CN110247015B - 一种水性锂离子电池的制作工艺 - Google Patents

一种水性锂离子电池的制作工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN110247015B
CN110247015B CN201910382011.3A CN201910382011A CN110247015B CN 110247015 B CN110247015 B CN 110247015B CN 201910382011 A CN201910382011 A CN 201910382011A CN 110247015 B CN110247015 B CN 110247015B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
slurry
negative electrode
baking
coating
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.)
Active
Application number
CN201910382011.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110247015A (zh
Inventor
杜纪磊
高立海
张金煌
刘晓龙
张鹏
张莎莎
杨玉宝
李新强
张宏光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Juneng lithium battery technology Co., Ltd
Weifang Energy-accumulating Battery Co.,Ltd.
Original Assignee
Weifang Energy Accumulating Battery 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 Weifang Energy Accumulating Battery Co ltd filed Critical Weifang Energy Accumulating Battery Co ltd
Priority to CN201910382011.3A priority Critical patent/CN110247015B/zh
Publication of CN110247015A publication Critical patent/CN110247015A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110247015B publication Critical patent/CN110247015B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种水性锂离子电池的制作工艺,该锂离子电池包括正极、负极、隔膜、电解液、电池壳,该制作工艺包括以下步骤:1)、正极、负极的制作;2)、正、负极涂布;3)、极片辊压;4)、极片冲片;5)、极片烘烤;6)、叠片;7)、卷芯整形、测短路、超声焊及入壳;8)、激光焊、测漏:卷芯入壳后,将电池盖板紧密卡在电池壳上,用激光焊机焊接牢固,用测漏装置检测焊缝、铝壳是否漏气,合格电池继续流转,本发明能够减少溶解时间,以此来缩短整个浆料制备周期,提高生产效率。

Description

一种水性锂离子电池的制作工艺
技术领域
本发明涉及一种水性锂离子电池的制备工艺,准确的说是使用新的工艺配方来完成水性锂离子电池的制作,属于新能源电池技术领域。
背景技术
目前,石油资源日渐短缺、环境污染日益严重,开发新的能源来替代传统的石化能源迫在眉睫,在此背景下,加速对环境无污染的锂离子电池的开发显得尤为重要,经过十几年的快速发展,锂离子电池的研究主要分成了油性锂离子电池及水性锂离子电池。所谓油性锂离子电池是指在浆料制作中以N-甲基吡咯烷酮为溶剂,加入其它组分搅拌而成,水性锂离子电池是指浆料制作中以去离子水为溶剂,加入其它组分搅拌而成。在水性工艺中,羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶共同作为粘结剂使用,羧甲基纤维素钠起分散、增稠作用,丁苯橡胶起粘结作用。
传统工艺中,使用去离子水来溶解羧甲基纤维素钠,羧甲基纤维素钠在去离子水中完全溶解后,依次加入其它组分搅拌,再加入适当的去离子水来调节粘度,搅拌至符合使用要求的浆料。羧甲基纤维素钠溶解时间需4-6h,整个搅拌过程需9-11h。
发明内容
本发明要解决的问题就是提供一种能够减少溶解时间,以此来缩短整个浆料制备周期,提高生产效率的水性锂离子电池的制作工艺。
为了解决上述问题,本方面采用以下技术方案:
一种水性锂离子电池的制作工艺,该锂离子电池包括正极、负极、隔膜、电解液、电池壳,该制作工艺包括以下步骤:
1)、正极、负极浆料的制作;
A、正极浆料的制备:以去离子水+少量N-甲基吡咯烷酮为溶剂配制正极浆料,采用的材料及其重量百分比配比为:磷酸铁锂90%~94%,碳纳米管0.5%~5%、导电石墨1%~4%、羧甲基纤维素钠1%-2%、丁苯橡胶2.2%-3.5%;加入N-甲基吡咯烷酮的含量为固体质量的2%-4%,在浆料制备前,首先确认固体物料已干燥、液态物料密封保存,浆料的固含量为50~55%,首先按照配比将碳纳米管加入N-甲基吡咯烷酮中加工成碳纳米管浆料,在碳纳米管浆料中加入羧甲基纤维素钠,搅拌5-10min,加入适量去离子水搅拌2-2.5h,得羧甲基纤维素钠溶液,在羧甲基纤维素钠溶液中加入导电石墨,根据浆料的固含量加入去离子水搅拌30-60min,加入磷酸铁锂搅拌1-1.5h,最后加入丁苯橡胶搅拌15-20min,得到的浆料过100目筛。
B、负极浆料的制备:以去离子水+少量N-甲基吡咯烷酮为溶剂制备负极浆料,采用的材料及其重量百分比配比为:负极材料95%、导电炭黑1.5%、丁苯橡胶2.2%,羧甲基纤维素钠1.3%;加入N-甲基吡咯烷酮的含量为固体质量的2%-4%,负极材料采用人造石墨、天然石墨、中间相碳微球中的一种或多种,负极浆料的固含量为47~51%,首先将羧甲基纤维素钠加入N-甲基吡咯烷酮中,搅拌5-10min,加入适量去离子水搅拌2-2.5h,得羧甲基纤维素钠溶液,在羧甲基纤维素钠溶液中加入导电炭黑,根据浆料的固含量加入去离子水搅拌1-1.5h,加入石墨搅拌1-1.5h,最后加入丁苯橡胶搅拌15-20min,得到的浆料过100目筛。
2)、正、负极涂布:
涂布采用间隙式涂布,间隙箔材的宽度尺寸比极耳的高度尺寸大5mm,正极浆料涂布使用厚度为12~18μm的铝箔,涂布面密度为10~25mg/cm2,正极涂布烤箱烘烤温度为80~118℃,正极涂布速度控制在4~5m/min;负极浆料涂布使用负极集流体厚度为8~10μm的电解铜箔,涂布面密度为5~11mg/cm2,负极涂布烤箱烘烤温度为80~110℃;负极涂布速度可为8~10m/min;
3)、极片辊压:正极压实密度为2.1g/cm3,负极压实密度为1.6g/cm3
4)、极片冲片:根据电池正、负极极片尺寸进行冲片;
5)、极片烘烤:极片在真空状态下(真空度<-0.09MPa)进行烘烤;
正极极片在95~110℃温度下烘烤,箱内温度升至95℃开始计时,烘烤24h,负极极片在温度为80~100℃下烘烤,箱内温度升至80℃开始计时,烘烤12h,烘烤过程中每隔40min充1次氮气,保持20min氮气环境,然后在真空状态下冷却极片到40℃以下,取出极片进行后续工序。
6)、叠片:卷芯包括正极、负极以及隔膜,电芯采用隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜叠片结构,隔膜采用厚度为18μm~30μm的隔膜;
7)、卷芯整形、测短路、超声焊及入壳;
8)、激光焊、测漏:
卷芯入壳后,将电池盖板紧密卡在电池壳上,用激光焊机焊接牢固,用测漏装置检测焊缝、铝壳是否漏气,合格电池继续流转。
9)、电芯烘烤:在80~100℃,高真空状态下(真空度<-0.099MPa)进行电芯烘烤,时间36h,烘烤过程中每隔40min充入氮气,保持20min氮气环境,烘烤结束后在真空状态下冷却电芯到40℃以下,取出电芯进行注液工序;
10)、电池注液:注液前测量短路,合格电芯放入注液工装内进行注液。注液完成后迅速用胶带封注液孔;在温度23±2℃、露点-40℃环境下搁置24h。
11)、电池化成充电、封口:采用限压、限流、限时化成,开始用0.02C恒流充电,限压3.2V,时间120min;然后用0.05C恒流充电,限压3.2V,时间60min;继续用0.1C恒流充电,限压3.65V,时间80min。充电结束用不锈钢珠进行电芯封口。
12)、电池化成放电:采用限压、限流、限时化成,用0.2C恒流充电至3.7V,在3.7V下以恒压充电,截止电流为0.02C,充电结束后静置20min,以0.2C放电至2.5V。静置10min,以0.2C恒流充电,限压3.7V、限时30min。结束后静置6h后测量电池电压V0,搁置24h测量电池电压V1,根据压降值(V1-V0)挑出合格电池,下转。
13)、电池分容:采用限压、限流分容,电池以0.5C放电至2.5V,静置10min,以0.5C恒流充电至3.7V,在3.7V下恒压充电,截止电流为0.02C,静置10min以0.5C放电至2.5V,以静置10min后以0.5C放电至2.5V后的放电容量作为分容容量。静置10min,以0.2C恒流充电,限压3.7V、限时30min。
14)、电池挑选:根据挑选条件对电池进行分类。
本发明采用上述方案,引入了N-甲基吡咯烷酮+去离子水混合溶剂,使浆料制备时间大大缩短;极耳与盖板焊接采用超声焊,焊接牢固、焊面大,倍率性能良好、内阻小;盖板连接片使用软连接,节省空间;电池使用铝制壳体跟盖板,散热性良好;盖板上有安全阀,有安全隐患时内部可及时泄压。
本发明采用新的工艺,且充分考虑到材料成本、倍率性能、安全性能,节省了制浆时间。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1:一种水性锂离子电池的制作工艺,该锂离子电池包括正极、负极、隔膜、电解液、电池壳,其中正极由正极活性物质、粘结剂、增稠剂、导电剂和集流体组成,正极活性物质采用磷酸铁锂,粘结剂采用丁苯橡胶,增稠剂采用羧甲基纤维素钠,导电剂采用碳纳米管、导电石墨,正极集流体采用铝箔;负极由负极材料、导电剂、增稠剂、粘结剂和负极集流体组成,导电剂采用导电炭黑,增稠剂采用羧甲基纤维素钠,粘结剂采用丁苯橡胶,负极集流体采用铜箔,采用叠片式结构。
该制作工艺包括以下步骤:
1)、正极、负极浆料的制作;
A、正极浆料的制备:以去离子水+少量N-甲基吡咯烷酮为溶剂配制正极浆料,采用的材料及其重量百分比配比为:磷酸铁锂94%,碳纳米管0.5%、导电石墨1.7%、羧甲基纤维素钠1.3%、丁苯橡胶2.5%;加入N-甲基吡咯烷酮的含量为固体质量的4%,在浆料制备前,首先确认固体物料已干燥、液态物料密封保存。浆料的固含量为53%,首先按照配比将碳纳米管加入N-甲基吡咯烷酮中加工成碳纳米管浆料,在碳纳米管浆料中加入羧甲基纤维素钠,搅拌10min,加入去离子水总量的30%,搅拌2.5h,得羧甲基纤维素钠溶液。在羧甲基纤维素钠溶液中加入导电石墨、去离子水总量的63.5%,搅拌45min;加入磷酸铁锂搅拌1.5h,最后加入丁苯橡胶搅拌15min,加入剩余去离子水调粘度,得到的浆料过100目筛。
B、负极浆料的制备:以去离子水+少量N-甲基吡咯烷酮为溶剂制备负极浆料,采用的材料及其重量百分比配比为:负极材料95%、导电炭黑1.5%、丁苯橡胶2.2%、羧甲基纤维素钠1.3%;加入N-甲基吡咯烷酮的含量为固体质量的2%,负极材料采用人造石墨,负极浆料的固含量为49%,首先将羧甲基纤维素钠加入N-甲基吡咯烷酮中,搅拌10min,加入去离子水总量的25%,搅拌2h,得羧甲基纤维素钠溶液。在羧甲基纤维素钠溶液中加入导电炭黑、去离子水总量的72%,搅拌1.5h,加入石墨搅拌1.5h,最后加入丁苯橡胶搅拌15min,加入剩余去离子水调粘度,得到的浆料过100目筛。
2)、正、负极涂布:涂布采用间隙式涂布,间隙箔材宽度=极耳高度+5mm,正极浆料涂布使用厚度为18μm的铝箔,涂布面密度为25mg/cm2,正极涂布烤箱烘烤温度为(六节烘箱温度分别为90℃、110℃、118℃、113℃、105℃、85℃),正极涂布速度控制在5m/min;负极浆料涂布使用负极集流体厚度为10μm的电解铜箔,涂布面密度为11mg/cm2,负极涂布烤箱烘烤温度为(六节烘箱温度分别为80℃、90℃、105℃、110℃、110℃、85℃);负极涂布速度可为8m/min;
3)、极片辊压:正极压实密度为2.1g/cm3,负极压实密度为1.6g/cm3
4)、极片冲片:根据电池正、负极极片尺寸进行冲片;
5)、极片烘烤:极片在真空状态下(真空度<-0.09MPa)进行烘烤,正极极片在110℃温度下烘烤,箱内温度升至100℃开始计时,烘烤24h,负极极片在温度为100℃下烘烤,箱内温度升至90℃开始计时,烘烤12h,烘烤过程中每隔40min充1次氮气,保持20min氮气环境,然后在真空状态下冷却极片到40℃以下,取出极片测量水分,要求水分值小于600ppm;
6)、叠片:卷芯包括正极、负极以及隔膜,电芯采用隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜叠片结构,隔膜采用厚度为20μm的隔膜,叠片完成后成卷芯;
7)、卷芯的整形、测短路、超声焊及入壳:叠片完成的卷芯首先进行吸尘,然后用压板压住卷芯测短路,合格卷芯用超声焊机与盖板焊接在一起,装入电池壳中;
8)、激光焊、测漏:卷芯入壳后,将电池盖板紧密卡在电池壳上,用激光焊机焊接牢固,用测漏装置检测焊缝、铝壳是否漏气,合格电池继续流转;
9)、电芯烘烤:在80℃、高真空状态下(真空度≤-0.099MPa)进行电芯烘烤,时间24h,烘烤过程中每隔40min充入氮气,保持20min氮气环境,烘烤结束后在真空状态下冷却电芯到40℃以下,取出电芯测量水分,要求正极片水分含量值小于450ppm、负极片水分含量值小于150ppm;
10)、电池注液:注液前测量短路,合格电芯放入注液工装内进行注液。注液完成后迅速用胶带封注液孔;在温度23±2℃、露点-40℃环境下搁置24h;
11)、电池化成充电、封口:采用限压、限流、限时化成,开始用0.02C恒流充电,限压3.2V,时间120min;然后用0.05C恒流充电,限压3.2V,时间60min;继续用0.1C恒流充电,限压3.65V,时间80min,充电结束用不锈钢珠进行电芯封口。
12)、电池化成放电:采用限压、限流、限时化成,用0.2C恒流充电至3.7V,在3.7V下以恒压充电,截止电流为0.02C,充电结束后静置20min,以0.2C放电至2.5V。静置10min,以0.2C恒流充电,限压3.7V、限时30min。结束后静置6h后测量电池电压V0,搁置24h测量电池电压V1,根据压降值(V1-V0)挑出合格电池,下转;
13)、电池分容:采用限压、限流分容,电池以0.5C放电至2.5V,静置10min,以0.5C恒流充电至3.7V,在3.7V下以恒压充电,截止电流为0.02C,静置10min以0.5C放电至2.5V,以该步放电容量作为分容容量。静置10min,以0.2C恒流充电,限压3.7V、限时30min。
14)、电池挑选:根据挑选条件对电池进行分类。
本发明采用上述方案,引入了N-甲基吡咯烷酮+去离子水混合溶剂,使浆料制备时间大大缩短;极耳与盖板焊接采用超声焊,焊接牢固、焊面大,倍率性能良好、内阻小;盖板连接片使用软连接,节省空间;电池使用铝制壳体跟盖板,散热性良好;盖板上有安全阀,有安全隐患时内部可及时泄压。
实施例2:相对于实施例1,实施例2在浆料制备有所变化,后续工序与实施例1完全相同,本文仅对实施例2的浆料制备做详细介绍,后续制作工序参照实施例1;
正极、负极浆料的制作;
A、正极浆料的制备:以去离子水+少量N-甲基吡咯烷酮为溶剂配制正极浆料,采用的材料及其重量百分比配比为:磷酸铁锂92%,碳纳米管2.3%、导电石墨1.5%、羧甲基纤维素钠1.5%、丁苯橡胶2.7%;加入N-甲基吡咯烷酮的含量为固体质量的4%,在浆料制备前,首先确认固体物料已干燥、液态物料密封保存。浆料的固含量为53%,首先按照配比将碳纳米管加入N-甲基吡咯烷酮中加工成碳纳米管浆料(外协完成),在碳纳米管浆料中加入羧甲基纤维素钠,搅拌10min,加入去离子水总量的30%,搅拌2.5h,得羧甲基纤维素钠溶液。在羧甲基纤维素钠溶液中加入导电石墨、去离子水总量的63.5%,搅拌45min;加入磷酸铁锂搅拌1.5h,最后加入丁苯橡胶搅拌15min,加入剩余去离子水调粘度,得到的浆料过100目筛。
B、负极浆料的制备:以去离子水+少量N-甲基吡咯烷酮为溶剂制备负极浆料,采用的材料及其重量百分比配比为:负极材料93%、导电炭黑3%、丁苯橡胶2.5%,羧甲基纤维素钠1.5%;加入N-甲基吡咯烷酮的含量为固体质量的2%,负极材料采用人造石墨,负极浆料的固含量为49%,首先将羧甲基纤维素钠加入N-甲基吡咯烷酮中,搅拌10min,加入去离子水总量的25%,搅拌2h,得羧甲基纤维素钠溶液。在羧甲基纤维素钠溶液中加入导电炭黑、去离子水总量的72%,搅拌1.5h,加入石墨搅拌1.5h,最后加入丁苯橡胶搅拌15min,加入剩余去离子水调粘度,得到的浆料过100目筛。
实施例3:相对于实施例1,实施例3在浆料制备及正负极涂布有所变化,后续工序与实施例1完全相同,本文仅对实施例3的浆料制备及正负极涂布做详细介绍,后续制作工序参照实施例1;
1)、正极、负极浆料的制作;
A、正极浆料的制备:以去离子水+少量N-甲基吡咯烷酮为溶剂配制正极浆料,采用的材料及其重量百分比配比为:磷酸铁锂90%,碳纳米管3.5%、导电石墨2.2%、羧甲基纤维素钠1.5%、丁苯橡胶2.8%;加入N-甲基吡咯烷酮的含量为固体质量的4%,在浆料制备前,首先确认固体物料已干燥、液态物料密封保存。浆料的固含量为53%,首先按照配比将碳纳米管加入N-甲基吡咯烷酮中加工成碳纳米管浆料(外协完成),在碳纳米管浆料中加入羧甲基纤维素钠,搅拌10min,加入去离子水总量的30%,搅拌2.5h,得羧甲基纤维素钠溶液。在羧甲基纤维素钠溶液中加入导电石墨、去离子水总量的63.5%,搅拌45min;加入磷酸铁锂搅拌1.5h,最后加入丁苯橡胶搅拌15min,加入剩余去离子水调粘度,得到的浆料过100目筛。
B、负极浆料的制备:以去离子水+少量N-甲基吡咯烷酮为溶剂制备负极浆料,采用的材料及其重量百分比配比为:负极材料91%、导电炭黑5%、丁苯橡胶2.5%,羧甲基纤维素钠1.5%;加入N-甲基吡咯烷酮的含量为固体质量的2%,负极材料采用人造石墨,负极浆料的固含量为49%,首先将羧甲基纤维素钠加入N-甲基吡咯烷酮中,搅拌10min,加入去离子水总量的25%,搅拌2h,得羧甲基纤维素钠溶液。在羧甲基纤维素钠溶液中加入导电炭黑、去离子水总量的72%,搅拌1.5h,加入石墨搅拌1.5h,最后加入丁苯橡胶搅拌15min,加入剩余去离子水调粘度,得到的浆料过100目筛。
2)、正、负极涂布:涂布采用间隙式涂布,间隙箔材宽度=极耳高度+5mm,正极浆料涂布使用厚度为18μm的铝箔,涂布面密度为15mg/cm2,正极涂布烤箱烘烤温度为(六节烘箱温度分别为85、105、113、110、100、80℃),正极涂布速度控制在5m/min;负极浆料涂布使用负极集流体厚度为10μm的电解铜箔,涂布面密度为7mg/cm2,负极涂布烤箱烘烤温度为(六节烘箱温度分别为80、85、100、105、100、85℃);负极涂布速度可为8m/min;对于上述实施例,应予理解的是,在不脱离本发明的原理的前提下,还可以对实施例作出若干改进,故凡依本发明专利申请范围所述的制备方法所作的等效变化,同样属于本发明专利申请保护的范围。

Claims (6)

1.一种水性锂离子电池的制作工艺,该锂离子电池包括正极、负极、隔膜、电解液、电池壳,其特征是:该制作工艺包括以下步骤:
1)、正极、负极的制作;
A、以去离子水加N-甲基吡咯烷酮为溶剂配制正极浆料;
B、以去离子水加N-甲基吡咯烷酮为溶剂制备负极浆料;
2)、正、负极涂布:
涂布采用间隙式涂布,间隙箔材的宽度尺寸比极耳的高度尺寸大5mm;
3)、极片辊压:正极压实密度为2.1g/cm3,负极压实密度为1.6g/cm3
4)、极片冲片:根据电池正、负极极片尺寸进行冲片;
5)、极片烘烤:极片在真空状态下进行烘烤;
6)、叠片:电芯采用隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜叠片结构,隔膜采用厚度为20μm的隔膜,叠片完成后成卷芯;
7)、卷芯整形、测短路、超声焊及入壳;
8)、激光焊、测漏:
卷芯入壳后,将电池盖板紧密卡在电池壳上,用激光焊机焊接牢固,用测漏装置检测焊缝、铝壳是否漏气,合格电池继续流转;
所述正极浆料采用的材料及其重量配比为:磷酸铁锂90~94%,碳纳米管0.5%~5%、导电石墨1%~4%、羧甲基纤维素钠1%-2%、丁苯橡胶2.2%-3.5%;
正极浆料制备时,浆料的固含量为50~55%,首先按照配比将碳纳米管加入N-甲基吡咯烷酮中加工成碳纳米管浆料,在碳纳米管浆料中加入羧甲基纤维素钠,搅拌5-10min,加入适量去离子水搅拌2-2.5h,得羧甲基纤维素钠溶液,在羧甲基纤维素钠溶液中加入导电石墨,根据浆料的固含量加入去离子水搅拌30-60min,加入磷酸铁锂搅拌1-1.5h,最后加入丁苯橡胶搅拌15-20min,得到的浆料过100目筛;
负极浆料采用的材料及其重量配比为:负极材料95%、导电炭黑1.5%、丁苯橡胶2.2%,羧甲基纤维素钠1.3%;
首先负极材料采用人造石墨、天然石墨、中间相碳微球中的一种或多种,负极浆料的固含量为47~51%,首先按照配比将羧甲基纤维素钠加入N-甲基吡咯烷酮中,搅拌5-10min,加入适量去离子水搅拌2-2.5h,得羧甲基纤维素钠溶液,在羧甲基纤维素钠溶液中加入导电炭黑,根据浆料的固含量加入去离子水搅拌1-1.5h,加入石墨搅拌1-1.5h,最后加入丁苯橡胶搅拌15-20min,得到的浆料过100目筛;
9)、电芯烘烤:在80~100℃、真空度小于-0.09MPa状态下进行电芯烘烤;
电芯烘烤时间24小时,烘烤过程中每隔40min充入氮气,保持20min氮气环境,烘烤结束后在真空状态下冷却电芯到40℃以下,取出电芯测量水分,要求水分值小于350ppm;
10)、电池注液: 注液前测量短路,合格电芯放入注液工装内进行注液;
11)、电池化成充电、封口:采用限压、限流、限时化成;
电池化成充电时开始用0.02C充电,限压3.2V,时间120min;然后用0.05C充电,限压3.2V,时间60min;继续用0.1C充电,限压3.65V,时间80min,充电结束用不锈钢珠进行电芯封口;
12)、电池化成放电:采用限压、限流、限时化成;
用0.2C充电至3.7V,在3.7V下以恒流恒压充电,截止电流为0.02C,充电结束后静置20min,以0.2C放电至2.5V,静置10min,以0.2C充电,限压3.7V、限时30min;
充电结束后,静置6h后测量电池电压V0,搁置24h测量电池电压V1,根据压降值(V1-V0)挑出合格电池;
13)、电池分容:采用限压、限流分容;
电池以0.5C放电至2.5V,静置10min,以0.5C恒流充电至3.7V,在3.7V下以恒压充电,截止电流为0.02C,静置10min以0.5C放电至2.5V,以静置10min后以0.5C放电至2.5V后的放电容量作为分容容量;
放电结束后,静置10min,以0.2C恒流充电,限压3.7V、限时30min。
2.根据权利要求1所述的一种水性锂离子电池的制作工艺,其特征在于:步骤2)中,间隙箔材宽度大于等于极耳高度加5mm,正极浆料涂布使用厚度为12~18μm的铝箔,涂布面密度为10~25mg/cm2, 正极涂布烤箱烘烤温度为85~118℃,正极涂布速度控制在4~5m/min; 负极浆料涂布使用负极集流体厚度为8~10μm的电解铜箔,涂布面密度为5~11mg/cm2,负极涂布烤箱烘烤温度为80~110℃;负极涂布速度可为8~10m/min。
3.根据权利要求1所述的一种水性锂离子电池的制作工艺,其特征在于:步骤2)中,负极浆料涂布使用负极集流体厚度为8~10μm的电解铜箔,涂布面密度为11mg/cm2,负极涂布烤箱烘烤温度为80~110℃;负极涂布速度可为8m/min。
4.根据权利要求1所述的一种水性锂离子电池的制作工艺,其特征在于:
步骤5)中,正极极片在95~110℃温度下烘烤,箱内温度升至95℃开始计时,烘烤24小时;
负极极片在温度为80~100℃下烘烤,箱内温度升至80℃开始计时,烘烤12小时,烘烤过程中每隔 40min充1次氮气,保持20min氮气环境,然后在真空状态下冷却极片到40℃以下,取出极片测量水分,要求水分值小于600ppm。
5.根据权利要求1所述的一种水性锂离子电池的制作工艺,其特征在于:
步骤7)中,叠片完成的卷芯首先进行吸尘,然后用压板压住卷芯测短路,合格卷芯用超声焊机与盖板焊接在一起并装入电池壳中。
6.根据权利要求1所述的一种水性锂离子电池的制作工艺,其特征在于:
步骤10)中,注液完成后迅速用胶带封注液孔;在温度23±2℃、露点-40℃环境下搁置24小时。
CN201910382011.3A 2019-05-09 2019-05-09 一种水性锂离子电池的制作工艺 Active CN110247015B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910382011.3A CN110247015B (zh) 2019-05-09 2019-05-09 一种水性锂离子电池的制作工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910382011.3A CN110247015B (zh) 2019-05-09 2019-05-09 一种水性锂离子电池的制作工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110247015A CN110247015A (zh) 2019-09-17
CN110247015B true CN110247015B (zh) 2020-08-04

Family

ID=67883944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910382011.3A Active CN110247015B (zh) 2019-05-09 2019-05-09 一种水性锂离子电池的制作工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110247015B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110556588B (zh) * 2019-10-11 2020-07-10 潍坊聚能电池有限公司 一种锂离子电池的活化工艺
CN111525131A (zh) * 2020-04-08 2020-08-11 重庆市紫建电子股份有限公司 一种锂离子电池的负极配料及其制备方法
CN111697272A (zh) * 2020-05-22 2020-09-22 天津池源科技有限公司 一种锂电池生产工艺
CN112151756A (zh) * 2020-09-14 2020-12-29 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 一种负极片及电池
CN113363589A (zh) * 2021-05-19 2021-09-07 东莞维科电池有限公司 一种锂离子电池及其制备方法
CN114156545A (zh) * 2021-10-22 2022-03-08 天津空间电源科技有限公司 一种阶梯式一体成型极耳卷绕式锂离子电池及其制备方法
CN114335541A (zh) * 2021-12-29 2022-04-12 蜂巢能源科技股份有限公司 一种正极浆料及其制备方法和应用

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101453010A (zh) * 2007-12-04 2009-06-10 比亚迪股份有限公司 一种电极浆料及其制备方法以及电池极片
CN101626099A (zh) * 2009-08-08 2010-01-13 东莞市迈科科技有限公司 一种聚合物磷酸钒锂动力电池及其制备方法
CN102185157B (zh) * 2011-03-22 2013-06-12 浙江海锂子新能源有限公司 一种水性正极锂离子电池生产工艺
CN103865077B (zh) * 2014-03-17 2016-06-29 山东润峰集团新能源科技有限公司 一种快速溶解羧甲基纤维素钠的方法
CN105406073A (zh) * 2015-12-18 2016-03-16 山东精工电子科技有限公司 一种锂离子电池负极浆料及其制备方法
CN107305944A (zh) * 2016-04-24 2017-10-31 万向二三股份公司 一种高能量密度锂离子动力电池水系负极的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110247015A (zh) 2019-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110247015B (zh) 一种水性锂离子电池的制作工艺
CN105845928B (zh) 一种锂离子动力电池及其制备方法
CN101699590B (zh) 一种混合超级电容器
CN109119592B (zh) 一种钛酸锂负极极片、制备方法及钛酸锂电池
CN112151764A (zh) 一种电极极片及其制备方法和应用
CN108306006A (zh) 负极材料、负极片及其制备方法、锂离子电池及其制备方法
CN106992299B (zh) 一种水系粘结剂和包含该粘结剂的锂电池
CN103928668B (zh) 一种锂离子电池及其正极材料的制备方法
CN105811032A (zh) 一种铝壳锂离子电池化成方法
CN109509909A (zh) 二次电池
CN105161309A (zh) 锂离子混合型电容器
CN113964320A (zh) 一种锂离子电池及其制备方法
CN104393291A (zh) 一种掺杂、包覆共改性的磷酸铁锂正极材料及其制备方法
CN115566170A (zh) 一种高能量密度快充锂离子电池负极材料的制备方法
CN110635138A (zh) 一种锂离子电池极片及其制作方法
CN110600699A (zh) 一种三维有序介孔mof材料的制备方法
CN109546109A (zh) 一种高温稳定型锂电池正极
CN112635770A (zh) 一种锂离子电池预锂化正极极片及锂离子电池的制备方法
CN113948757A (zh) 一种聚合物锂离子电池及其制作方法
CN108690533B (zh) 一种粘结剂及其制备方法和应用
CN112103554A (zh) 一种三电极可修复锂离子电池
CN108493005B (zh) 一种锂离子电容器的制备方法
CN106803575A (zh) 一种锂离子电池正极材料及其制备方法和应用
WO2022193782A1 (zh) 一种钴酸锂软包电池的制备方法及其应用
CN106409529B (zh) 一种锂离子电容器的嵌锂方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
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: 20201020

Address after: 261000 No.2 workshop, No.9, hatching 1st lane, Yuqing community, Xincheng street, high tech Zone, Weifang City, Shandong Province

Patentee after: Shandong Juneng lithium battery technology Co., Ltd

Patentee after: Weifang Energy-accumulating Battery Co.,Ltd.

Address before: 261000 Bohai Road, Yangzi Street, Binhai District, Weifang City, Shandong Province, and the intersection of Dongerjie, Xiangjiang

Patentee before: Weifang Energy-accumulating Battery Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Manufacturing process of water based lithium ion battery

Effective date of registration: 20210525

Granted publication date: 20200804

Pledgee: Weifang Bank Co.,Ltd. Xincheng sub branch

Pledgor: Weifang Energy-accumulating Battery Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980003994

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right