯酯、占电解液的重量比为2％～5％的氟代碳酸乙烯酯和占电解液的重量比为0.2％～0.5％的二氟草酸硼酸锂；或者，
所述溶剂包括按体积比5:15:80混合的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯，所述锂盐的浓度为1.2mol/L±0.2mol/L，所述添加剂包括占电解液的重量比为为1％～2％的碳酸亚乙烯酯、占电解液的重量比为2％～5％的氟代碳酸乙烯酯和占电解液的重量比为0.2％～0.5％的二氟草酸硼酸锂。
6.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极片包括负极金属基片和涂覆于所述负极金属基片外的负极涂层，所述负极涂层包括如下重量份数的组分：负极活性物质95.0％～97.0％，负极导电剂0.9％～1.1％，悬浮剂1.2％～1.7％，负极粘结剂1.4％～2.0％。
7.如权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极金属基片的厚度为8μm±2μm，所述负极片的厚度为145μm-160μm；且/或，
所述负极金属基片为铜箔片；且/或，
所述负极活性物质为硅碳石墨；且/或，
所述负极导电剂为导电碳黑、碳纳米管中的至少一种；且/或，
所述负极粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸、海藻酸钠中的至少一种；且/或，
所述悬浮剂为羟甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钠。
8.如权利要求1至7任一项所述的锂离子电池的制造方法，包括：分别制备所述电池外壳、所述正极片、所述负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液，组装所述电池外壳、所述正极片、所述负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液，其特征在于，所述正极片采用如下步骤制备：
正极浆料制备步骤，将所述正极活性物质、所述正极粘结剂、所述第一正极导电剂、所述第二正极导电剂按所述正极涂层中的重量份数比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮溶剂混合均匀，得到固含量为35％-50％的正极浆料；
正极浆料涂覆步骤，将所述正极浆料涂覆在所述正极金属基片上，制得正极涂覆中间产品；
正极浆料干燥固化步骤，将所述正极涂覆中间产品放置于80℃～120℃的环境中进行干燥固化，制得正极固化中间产品；
所述负极片采用如下步骤制备：
负极浆料制备步骤，按负极涂层中的重量份数比例加入所述负极活性物质、所述负极导电剂、所述负极粘结剂、所述悬浮剂，再加入去离子水后混合均匀，制得固含量40％～50％的负极浆料；
负极浆料涂覆步骤，将所述负极浆料涂覆在所述负极金属基片上，制得负极涂覆中间产品；
负极浆料干燥固化步骤，将所述负极涂覆中间产品放置于100℃～130℃的环境中进行干燥固化，制得负极固化中间产品；
负极片加工步骤，对所述负极固化中间产品依次进行辊压、裁剪加工，制得负极片半成品；
负极耳焊接步骤，在所述负极片半成品上焊接负极耳，制得所述负极片。
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，所述电池外壳、所述正极片、所述负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液的组装方式为：将所述正极片、所述负极片、所述第一隔膜和所述第二隔膜按照第二隔膜、负极片、第一隔膜、正极片的顺序叠加后卷绕成圆柱状极组卷芯，将所述圆柱状极组卷芯装配于所述电池外壳内，制成半成品电芯，将所述半成品电芯烘烤；在所述半成品电芯内注入电解液，然后对所述半成品电芯进行封口，制得半成品电池；将所述半成品电池在30℃～45℃的恒温条件下以先倒置浸润后正放浸润的方式进行浸润活化，然后对所述半成品电池充电化成，制得所述锂离子电池。
10.如权利要求8所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述正极浆料制备步骤中，所述正极浆料的固含量为45％；且/或，所述负极浆料制备步骤中，所述负极浆料的固含量为45％。
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