CN110534793A - 一种极片自动除水的锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

目前锂离子电池在制造过程对环境要求比较严格，而高镍正极材料容易吸收空气中的水分，导致材料不可逆的副反应发生，从而严重影响了锂离子电池的性能。本发明公开一种极片自动除水的锂离子电池，在正极材料搅拌合浆时添加特殊的除水添加剂，在正极片制作的搅拌合浆到装配完成过程中，与环境中的水份接触时，正极片中的除水添加剂可以优先和接触的环境中的水反应，从而大大降低正极材料受空气中水侵蚀破坏的程度，从而提高电池的容量和循环寿命。

Description

一种极片自动除水的锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种极片动除水的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池是一种高科技产品，在国计民生中有及其广泛的应用，小到手机、笔记本电脑，大到电动自行车、电动公交车等都用到锂离子电池。
锂离子电池未来发展的一个方向就是小型化、轻型化，手机变的越来越薄了，通话
时间却越来越长了，电动公交车越来越轻了却越跑越远了。
这背后的实质是锂离子电池的能量密度提高了，正负极材料都采用了高克容量和高压实密度的材料。在这方面表现的尤为特殊是三元正极材料材料，已经从约145mAh/g克容量的111型发展到约190mAh/g克容量的811型。
随之而来的问题是，三元材料中镍含量越高对锂离子电池的加工环境要求越高，因为高镍三元材料容易吸水，并发生副反应生成氢氧化钠和碳酸钠，这是个不可逆反应，烘烤也无法再将水除去，从而导致锂离子电池性能降低。
发明内容
本发明公开一种极片自动除水的锂离子电池， 在正极材料搅拌合浆时加入除水添加剂，该除水添加剂可以优先和水反应，从而保护正极片，降低正极活性物质被水破坏的程度。
其技术方案是：
一种极片自动除水的锂离子电池， 其正极片由除水添加剂、正极活性物质、导电
剂、粘结剂和集流体构成。
所述除水添加剂为DCC（二环己基碳二亚胺）、HMDS（六甲基二硅氮烷）、DIC（N,N'-二异丙基碳二亚胺）、H7MDS（七甲基二硅氮烷）中的一种或者几种。
其制备方法为，先将正极活性物质、导电剂、粘结剂、除水添加剂在搅拌机中混合，然后加稀释剂搅拌成浆料，将浆料涂布在集流体上，烘干后辊轧成薄片，然后裁切成设计形状制成正极片；采用类似方法制备出负极片，然后将正极片、负极片与隔膜经卷绕或者叠片成卷芯，焊接极耳后封装成半电池、然后将半电池放在烘箱中真空烘烤一段时间、再注液、搁置一段时间后化成，最后分容后即得到一种极片自动除水的锂离子电池。
本发明的有益效果在于，在正极片制作的搅拌合浆到装配完成过程中，与环境中的水份接触时，正极片中的除水添加剂可以优先和接触的环境中的水反应，从而大大降低锂离子电池正极材料被水破坏的程度；而且在注液前烘烤过程中或者涂布烘烤过程中可以将绝大多数除水添加剂和副反应产物除去，从而保证了电池的性能不受影响。
具体实施方式
下面叙述的案例是对本发明的补充说明，而非是对本发明的限制。
一种极片自动除水的锂离子电池， 其正极片由除水添加剂、正极活性物质、导电
剂、粘结剂和集流体构成。 所述除水添加剂为DCC（二环己基碳二亚胺）、HMDS（六甲基二硅氮烷）、DIC（N,N'- 二异丙基碳二亚胺）、H7MDS（七甲基二硅氮烷）中的一种或者几种。
该电池其制备方法为，先将正极活性物质、导电剂、粘结剂、除水添加剂在搅拌机中混合，然后加稀释剂搅拌成浆料，将浆料涂布在集流体上，烘干后辊轧成薄片，然后裁切成设计形状制成正极片；采用类似方法制备出负极片，然后将正极片、负极片与隔膜经卷绕或者叠片成卷芯，焊接极耳后封装成半电池、然后将半电池放在烘箱中真空烘烤一段时间、再注液、搁置一段时间后化成，最后分容后即得到一种极片自动除水的锂离子电池。
实施例1：
本实施例是一种极片自动除水的26650高镍三元锂离子电池制备。
取9650克811三元正极材料、200克导电炭黑Supei P Li、150克PVDF（聚偏氟乙烯）、200克DCC（二环己基碳二亚胺）加入搅拌机中混合30分钟，加入8190克NMP（N-甲基吡咯烷酮），搅拌4小时，制得正极浆料；然后将浆料涂覆到18um铝箔上，面密度240g/m2烘箱温度最高不超过110℃。
取石墨5175克石墨、83克导电炭黑Supei P Li、28克导电石墨Ks-6、88克CMC（羧甲基纤维素钠）投入搅拌机中搅拌30分钟，加入8100克水、253克SBR（丁苯橡胶）溶液搅拌4小时，制得负极浆料。然后将浆料涂覆到10um铜箔上，面密度142g/m2。
分别将正负极片压成160um、188 um厚，然后将正负极片分别裁切成59mm、60mm宽，1228mm、1276mm长小极片，将裁好的正负极片、耐高温隔膜卷绕成26650卷芯，入壳，焊好极耳和盖帽，将半电池放入烘箱-0.09Mpa、125℃烘烤48小时，再给半电池注入13克电解液，最后搁置24小时后化成分容就制得一批容量约6.2Ah的极片可以自动除水的26650高镍三元锂离子电池。
实施例2：
本实施例是一种极片自动除水的18650高镍三元锂离子电池制备。
取5790克NCA三元正极材料、120克导电炭黑Supei P Li、90克PVDF（聚偏氟乙烯）、120克 HMDS（六甲基二硅氮烷）加入搅拌机中混合30分钟，加入6000克NMP（N-甲基吡咯烷酮），搅拌4小时，制得正极浆料；将浆料涂覆到18um铝箔上，面密度200g/m2烘箱温度最高不超过95℃。
取3764克石墨、60克导电炭黑Supei P Li、20克导电石墨Ks-6、64克CMC（羧甲基纤维素钠）投入搅拌机中搅拌30分钟，加入6000克水、184克SBR（丁苯橡胶）溶液搅拌4小时，制得负极浆料。然后将浆料涂覆到10um铜箔上，面密度118g/m2。
分别将正负极片压成136um、157 um厚，将正负极片分别裁切成59mm、60mm宽，641mm、690mm长小极片。然后将裁好的正负极片、隔膜卷绕成18650卷芯，入壳，焊好极耳和盖帽，将半电池放入烘箱-0.09Mpa、100℃烘烤48小时。再给半电池注入5.5克电解液，最后搁置24小时后化成分容就制得一批容量约2.65Ah的极片可以自动除水的18650高镍三元锂离子电池。
实施例3：
本实施例是一种极片自动除水的75202250软包高镍三元锂离子电池制备。
取48250克811三元正极材料、1000克导电炭黑Supei P Li、750克PVDF（聚偏氟乙烯）、500克 DCC（二环己基碳二亚胺）、500克HMDS（六甲基二硅氮烷）加入搅拌机中混合30分钟，加入40909克NMP（N-甲基吡咯烷酮），搅拌4小时，制得正极浆料；然后将浆料涂覆到18um铝箔上，面密度140g/m2烘箱温度最高不超过95℃。
取石墨30112克石墨、480克导电炭黑Supei P Li、160克导电石墨Ks-6、512克CMC（羧甲基纤维素钠）投入搅拌机中搅拌30分钟，加入4800克水、1472克SBR（丁苯橡胶）溶液搅拌4小时，制得负极浆料。然后将浆料涂覆到10um铜箔上，面密度86g/m2。
分别将正负极片压成100um、118 um厚，然后将正负极片分别裁切成198mm*228mm、220mm*231mm 尺寸极片，将裁好的正负极片、耐高温隔膜叠片成75202250卷芯，焊好极耳并封装铝塑膜。将半电池放入烘箱-0.09Mpa、125℃烘烤48小时，再给半电池注入150克电解液，最后搁置24小时后化成抽气分容就制得一批容量约50.0Ah极片可以自动除水的75202250高镍三元锂离子电池。

Claims (3)

1.一种极片自动除水的锂离子电池， 其特征在于，该电池的正极片由除水添加剂、正极活性物质、导电剂、粘结剂和集流体构成。
2.根据权利要求1所述的一种极片自动除水的锂离子电池， 其特征在于，所述除水添加剂为DCC（二环己基碳二亚胺）、HMDS（六甲基二硅氮烷）、DIC（N,N'- 二异丙基碳二亚胺）、H7MDS（七甲基二硅氮烷）中的一种或者几种。
3.根据权利要求1所述的一种极片自动除水的锂离子电池， 其特征在于，该电池的制备方法为，先将正极活性物质、导电剂、粘结剂、除水添加剂在搅拌机中混合，然后加稀释剂搅拌成浆料，将浆料涂布在集流体上，烘干后辊轧成薄片，然后裁切成设计形状制成正极片；采用类似方法制备出负极片，然后将正极片、负极片与隔膜经卷绕或者叠片成卷芯，焊接极耳后封装成半电池、然后将半电池放在烘箱中真空烘烤一段时间、再注液、搁置一段时间后化成，最后分容后即得到一种极片自动除水的锂离子电池。
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