CN109616613A - 电池正极片及其制造方法和锂离子电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池正极片及其制造方法和锂离子电池及其制造方法，该电池正极片包括正极金属基片、与所述正极金属基片导电连接的正极耳和涂覆于所述正极金属基片上的正极涂层，所述正极涂层包括如下重量份数的组分：正极活性物质95.0％‑98.5％；正极粘结剂1％‑1.5％；正极导电剂0.5％‑0.8％；所述正极活性物质包括第一活性组分和第二活性组分，所述第一活性组分的镍含量小于所述第二活性组分的镍含量，所述第一活性组分与所述第一活性组分的重量比为4:6～7:3。本发明提供的电池正极片及其制造方法和锂离子电池及其制造方法，能够提高锂离子电池的能量密度。

Description

电池正极片及其制造方法和锂离子电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池正极片及其制造方法和锂离子电池及其制造方法。
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、小数码类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。然而，现有的锂离子电池的能量密度不够高，难以满足客户的所有要求，制约着锂离子电池的发展。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电池正极片及其制造方法和锂离子电池及其制造方法，其能够提高锂离子电池的能量密度。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种电池正极片，包括正极金属基片、与所述正极金属基片导电连接的正极耳和涂覆于所述正极金属基片上的正极涂层，所述正极涂层包括如下重量份数的组分：正极活性物质95.0％-98.5％；正极粘结剂1％-1.5％；正极导电剂0.5％-0.8％；所述正极活性物质包括第一活性组分和第二活性组分，所述第一活性组分的镍含量小于所述第二活性组分的镍含量，所述第一活性组分与所述第一活性组分的重量比为4：6～7：3。
进一步地，所述第一活性组分的通式为LiNixCoyMn(1-x-y)O2，其中0.4≤x≤0.88，0.1≤y≤0.4，1-x-y＞0，所述第二活性组分的通式为LiNiαCoβMn(1-α-β)O2，其中0.5≤α≤0.88，0.1≤β≤0.4，1-α-β＞0，α＞x；且/或，
所述第一活性组分的中位粒径D50满足以下关系：11μm≤D50≤13μm，所述第二活性组分的中位粒径D′50满足以下关系：11μm≤D′50≤13μm，所述D′50大于所述D50；且/或，
所述第一活性组分与所述第二活性组分的重量比为5：5或者4：6或者6：4；且/或，
所述正极导电剂为碳纳米管、导电炭黑、导电石墨或石墨烯中的至少一种；且/或，
所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯或者聚乙烯醇；且/或，
所述正极金属基片的厚度为12μm±2μm，所述电池正极片的厚度为136μm±3μm；且/或，
所述正极金属基片为铝箔片。
本发明还提供一种如上所述的电池正极片的制造方法，包括：
正极浆料制备步骤，将所述第一活性组分、所述第二活性组分、所述正极粘结剂、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65％-75％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；
正极片加工步骤，对所述正极固化中间产品依次进行辊压、裁剪加工，制得正极片半成品；
正极耳焊接步骤，在所述正极片半成品上焊接正极耳，制得所述电池正极片。
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68％-72％；且/或，
所述电池正极片加工步骤的实施方式为：将所述正极固化中间产品辊压为136μm±3μm厚的第一片体，将所述第一片体裁剪为56mm±0.5mm宽的长条形片体，制得所述正极片半成品。
本发明还提供一种锂离子电池，包括电池外壳、电池负极片、第一隔膜、第二隔膜、电解液和如上所述的电池正极片，所述电池正极片、所述电池负极片、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，且所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜都浸于所述电解液内，所述电池负极片位于所述电池正极片与所述电池外壳之间，所述第一隔膜设于所述电池正极片与所述电池负极片之间，所述第二隔膜设于所述电池外壳与所述电池负极片之间，所述电池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。
进一步地，所述第一隔膜和所述第二隔膜的透气度均为300s/100ml～400s/100ml，孔隙率为38％～47％，穿刺强度4-5N；且/或，
所述电池负极片的宽度大于所述电池正极片的宽度，所述第一隔膜的宽度和所述第二隔膜的宽度都大于所述电池负极片的宽度；且/或，
所述负极金属基片的厚度为8μm±2μm，所述电池负极片的厚度为158μm±3μm；且/或，
所述负极金属基片为铜箔片；且/或，
所述电池外壳呈圆柱形，所述电池外壳的外径为18.1mm±0.05mm，所述电池外壳的高度为68.3mm±0.05mm；且/或，
所述电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯中的至少一者，所述添加剂包括功能添加剂和成膜添加剂；所述功能添加剂为环己基苯、硫酸亚乙酯、硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一者；所述成膜添加剂为含乙烯基类添加剂、亚硫酸酯添加剂、亚砜类添加剂、磺酸酯添加剂中的至少一者。
进一步地，所述第一隔膜和所述第二隔膜的透气度均为381s/100ml，孔隙率为44％，穿刺强度4.66N；或者，
所述第一隔膜和所述第二隔膜的透气度均为321s/100ml，孔隙率为46％，穿刺强度4.57N；或者，
所述第一隔膜和所述第二隔膜的透气度均为359s/100ml，孔隙率为45％，穿刺强度4.55N。
进一步地，所述负极活性物质为石墨粉、活性炭、软碳、硬碳中的至少一者；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、丁苯橡胶、聚丙烯酸、海藻酸钠中的至少一种；且/或，
所述悬浮剂为羧甲基纤维素；且/或，
所述第一隔膜和所述第二隔膜均为聚丙烯薄膜；且/或，
所述负极涂层包括如下重量份数的组分：负极活性物质94.0％～98.5％，负极导电剂0.6％～2％，悬浮剂0.8％～3％，负极粘结剂1.6％～3.0％。
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：分别制备所述电池正极片和所述电池负极片，组装所述电池外壳、所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液，所述电池正极片采用前述的电池正极片的制造方法制备；
所述电池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45％～55％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80℃～120℃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，制得所述电池负极片。
进一步的，所述电池外壳、所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液的组装方式为：将所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜和所述第二隔膜按照第二隔膜、电池负极片、第一隔膜、电池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25℃～35℃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。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
上述电池正极片采用具有第一活性组分和第二活性组分配合构成的正极活性物质制得，两种活性物质混合搭配，增加了材料的压实，减少正极片面密度或厚度，减少离子迁移距离，增加离子迁移速度，能量密度高，且具有高容量、高功率输出的特点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电池正极片在焊接正极耳后的主视结构示意图；
图2是本发明实施例提供的电池正极片在焊接正极耳后的俯视结构示意图；
图3是本发明实施例提供的锂离子电池的内部结构示意图。
图中：1、电池正极片；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、电池负极片；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电池正极片1，包括正极金属基片11、与所述正极金属基片11导电连接的正极耳12和涂覆于所述正极金属基片11上的正极涂层13，所述正极涂层13包括如下重量份数的组分：正极活性物质95.0％-98.5％；正极粘结剂1％-1.5％；正极导电剂0.5％-0.8％；所述正极活性物质包括第一活性组分和第二活性组分，所述第一活性组分的镍含量小于所述第二活性组分的镍含量，所述第一活性组分与所述第一活性组分的重量比为4:6～7:3。
上述实施例提供的电池正极片采用具有第一活性组分和第二活性组分配合构成的正极活性物质制得，两种活性物质混合搭配，同时通过对电池正极片1上正极涂层13的组分进行优化设计，增加了材料的压实，减少正极片面密度或厚度，减少离子迁移距离，增加离子迁移速度，进而使得最终制成的锂离子电池具有能量密度高，电池容量达到2200mAh以上，长循环寿命、高功率输出、安全性能可靠的特点。
可以理解的，正极涂层13包括如下重量份数的组分：正极活性物质95.0％-98.5％；正极粘结剂1％-1.5％；正极导电剂0.5％-0.8％。正极涂层13采用这些重量份数的组分，其取得的提高电池正极片1容量、提高电池正极片1循环性能和提高锂离子电池安全性能的效果都比较显著。
作为优选的实施方式，所述第一活性组分的通式为LiNixCoyMn(1-x-y)O2，其中0.4≤x≤0.88，0.1≤y≤0.4，1-x-y＞0，所述第二活性组分的通式为LiNiαCoβMn(1-α-β)O2，其中0.5≤α≤0.88，0.1≤β≤0.4，1-α-β＞0，α＞x。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，本发明通过对正极活性物质过渡金属金属元素比例的优化后，选用第一活性组分的通式为LiNixCoyMn(1-x-y)O2，其中0.4≤x≤0.88，0.1≤y≤0.4，1-x-y＞0和所述第二活性组分的通式为LiNiαCoβMn(1-α-β)O2，其中0.5≤α≤0.88，0.1≤β≤0.4，1-α-β＞0，α＞x的两种镍钴锰三元材料作为正极活性物质，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0.5，所述y等于0.2，所述α等于0.6，所述β等于0.2，所制得的电池正极片具有能量密度高、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，所述第一活性组分的中位粒径D50满足以下关系：11μm≤D50≤13μm，所述第二活性组分的中位粒径D′50满足以下关系：11μm≤D′50≤13μm，D′50大于D50。电池正极片1的正极涂层13中通过同时采用第一活性组分和第二活性组分两种不同的活性材料配合使用，由于两者在粒径、比表面积、结构状态、导电效果有区别，因而二者结合相互补强，有一加一大于二的功效，从而利于提升锂离子电池的循环性能。
所述第一活性组分与所述第二活性组分的重量比为5：5或者4：6或者6：4。经试验测试可知，正极涂层13中所述第一活性组分与所述第二活性组分采用该重量比，其取得的提高电池正极片1容量、提高电池正极片1循环性能和提高锂离子电池安全性能的效果都比较显著。
所述正极导电剂为碳纳米管、导电炭黑、导电石墨或石墨烯中的至少一种。通过对正极导电剂的材料进行优化设计，这样利于与正极导电剂配合起到较好的导电功效，充分保证了电池正极片1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。
所述正极金属基片的厚度为12μm±2μm，所述电池正极片的厚度为136μm±3μm，这样，在保证电池正极片1体型较小的前提下，利于发挥正极活性物质的最佳性能，使得电池正极片具有能量密度高、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。
所述正极金属基片为铝箔片，其可满足电池正极片1的导电性能要求，且质量轻，成本低。
可以理解的，正极涂层13包括两个间隔涂覆于正极金属基片11之顶面的正极顶部涂覆层131和两个间隔涂覆于正极金属基片11之底面的正极底部涂覆层132，且两个正极顶部涂覆层131之间的间隙与两个正极底部涂覆层132之间的间隙呈上下正对位设置，正极耳12焊接于两个正极顶部涂覆层131的间隙内。
本发明还提供一种如上所述的电池正极片的制造方法，包括：
正极浆料制备步骤，将所述第一活性组分、所述第二活性组分、所述正极粘结剂、正极导电剂按所述正极涂层13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65％-75％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；
正极片加工步骤，对所述正极固化中间产品依次进行辊压、裁剪加工，制得正极片半成品；
正极耳焊接步骤，在所述正极片半成品上焊接正极耳12，制得所述电池正极片1。
本发明实施例提供的电池正极片1的制造方法中，溶剂采用氮-甲基吡咯烷酮溶剂，正极浆料的固含量设为68％～72％，在80℃～120℃的环境中将正极浆料干燥固化为正极涂层13，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电池正极片1的制造方法，其制造工艺简单，生产效率高，且由此制得的电池正极片1，电池正极片1的能量密度高、容量高，电池正极片1的电阻低，利于提升锂离子电池的能量密度、容量、循环性能和安全性能。
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68％-72％，这样利于同时兼顾正极浆料的涂覆性能和干燥固化效率。
所述电池正极片加工步骤的实施方式为：将所述正极固化中间产品辊压为136μm±3μm厚的第一片体，将所述第一片体裁剪为56mm±0.5mm宽的长条形片体，制得所述正极片半成品。
本发明还提供一种锂离子电池，包括电池外壳2、电池负极片3、第一隔膜4、第二隔膜5、电解液和如上所述的电池正极片1，所述电池正极片1、所述电池负极片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，且所述电池正极片1、所述电池负极片3、所述第一隔膜4、所述第二隔膜5都浸于所述电解液内，所述电池负极片3位于所述电池正极片1与所述电池外壳2之间，所述第一隔膜4设于所述电池正极片1与所述电池负极片3之间，所述第二隔膜5设于所述电池外壳2与所述电池负极片3之间，所述电池负极片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。
由于采用了上述的电池正极片，上述实施例提供的锂离子电池具有较高的质量能量密度和体积能量密度；同时，在正极片负极片距离很小的情况下，能够得到较大的电容，电池容量达到2200mAh以上，从而在充放电时提供更大的充放电电流，因而实现了锂离子电池既具有较高的能量密度又能够实现高功率输出。此外，使用上述电池正极片制得的锂离子电池，电池配组合格率(即集中度)提高了3％(86.52％-89.47％)，提高了电池的良品比例大约0.21％(99.21％-99.47％)，提高的良品电池相对增加2元/PCS，电压一致性更好，电压均值更高，电压数据(单位为V)标准差降低0.01，内阻波动性更小，均值更低，且内阻数据(单位为mΩ)标准差降低1，因而待观察的锂离子电池所占比例相对降低，减少了期间所耗费的人力物力，进而提高了锂离子电池的生产效率和出货效率。此外，该锂离子电池在2.75V-4.2V的工作电压下，电性能0.7C充/0.7C放电300周循环后容量保持率≥80％，循环性能优良，安全性能好。
进一步地，所述第一隔膜4和所述第二隔膜5的透气度均为300s/100ml～400s/100ml，孔隙率为38％～47％，穿刺强度4N-5N。在该透气度范围、孔隙率范围能够保证相对低的电阻和高的离子电导率，从而使得锂离子电池达到最佳性能；在该穿刺强度范围内，能够使得第一隔膜4和所述第二隔膜5具有足够的力学性能，提高了锂离子电池存储后自放电、内阻一致性。
所述电池负极片3的宽度大于所述电池正极片1的宽度，所述第一隔膜4的宽度和所述第二隔膜5的宽度都大于所述电池负极片3的宽度。由于电池正极片1的宽度为56mm±0.5mm，故，此处，通过对电池负极片3、第一隔膜4和第二隔膜5的宽度进行优化设计，利于保证电池正极片1和电池负极片3卷绕后，电池负极片3可以完全包住电池正极片1，隔膜可以完全隔开电池正极片1和电池负极片3，且隔膜可以完全包覆住电池负极片3，充分保障了锂离子电池的安全性能。
所述负极金属基片的厚度为8μm±2μm，所述电池负极片的厚度为158μm±3μm，这样，在保证电池负极片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，可满足电池负极片3的导电性能要求。
所述电池外壳呈圆柱形，所述电池外壳的外径为18.1mm±0.05mm，所述电池外壳的高度为68.3mm±0.05mm。
所述电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯中的至少一者，所述添加剂包括功能添加剂和成膜添加剂；所述功能添加剂为环己基苯(CHB)、硫酸亚乙酯(DTD)、硫酸丙烯酯(TS)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)中的至少一者；所述成膜添加剂为含乙烯基类添加剂、亚硫酸酯添加剂、亚砜类添加剂、磺酸酯添加剂中的至少一者。环状碳酸酯具体可为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)等，链状碳酸酯具体可为DMC(碳酸二乙酯)、DEC(碳酸二甲酯)、EMC(碳酸甲乙酯)等。含乙烯基类添加剂具体可为FEC(氟化碳酸乙烯酯)、VEC(碳酸乙烯亚乙酯)、VC(碳酸亚乙烯酯)等，亚硫酸酯添加剂具体可为ES(亚硫酸乙烯酯)、PS(亚硫酸丙烯酯)等，亚砜类添加剂，具体可为DMSO(二甲亚砜)、TriMS(环丙基亚砜)等，磺酸酯添加剂具体可为不同烷基磺酸酯(甲基磺酸乙酯、甲基磺酸丁酯)等。
在一实施例中，所述第一隔膜4和所述第二隔膜5的透气度均为381s/100ml，孔隙率为44％，穿刺强度4.66N。在另一实施例中，所述第一隔膜4和所述第二隔膜5的透气度均为321s/100ml，孔隙率为46％，穿刺强度4.57N。在又一实施例中，所述第一隔膜4和所述第二隔膜5的透气度均为359s/100ml，孔隙率为45％，穿刺强度4.55N。在上述实施例中的透气度和孔隙率的隔膜，能够保证相对低的电阻和高的离子电导率，从而使得锂离子电池达到最佳性能。
进一步地，所述负极活性物质为石墨粉、活性炭、软碳、硬碳中的至少一者。
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，充分保证了电池负极片3的导电性能。
所述负极粘结剂为羧甲基纤维素、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。
所述悬浮剂为羧甲基纤维素。悬浮剂采用羧甲基纤维素钠，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，可利用羧甲基纤维素钠的粘结能力，与负极粘结剂协同作用，提高电池负极片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。
所述第一隔膜4和所述第二隔膜5均为聚丙烯薄膜。隔膜使用聚丙烯薄膜，结合优化设计的透气度和孔隙率，能够保证相对低的电阻和高的离子电导率，从而使得锂离子电池达到最佳性能。
所述负极涂层包括如下重量份数的组分：负极活性物质90.0％～98.5.0％，负极导电剂0.6％～2％，悬浮剂0.8％～3％，负极粘结剂1.6％～3.0％。负极涂层采用这些重量份数的组分，其取得的提高电池负极片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电池负极片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：分别制备所述电池正极片1和所述电池负极片3，组装所述电池外壳2、所述电池正极片1、所述电池负极片3、所述第一隔膜4、所述第二隔膜5和所述电解液，所述电池正极片1采用前述的电池正极片的制造方法制备。本发明实施例，由于采用了上述的电池正极片1的制造方法制备电池正极片1，因而，有效优化了锂离子电池的制造工艺，并提升锂离子电池的能量密度、容量、循环性能和安全性能。
作为优选的实施方式，所述电池负极片3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45％～55％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80℃～120℃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31，制得所述电池负极片。
本发明实施例提供的电池负极片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45％～55％，在80℃～120℃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电池负极片3的制造方法，其制造工艺简单，生产效率高，且由此制得的电池负极片3，电池负极片3的容量高，负极涂层在负极金属基片上的附着力强，电池负极片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。
优选地，负极浆料制备步骤中，负极浆料的固含量为50％，这样利于同时兼顾负极浆料的涂覆性能和干燥固化效率。
负极片加工步骤的实施方式为：将负极固化中间产品辊压为所述电池负极片的厚度为158μm±3μm厚的第二片体，将第二片体裁剪为长条形片体，制得正极片半成品。
作为优选的实施方式，所述电池外壳2、所述电池正极片1、所述电池负极片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：将所述电池正极片1、所述电池负极片3、所述第一隔膜4和所述第二隔膜5按照第二隔膜5、电池负极片3、第一隔膜4、电池正极片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25℃～35℃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、电池正极片1和电池负极片3；同时，其通过改进电池的活化浸润方式，在25℃-35℃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。
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。
以下通过三个较佳实施例描述锂离子电池的制造方法和测试过程：
实施例1
电池负极片3的制备：选用振实密度1.0-1.2g/cm3，比表面积1.2-3.0m2/g，D50为15-19μm，克容量340-380mAh/g的天然/人造复合石墨粉作为负极活性材料。先将重量百分比为95％的天然/人造复合石墨粉、重量百分比为1.3％的导电炭黑(Super P)、重量百分比为2.1％的SBR和重量百分比为1.6％的CMC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80-120℃的温度下干燥后，辊压成厚度约158μm厚的第二片体，裁剪成长条形，在间隙箔材处焊接负极耳31，制成电池负极片3。
电池正极片1的制备：先将LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、重量百分比为1.3％的粘结剂聚偏氟乙烯干粉、重量百分比为0.7％wt的碳纳米管导电剂混合，加入适量溶剂氮-甲基吡络烷酮(NMP)混合，制成固含量70％的正极浆料，其中LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2之和所占的重量百分比为98％，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的比例为4：6。LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的振实密度2.3-2.6g/cm3，比表面积0.15-0.4m2/g，D50为11-13μm，克容量155-170mAh/g；LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的振实密度2.3-2.6g/cm3，比表面积0.15-0.45m2/g，D50为11-13μm，克容量155-170mAh/g，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的D50小于LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的D50。在将正极浆料涂覆在12μm厚的金属铝箔上，在80-120℃的温度下干燥后，辊压成厚度约136μm厚的第一片体，将第一片体裁剪成长条形，在间隙箔材处焊接正极耳12，制成电池正极片1。正极浆料制备过程中，可以加干粉0.2％的草酸，防止正极浆料在配制过程中有吸水现象而影响材料制程及性能。
锂离子电池的组装：将电池正极片1、电池负极片3、第一隔膜4和第二隔膜5按照第二隔膜5、电池负极片3、第一隔膜4、电池正极片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)厚度25μm、透气度381S/100ml、孔隙率44％、穿刺强度4.66N的聚丙烯薄膜。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铝片连接处，制成半成品电芯。充分烘烤半成品电芯，注入合适量的电解液，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。
锂离子电池的测试：锂离子电池充放电限制电压为2.75-4.20V，当以0.5CA电流对锂离子进行恒流恒压充电(截止电流为0.01CA)至电压为4.2V、再以0.5CA恒定电流对锂离子电池进行放电至电压为2.75V时，电池放电容量≥2200mAh；当以0.7CA恒流恒压充电和0.7CA恒流放电制度对锂离子电池进行充放电循环测试，第300周电池容量保持率≥80％，安全性能优良。
实施例2
电池负极片3的制备：选用振实密度1.0-1.2g/cm3，比表面积1.2-3.0m2/g，D50为15-19μm，克容量340-380mAh/g的天然/人造复合石墨粉作为负极活性材料。先将重量百分比为95.5％的天然/人造复合石墨粉、重量百分比为1.1％的导电炭黑(Super P)、重量百分比为2％的SBR和重量百分比为1.4％的CMC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80-120℃的温度下干燥后，辊压成厚度约156μm厚的第二片体，裁剪成长条形，在间隙箔材处焊接负极耳31，制成电池负极片3。
电池正极片1的制备：先将LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、重量百分比为1.7％的粘结剂聚偏氟乙烯、重量百分比为0.8％wt的碳纳米管导电剂混合，加入适量溶剂氮-甲基吡络烷酮(NMP)混合，制成固含量70％的正极浆料，其中LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2之和所占的重量百分比为97.5％，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的比例为5：5。LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的振实密度2.3-2.6g/cm3，比表面积0.15-0.4m2/g，D50为11-13μm，克容量155-170mAh/g；LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的振实密度2.3-2.6g/cm3，比表面积0.15-0.45m2/g，D50为11-13μm，克容量155-170mAh/g，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的D50小于LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的D50。在将正极浆料涂覆在12μm厚的金属铝箔上，在80-120℃的温度下干燥后，辊压成厚度约135μm厚的第一片体，将第一片体裁剪成长条形，在间隙箔材处焊接正极耳12，制成电池正极片1。正极浆料制备过程中，可以加干粉0.2％的草酸，防止正极浆料在配制过程中有吸水现象而影响材料制程及性能。
锂离子电池的组装：将电池正极片1、电池负极片3、第一隔膜4和第二隔膜5按照第二隔膜5、电池负极片3、第一隔膜4、电池正极片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)厚度25μm、透气度321S/100ml、孔隙率46％、穿刺强度4.57N的聚丙烯薄膜。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铝片连接处，制成半成品电芯。充分烘烤半成品电芯，注入合适量的电解液，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。
锂离子电池的测试：锂离子电池充放电限制电压为2.75-4.20V，当以0.5CA电流对锂离子进行恒流恒压充电(截止电流为0.01CA)至电压为4.2V、再以0.5CA恒定电流对锂离子电池进行放电至电压为2.75V时，电池放电容量≥2200mAh；当以0.7CA恒流恒压充电和0.7CA恒流放电制度对锂离子电池进行充放电循环测试，第300周电池容量保持率≥80％，安全性能优良。
实施例3
电池负极片3的制备：选用振实密度1.0-1.2g/cm3，比表面积1.2-3.0m2/g，D50为15-19μm，克容量340-380mAh/g的天然/人造复合石墨粉作为负极活性材料。先将重量百分比为95％的天然/人造复合石墨粉、重量百分比为1％的导电炭黑(Super P)、重量百分比为2.3％的SBR和重量百分比为1.7％的CMC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80-120℃的温度下干燥后，辊压成厚度约153μm厚的第二片体，裁剪成长条形，在间隙箔材处焊接负极耳31，制成电池负极片3。
电池正极片1的制备：先将LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、重量百分比为1.5％的粘结剂聚偏氟乙烯干粉、重量百分比为0.8％wt的碳纳米管导电剂混合，加入适量溶剂氮-甲基吡络烷酮(NMP)混合，制成固含量70％的正极浆料，其中LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2之和所占的重量百分比为97.7％，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的比例为6：4。LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的振实密度2.3-2.6g/cm3，比表面积0.15-0.4m2/g，D50为11-13μm，克容量155-170mAh/g；LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的振实密度2.3-2.6g/cm3，比表面积0.15-0.45m2/g，D50为11-13μm，克容量155-170mAh/g，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的D50小于LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的D50。在将正极浆料涂覆在12μm厚的金属铝箔上，在80-120℃的温度下干燥后，辊压成厚度约140μm厚的第一片体，将第一片体裁剪成长条形，在间隙箔材处焊接正极耳12，制成电池正极片1。正极浆料制备过程中，可以加干粉0.2％的草酸，防止正极浆料在配制过程中有吸水现象而影响材料制程及性能。
锂离子电池的组装：将电池正极片1、电池负极片3、第一隔膜4和第二隔膜5按照第二隔膜5、电池负极片3、第一隔膜4、电池正极片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)厚度25μm、透气度359S/100ml、孔隙率45％、穿刺强度4.55N的聚丙烯薄膜。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铝片连接处，制成半成品电芯。烘烤半成品电芯，注入合适量的电解液，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。
锂离子电池的测试：锂离子电池充放电限制电压为2.75-4.20V，当以0.5CA电流对锂离子进行恒流恒压充电(截止电流为0.01CA)至电压为4.2V、再以0.5CA恒定电流对锂离子电池进行放电至电压为2.75V时，电池放电容量≥2200mAh；当以0.7CA恒流恒压充电和0.7CA恒流放电制度对锂离子电池进行充放电循环测试，第300周电池容量保持率≥80％，安全性能优良。
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)

1.一种电池正极片，其特征在于，包括正极金属基片、与所述正极金属基片导电连接的正极耳和涂覆于所述正极金属基片上的正极涂层，所述正极涂层包括如下重量份数的组分：
正极活性物质95.0％-98.5％；
正极粘结剂1％-1.5％；
正极导电剂0.5％-0.8％；
所述正极活性物质包括第一活性组分和第二活性组分，所述第一活性组分的镍含量小于所述第二活性组分的镍含量，所述第一活性组分与所述第一活性组分的重量比为4：6～7：3。
2.如权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述第一活性组分的通式为LiNixCoyMn(1-x-y)O2，其中0.4≤x≤0.88，0.1≤y≤0.4，1-x-y＞0，所述第二活性组分的通式为LiNiαCoβMn(1-α-β)O2，其中0.5≤α≤0.88，0.1≤β≤0.4，1-α-β＞0，α＞x；且/或，
所述第一活性组分的中位粒径D50满足以下关系：11μm≤D50≤13μm，所述第二活性组分的中位粒径D′50满足以下关系：11μm≤D′50≤13μm，所述D′50大于所述D50；且/或，
所述第一活性组分与所述第二活性组分的重量比为5：5或者4：6或者6：4；且/或，
所述正极导电剂为碳纳米管、导电炭黑、导电石墨或石墨烯中的至少一种；且/或，
所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯或者聚乙烯醇；且/或，
所述正极金属基片的厚度为12μm±2μm，所述电池正极片的厚度为136μm±3μm；且/或，
所述正极金属基片为铝箔片。
3.如权利要求1或2任一项所述的电池正极片的制造方法，其特征在于，包括：
正极浆料制备步骤，将所述第一活性组分、所述第二活性组分、所述正极粘结剂、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65％-75％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；
正极片加工步骤，对所述正极固化中间产品依次进行辊压、裁剪加工，制得正极片半成品；
正极耳焊接步骤，在所述正极片半成品上焊接正极耳，制得所述电池正极片。
4.如权利要求3所述的电池正极片的制造方法，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68％-72％；且/或，
所述电池正极片加工步骤的实施方式为：将所述正极固化中间产品辊压为136μm±3μm厚的第一片体，将所述第一片体裁剪为56mm±0.5mm宽的长条形片体，制得所述正极片半成品。
5.一种锂离子电池，其特征在于，包括电池外壳、电池负极片、第一隔膜、第二隔膜、电解液和如权利要求1或2任一项所述的电池正极片，所述电池正极片、所述电池负极片、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，且所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜都浸于所述电解液内，所述电池负极片位于所述电池正极片与所述电池外壳之间，所述第一隔膜设于所述电池正极片与所述电池负极片之间，所述第二隔膜设于所述电池外壳与所述电池负极片之间，所述电池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。
6.如权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一隔膜和所述第二隔膜的透气度均为300s/100ml～400s/100ml，孔隙率为38％～47％，穿刺强度4N-5N；且/或，
所述电池负极片的宽度大于所述电池正极片的宽度，所述第一隔膜的宽度和所述第二隔膜的宽度都大于所述电池负极片的宽度；且/或，
所述负极金属基片的厚度为8μm±2μm，所述电池负极片的厚度为158μm±3μm；且/或，
所述负极金属基片为铜箔片；且/或，
所述电池外壳呈圆柱形，所述电池外壳的外径为18.1mm±0.05mm，所述电池外壳的高度为68.3mm±0.05mm；且/或，
所述电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯中的至少一者，所述添加剂包括功能添加剂和成膜添加剂；所述功能添加剂为环己基苯、硫酸亚乙酯、硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一者；所述成膜添加剂为含乙烯基类添加剂、亚硫酸酯添加剂、亚砜类添加剂、磺酸酯添加剂中的至少一者。
7.如权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一隔膜和所述第二隔膜的透气度均为381s/100ml，孔隙率为44％，穿刺强度4.66N；或者，
所述第一隔膜和所述第二隔膜的透气度均为321s/100ml，孔隙率为46％，穿刺强度4.57N；或者，
所述第一隔膜和所述第二隔膜的透气度均为359s/100ml，孔隙率为45％，穿刺强度4.55N。
8.如权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极活性物质为石墨粉、活性炭、软碳、硬碳中的至少一者；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、丁苯橡胶、聚丙烯酸、海藻酸钠中的至少一种；且/或，
所述悬浮剂为羧甲基纤维素；且/或，
所述第一隔膜和所述第二隔膜均为聚丙烯薄膜；且/或，
所述负极涂层包括如下重量份数的组分：负极活性物质94.0％～98.5％，负极导电剂0.6％～2％，悬浮剂0.8％～3％，负极粘结剂1.6％～3.0％。
9.如权利要求5至8任一项所述的锂离子电池的制造方法，包括：分别制备所述电池正极片和所述电池负极片，组装所述电池外壳、所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液，其特征在于，所述电池正极片采用如权利要求3或4所述的电池正极片的制造方法制备；
所述电池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45％～55％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80℃～120℃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，制得所述电池负极片。
10.如权利要求9所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述电池外壳、所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜、所述第二隔膜和所述电解液的组装方式为：将所述电池正极片、所述电池负极片、所述第一隔膜和所述第二隔膜按照第二隔膜、电池负极片、第一隔膜、电池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25℃～35℃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。
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