CN109698380A - 一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺 - Google Patents

一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺，包括正极极片和负极极片，正极极片与负极极片之间夹持有隔膜，隔膜、正极极片、负极极片采用卷绕方式进行组装，正极极片与负极极片卷芯终端分别连接伸出正极耳和负极耳，电池内填充有电解液，所述正极极片包括正极集流体和正极材料，正极材料涂覆在正极集流体表面，正极材料表面采用包覆材料进行包覆处理，正极材料由锂源、正极活性材料、正极粘结剂、正极导电剂混合组成，所述负极极片包括负极集流体和负极材料，负极材料涂覆在负极集流体表面，负极材料包括负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂混合组成。本发明有效的提高了正极材料的性能，并且制备方法简单易操作。

Description

一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺
技术领域
本发明涉及锂离子动力电池制造领域，尤其涉及一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺。
背景技术
进入21世纪，煤炭、石油等传统能源的日渐衰竭，高效、环保、可再生的二次能源成为人们关注的焦点。作为新能源的代表，锂离子电池已经广泛应用于电子产品、便携式电脑、电动工具、储能备用电源、交通工具等领域，扮演着举足轻重的角色，发挥着不可替代的作用。现有的锂离子动力电池大多选择三元材料作为正极材料，该材料首次充放电效率低，在后续的脱嵌锂过程中容易与电解液发生反应，导致结构变化，循环性能及安全性能下降；另外，在高倍率下的电化学性能也有待提高，因此解决这个问题就变得很重要了。
发明内容
本发明的目的是提供一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺，通过在正极材料内添加导电剂提高充放电效率，同时在正极材料表面使用包覆材料进行包覆，提高了材料的稳定性和倍率性能，解决了材料稳定性和倍率性能低的问题。
本发明提供一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺，包括正极极片和负极极片，正极极片与负极极片之间夹持有隔膜，隔膜、正极极片、负极极片采用卷绕方式进行组装，正极极片与负极极片卷芯终端分别连接伸出正极耳和负极耳，正极耳和负极耳互不接触，电池内填充有电解液，所述正极极片包括正极集流体和正极材料，正极材料涂覆在正极集流体表面，正极材料表面采用包覆材料进行包覆处理，正极材料由锂源、正极活性材料、正极粘结剂、正极导电剂混合组成，所述负极极片包括负极集流体和负极材料，负极材料涂覆在负极集流体表面，负极材料包括负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂混合组成。
进一步改进在于：锂源采用氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、钴酸锂中的一种。
进一步改进在于：正极集流体采用铝箔材料，包覆材料采用氧化铝、二氧化钛、石墨烯中的至少一种，负极集流体采用铜箔材料。
进一步改进在于：所述正极活性材料采用NCA前驱体，正极活性材料内加入金属离子进行参杂，金属离子为Mg、Al、Mn、Co，Ni，V元素中的至少一种，负极活性材料为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、钛酸锂、硅碳复合材料中的至少一种。
进一步改进在于：所述正极粘结剂采用聚偏氟乙烯、丁苯乳液、羟甲基纤维素、聚四氟乙烯乳液、聚丙烯酸酯、羟丙基甲基纤维素中的至少一种；所述负极粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶中的一种。
进一步改进在于：所述正极导电剂采用导电石墨、乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的至少一种；所述负极导电剂采用碳纳米管、导电炭黑中的一种。
进一步改进在于：（1）正极极板包括以下步骤：步骤一：将锂源、正极活性材料、金属离子原料混合，通过球磨进行粉碎混合均匀；步骤二：将混合的材料进行预烧结，在逐步升温进行焙烧保温；步骤三：将烧结完成的材料进行冷却破碎研磨过筛，将粉碎的材料、正极粘结剂、正极导电剂加入溶剂内搅拌均匀，制成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，进行干燥；步骤四：干燥后将包覆材料进行包覆处理；（2）负极极板包括以下步骤：步骤一：将负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂加入到溶剂内搅拌混合均匀，制成负极浆料；步骤二：将负极浆料涂敷在负极集流体上，进行干燥。
进一步改进在于：正极极板操作步骤二中预烧结的温度400-450℃，时间为4-6h；焙烧温度为750-850℃，时间为12h；正极极板操作步骤三中搅拌时温度为40℃，干燥温度为100℃；负极极板操作一中搅拌时间为2h，负极极板操作二中干燥温度为100℃。
本发明的有益效果：通过添加一定量的导电剂，降低锂离子动力电池内阻，提高锂离子电池的性能；在正极材料内添加金属粒子，提高材料结构稳定性和循环使用寿命，通过在材料表面包覆一层包覆材料，提升材料的存储性能和加工性能。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
本实施例提供一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺，包括正极极片和负极极片，正极极片与负极极片之间夹持有隔膜，隔膜、正极极片、负极极片采用卷绕方式进行组装，正极极片与负极极片卷芯终端分别连接伸出正极耳和负极耳，正极耳和负极耳互不接触，电池内填充有电解液，所述正极极片包括正极集流体和正极材料，正极材料涂覆在正极集流体表面，正极材料表面采用包覆材料进行包覆处理，正极材料由锂源、正极活性材料、正极粘结剂、正极导电剂混合组成，所述负极极片包括负极集流体和负极材料，负极材料涂覆在负极集流体表面，负极材料包括负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂混合组成。锂源采用氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、钴酸锂中的一种。正极集流体采用铝箔材料，包覆材料采用氧化铝、二氧化钛、石墨烯中的至少一种，负极集流体采用铜箔材料。所述正极活性材料采用NCA前驱体，正极活性材料内加入金属离子进行参杂，金属离子为Mg、Al、Mn、Co，Ni，V元素中的至少一种，负极活性材料为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、钛酸锂、硅碳复合材料中的至少一种。所述正极粘结剂采用聚偏氟乙烯、丁苯乳液、羟甲基纤维素、聚四氟乙烯乳液、聚丙烯酸酯、羟丙基甲基纤维素中的至少一种；所述负极粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶中的一种。所述正极导电剂采用导电石墨、乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的至少一种；所述负极导电剂采用碳纳米管、导电炭黑中的一种。（1）正极极板包括以下步骤：步骤一：将锂源、正极活性材料、金属离子原料混合，通过球磨进行粉碎混合均匀；步骤二：将混合的材料进行预烧结，在逐步升温进行焙烧保温；步骤三：将烧结完成的材料进行冷却破碎研磨过筛，将粉碎的材料、正极粘结剂、正极导电剂加入溶剂内搅拌均匀，制成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，进行干燥；步骤四：干燥后将包覆材料进行包覆处理；（2）负极极板包括以下步骤：步骤一：将负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂加入到溶剂内搅拌混合均匀，制成负极浆料；步骤二：将负极浆料涂敷在负极集流体上，进行干燥。正极极板操作步骤二中预烧结的温度400-450℃，时间为4-6h；焙烧温度为750-850℃，时间为12h；正极极板操作步骤三中搅拌时温度为40℃，干燥温度为100℃；负极极板操作一中搅拌时间为2h，负极极板操作二中干燥温度为100℃。
本实施例通过添加一定量的导电剂，降低锂离子动力电池内阻，提高锂离子电池的性能；在正极材料内添加金属粒子，提高材料结构稳定性和循环使用寿命，通过在材料表面包覆一层包覆材料，提升材料的存储性能和加工性能。

Claims (8)

1.一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺，包括正极极片和负极极片，其特征在于：正极极片与负极极片之间夹持有隔膜，隔膜、正极极片、负极极片采用卷绕方式进行组装，正极极片与负极极片卷芯终端分别连接伸出正极耳和负极耳，正极耳和负极耳互不接触，电池内填充有电解液，所述正极极片包括正极集流体和正极材料，正极材料涂覆在正极集流体表面，正极材料表面采用包覆材料进行包覆处理，正极材料由锂源、正极活性材料、正极粘结剂、正极导电剂混合组成，所述负极极片包括负极集流体和负极材料，负极材料涂覆在负极集流体表面，负极材料包括负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂混合组成。
2.如权利要求1所述的一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺，其特征在于：锂源采用氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、钴酸锂中的一种。
3.如权利要求1所述的一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺，其特征在于：正极集流体采用铝箔材料，包覆材料采用氧化铝、二氧化钛、石墨烯中的至少一种，负极集流体采用铜箔材料。
4.如权利要求1所述的一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺，其特征在于：所述正极活性材料采用NCA前驱体，正极活性材料内加入金属离子进行参杂，金属离子为Mg、Al、Mn、Co，Ni，V元素中的至少一种，负极活性材料为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、钛酸锂、硅碳复合材料中的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺，其特征在于：所述正极粘结剂采用聚偏氟乙烯、丁苯乳液、羟甲基纤维素、聚四氟乙烯乳液、聚丙烯酸酯、羟丙基甲基纤维素中的至少一种；所述负极粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶中的一种。
6.如权利要求1所述的一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺，其特征在于：所述正极导电剂采用导电石墨、乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的至少一种；所述负极导电剂采用碳纳米管、导电炭黑中的一种。
7.如权利要求1所述的一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺，其特征在于：
正极极板包括以下步骤：步骤一：将锂源、正极活性材料、金属离子原料混合，通过球磨进行粉碎混合均匀；步骤二：将混合的材料进行预烧结，在逐步升温进行焙烧保温；步骤三：将烧结完成的材料进行冷却破碎研磨过筛，将粉碎的材料、正极粘结剂、正极导电剂加入溶剂内搅拌均匀，制成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，进行干燥；步骤四：干燥后将包覆材料进行包覆处理；
负极极板包括以下步骤：步骤一：将负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂加入到溶剂内搅拌混合均匀，制成负极浆料；步骤二：将负极浆料涂敷在负极集流体上，进行干燥。
8.如权利要求7所述的一种高容量锂离子动力电池及其材料制备工艺，其特征在于：正极极板操作步骤二中预烧结的温度400-450℃，时间为4-6h；焙烧温度为750-850℃，时间为12h；正极极板操作步骤三中搅拌时温度为40℃，干燥温度为100℃；负极极板操作一中搅拌时间为2h，负极极板操作二中干燥温度为100℃。
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