CN110571476B - 一种镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法及电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镍钴锰酸锂叠片软包电池及其制备方法，制备方法包括以下步骤：制作正、负极极片后组装、注电解液、封口，38℃～42℃搁置34～38小时制成电池；电池第一次辊压后预充电，充入额定容量的20％～40％；在38℃～42℃搁置34～38小时后第二次辊压；化成；分容；镍钴锰酸锂的分子式为LiNixCoyMnzO2,0.50≤x≤0.80，0.10≤y≤0.30，x+y+z＝1,正极极片面密度≥24mg/cm2；负极极片面密度≥13mg/cm2；两次辊压时间均为5～10秒，温度为电池生产环境温度，辊压缝间距离H2与电池辊压前厚度H1满足：H2＝H1‑0.2mm。本发明电池制备方法，通过38℃～42℃高温搁置后在电池制作的环境温度下进行预充前和化成前两次辊压，使电池中产生的气体排出并增加极片间接触，减小极化，改善了电池的大电液压快速充电和循环性能。

Description

一种镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法及电池
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法及电池。
背景技术
新能源汽车由于其清洁无污染、能量效率高以及能量源多元化等优点，已经成为汽车行业的一个新发展热点。而锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长和安全性高等特点而被广泛用于新能源汽车。然而，新能源汽车与传统的燃油车相比，充电时间较长，这是影响电动汽车快速普及的重要因素之一。
能量密度高，充电快，价格便宜，这是用户最期待的理想型动力电池产品。按照燃油车的使用习惯，要实现充电时间在10-20min以内完全充满电，充电倍率至少需要3-6C之间。一般来讲，电池功率提升，电池能量密度势必降低，如何在提升电池比功率的情况下，兼顾电池能量密度。这需要多方面技术共同发展，如电池结构设计、电池材料体系选择、充电方法设计、电池管理系统设计。
申请号为201811642254.8的中国专利申请提供了一种高能量密度快充型锂离子动力电池，能量密度能达到260Wh/kg以上；充电速度也大幅提升，满足在15min内充入80％以上的电量，且不析锂，同时该电池循环性能好，在+0.5C/-1C的充放电倍率下循环1500周，容量保持率大于80％，但是不能保证快充时的循环寿命，也不能保证电池的安全性能。
发明内容
本发明的目的是：提拱一种镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法，使制得的电池循环性能好、充电速度快、安全性能好。
本发明的技术方案如下：
一种镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法，包括以下步骤：
A、制作正极极片和负极极片后组装、注电解液、封口，然后在38℃～42℃搁置34～38小时，制成电池；
B、预充电前对电池进行第一次辊压；
C、预充电：对电池进行预充电，充入电量为额定容量的20％～40％；
D、在38℃～42℃搁置34～38小时后，对电池进行第二次辊压；
E、化成；
F、分容；
其中：所述镍钴锰酸锂的分子式为LiNixCoyMnzO2，其中，0.50≤x≤0.80，0.10≤y≤0.30，x+y+z＝1；所述正极极片涂布面密度≥24mg/cm2；所述负极极片涂布面密度≥13mg/cm2；所述第一次辊压和所述第二次辊压的时间均为5～10秒，两次辊压时两辊缝之间的距离H2与电池辊压前的厚度H1满足：H2＝H1-0.2mm，两次辊压温度为电池生产环境温度。
本发明中电池封口后，首先在38℃～42℃搁置34～38小时，在这个过程中，由于温度较高，电池中电解液与电极活性材料之间的副反应进行的较为充分，由此产生的气体充分得到释放。然后，在第一次辊压时，气体被排至气囊中，从而增加了极片之间的接触，减小在后期的预充过程中产生的极化，并且有助于形成稳定的SEI膜。在预充电后将气体抽出，然后，又对电池进行了38℃～42℃搁置34～38小时后第二次辊压，这次辊压使得电池在预充电及搁置过程中产生的气体排到气囊里，在电池化成后再抽气，这样，减小了电池在化成过程中产生的极化，在电池的使用中也可以减少快速充电时带来的极化，并且有利于提高电池的循环性能。
本发明中正极极片涂布面密度≥24mg/cm2；所述负极极片涂布面密度≥13mg/cm2，较高的面密度可以保证较高的电池能量密度。第一次辊压和第二次辊压的时间均为5～10秒，两次辊压时两辊缝之间的距离H2与电池辊压前的厚度H1满足：H2＝H1-0.2mm，分两次辊压并保持此辊压量，可以既保证极片之间的有效接触，又能将气体排除干净，同时还不会造成极片的过度形变。
在本发明中，两次辊压前先进行38℃～42℃的高温搁置，然后在电池生产环境温度中进行辊压，使得辊压不需要在的高温环境中即可进行，可以方便地进行批量自动化生产；并且34～38小时的搁置时间可以使电池中的副反应进行完全而又不对电池的质量产生影响，也有利于稳定的SEI膜形成。
优选地，所述负极极片的制作包括以下步骤：
A、分别制作第一种浆料和第二种浆料；其中，所述第一种浆料中导电剂为气相生长炭纤维和导电碳黑super p，所述气相生长炭纤维和导电碳黑super p的质量比为2：1；所述第二种浆料中导电剂中含有多孔碳；
B、将所述第一种浆料均匀涂覆在铜箔上，烘干；
C、将第二种浆料均匀涂覆在第一种浆料上，烘干。
第一种浆料中的气相生长炭纤维和导电碳黑在极片干燥后形成具有较少孔隙的负极导电层结构；第二种浆料中的多孔碳在第一层的上面又形成了较多孔隙的负极导电层结构，在第一种浆料形成的涂层上，导电材料的孔隙虽然少，电解液的渗透较少，但是其电子导电性强；而在第二种浆料形成的涂层上，导电材料的孔隙多，电解液的渗透也多，因此，在电池的充放电过程中，其离子导电性较强。这样，在负极极片上就形成了从基体到涂层外层垂直方向上离子导电性依次增强的有梯度的导电层，在总导电剂含量一定的情况下，这种由导电材料分布不同构成的梯度导电性负极不但能够保证足够的离子扩散速度,还能保证良好的电子传导特性，从而有利于充分发挥负极活性物质的容量，减少电池的极化。
优选地，所述铜箔表面涂覆有纳米碳散热材料，所述负极极片的导热率为600～1000W/M·K。
优选地，所述正极极片的集流体上涂覆有纳米碳散热材料，所述正极极片的导热率为300～600W/M·K。
在铜箔表面或是正极极片集流体表面涂覆纳米碳散热材料，可以使电池的充电过程中产生的热量及时地传导，有效的降低电池的温度，提高电池的安全性能。尤其是在大电流快速充电过程中，产生的热量较多，此种结构更有利于减缓电池的大电流快速充电时电池温度的上升，从而提高电池的安全性能。
优选地，所述电池所用隔膜为涂陶隔膜。使用涂陶隔膜，可以提高电池的安全性能。
优选地，所述电池的电解液中含有LiPF 6、多元有机溶剂和添加剂，其中上述各成份相对于电解液总质量的含量为：所述LiPF6为14.0wt％；所述多元有机溶剂为16wt％的碳酸二乙酯、40wt％碳酸甲乙酯和26wt％碳酸乙烯酯的混合；所述添加剂为1wt％的碳酸亚乙烯酯、0.7wt％的亚硫酸丙烯酯、0.8wt％的硫酸亚乙烯酯、1wt％的二氟草酸硼酸锂和0.5wt％的双氟磺酸亚胺锂的混合，所述电解液注液量为3.5g/Ah。
优选地，所述电池的电解液中含有LiPF 6、多元有机溶剂和添加剂，其中上述各成份相对于电解液总质量的含量为：所述LiPF6为14.0wt％；所述多元有机溶剂为16wt％的碳酸二乙酯、40wt％碳酸甲乙酯和25.3wt％碳酸乙烯酯的混合；所述添加剂为0.5wt％的碳酸亚乙烯酯、1.5wt％的氟代碳酸乙烯酯、0.7wt％的亚硫酸丙烯酯、1wt％的硫酸亚乙烯酯、0.5wt％的二氟草酸硼酸锂和0.5wt％的三(三甲基硅基)亚磷酸酯的混合；所述电解液注液量为3.5g/Ah。
本发明的另一个目的是提供一种镍钴锰酸锂叠片软包电池，所述电池由上述本发明的方法制成。
本发明的有益效果为：
本发明的镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法，通过38℃～42℃的高温搁置后，在电池制作的环境温度下进行预充电前和化成前两次辊压，使得电池中的副反应产生的气体排出并增加极片之间的接触，减小电池在使用过程中的极化，有利于电池的大电流快速充电和改善电池循环性能。
附图说明
图1为实施例11的常温循环寿命曲线。
图2为实施例11的高温循环寿命曲线。
图3为实施例11的过充测试曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明。
实施例1
本实施例制备一种能量密度高、循环性能好、充电速度快的锂离子电池。
正极极片制作：
正极片由以下质量百分比的材料组成：正极活性材料97.3％、粘结剂1.3％、导电剂1.4％。其中，正极活性材料为单晶LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，其D50为4.5μm；粘结剂为聚偏氟乙烯，导电剂为导电炭黑和碳纳米管的以质量比5：8的混合。上述各成份混合后，加入溶剂N-甲基吡咯烷酮制成浆液，均匀涂覆在正极集流体上，涂布面密度为24mg/cm2，压实密度为3.2g/cm3。
负极极片制作：
按负极与正极理论容量比为137:100配备负极活性材料。负极片由以下质量百分比的材料组成：负极活性材料94.2％、增稠剂1.5％、负极粘结剂2.5％、负极导电剂1.8％，其中负极活性材料为人造石墨包覆软碳，增稠剂为羧甲基纤维素钠，负极粘结剂为丁苯胶乳。以上各成分混合后加水制成浆料后烘干，辊压，所制成负极极片涂布面密度为13mg/cm2。
电池制作：
将制备好的正、负极极片与隔膜通过叠片的方式进行组装，置于铝塑膜壳体后三边封口，经过注电解液、封口，然后在38℃～42℃的温度中搁置34小时，制成电池。隔膜厚度为20μm，表面没有涂覆层。电解液主要成分及含量如下：LiPF6为13.5wt％；多元有机溶剂为16wt％的碳酸二乙酯、40wt％碳酸甲乙酯和27wt％碳酸乙烯酯；添加剂为1.5wt％的碳酸亚乙烯酯、1.0wt％的亚硫酸丙烯酯、1wt％的二氟草酸硼酸锂，所述电解液注液量为3.5g/Ah。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.7mm，辊压时辊缝距离为5.5mm、温度为25±3℃、辊压时间为5秒。
对电池进行0.01C～0.1C的预充电，过程如下：先用0.015C充电50min，然后用0.05C充电85min，最后用0.1C充电70min，充入电量为额定容量的20％；抽气；
然后将电池在38℃～42℃的温度中搁置34小时。
将电池辊压，辊压时辊缝距离为5.5mm、温度为25±3℃、辊压时间为5秒；化成、抽气、分容，制备成容量为25Ah的锂离子动力电池。
电池性能测试：
1、常温循环性能测试：
在温度25±2℃，电池单体5C充电至上限电压4.2V后，再用1C充电至上限电压4.2V，后转恒压充至截止电流为0.05C，然后1C放电至下限电压3.0V。
按以上充放电制度循环测试3000周，测得3000周电池容量保持率为80.3％，充放电过程中最大温升为14.6℃。
2、高温循环性能测试：
在45±2℃温度下，电池单体2.5C充电至上限电压4.16V后，再用1C充电至上限电压4.16V，转恒压充至截止电流为0.05C，然后1C放电至下限电压3.0V。
以上充放电循环测试1000周，测得1000周电池容量保持率81.4％。
3、倍充性能测试：
在温度25±2℃下，
电池单体1C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为70min，最高温升为5℃；
电池单体5C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为25min，最高温升为14.5℃；
电池单体10C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为14min，最高温升为29.6℃。
电池单体在25±2℃下充电至4.2V，然后在-20℃下放置24h，以1C放电，截止电压为2.4V，放电容量为常温初始容量的82.3％。
4、所述电池0.5C实际容量为25.5Ah，质量能量密度为185Wh/kg，体积能量密度为338Wh/L。
5、单体安全测试
1)挤压：将充满电的电池垂直电池极板方向挤压，挤压变形度达到30％后停止挤压，观察1h，未发现电池起火或爆炸。
2)过充：电池在放电态下，以1C恒流充电至4.2V转恒压充电，截止电流0.05C，搁置1h；以1C电流恒流充电到6.3V后停止充电，观察1h，未发现电池爆炸或是起火。
3)过放：电池在放电态下，以1C恒流充电至4.2V转恒压充电，截止电流0.05C，搁置1h；电池以1C电流恒流放电90min，观察1h，未发现电池爆炸或是起火，未发现漏液。
对比例1
采用和实施例1相同的方法进行正极片制作、负极极片制作和电池组装、注电解液、封口，然后在38℃～42℃的温度中搁置38小时，制成电池。
不进行辊压，直接对电池进行0.01C～0.1C的预充电，过程如下：先用0.015C充电50min，然后用0.05C充电85min，最后用0.1C充电70min，充入电量为额定容量的20％；抽气；
然后将电池在38℃～42℃的温度中搁置34小时。不进行辊压，直接化成、抽气、分容，制备成容量为25Ah的锂离子动力电池。
电池性能测试：
按照和实施例1相同的方法进行电池常温循环性能测试，测得循环2000周容量保持率81.2％，充放电过程中最高温升为13.5℃。
按照和实施例1相同的方法进行电池高温循环性能测试，测得循环800周容量保持率82.4％。
由以上对比可以看出，采用本发明的方法制作的电池，其常温循环性能和高温循环性能得到明显提升。
按照和实施例1相同的方法进行电池倍充性能测试，电池单体1C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为75min，最高温升为4.3℃；
5C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为25min，最高温升为14.1℃；10C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为17min，最高温升为28.3℃。
由以上结果与实施例1中的结果进行比对可以看出，采用本发明实施例1中的电池制作方法，电池的倍率性能得到提升，高倍率充电速度加快，且温度上升减少，电池的安全性能也得到提高。
电池单体在25±2℃下充电至4.2V，然后在-20℃下放置24h，以1C放电，截止电压为2.4V，放电容量为常温初始容量的70.5％。实施例1与此对比例1相比上升11.8％，可见采用本发明的方法电池在低温下放电能力明显上升。
4、所述电池0.5C实际容量为25.5Ah，质量能量密度为185Wh/kg，体积能量密度为338Wh/L。
按照和实施例1相同的方法进行电池单体安全性能测试，挤压电池不爆炸，不起火；过充电池起火；过放，电池不爆炸，不起火，不漏液。
通过比较实施例1和对比例1看出，本发明中通过对电池在预充电前进行碾压和化成前进行碾压，其常温循环性能和高温循环性能明显提升，在相似的容量保持率下，循环次明显增加；电池的1C、5C、10C充电时间有所减少，充电期间温升有所降低；电池的低温下放电能力明显提高，电池更适合在低温上使用；并且电池的安全可靠。总之，本发明有效改善了电池的循环性能、倍率性能、电池低温下放电能力。
实施例2
采用和实施例1相同的方法进行正极极片制作，所不同之处在于，所用正极活性材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。
采用和实施例1相同的方法进行负极极片制作和电池组装、注电解液、封口，然后在38℃～42℃的温度中搁置38小时，制成电池。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.3mm，辊压时辊缝距离为5.1mm、温度为25±3℃、辊压时间为10秒。
对电池进行0.01C～0.1C的预充电，过程如下：先用0.015C充电90min，然后用0.05C充电150min，最后用0.1C充电150min，充入电量为额定容量的40％；抽气；
然后将电池在38℃～42℃的温度中搁置38小时。
将电池辊压，辊压时辊缝距离为5.1mm、温度为25±3℃、辊压时间为10秒；化成、抽气、分容。
电池性能测试：
按照和实施例1相同的方法进行电池常温循环性能测试，测得循环3000周容量保持率82.5％，充放电过程中最高温升为13.5℃。
按照和实施例1相同的方法进行电池高温循环性能测试，测得循环1000周容量保持率83.7％。
按照和实施例1相同的方法进行电池倍充性能测试，电池单体1C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为68min，最高温升为4.2℃；5C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为23min，最高温升为14.2℃；10C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为15min，最高温升为28.1℃。
电池单体在25±2℃下充电至4.2V，然后在-20℃下放置24h，以1C放电，截止电压为2.4V，放电容量为常温初始容量的80.6％。
所述电池0.5C实际容量为25.5Ah，质量能量密度为202Wh/kg，体积能量密度为340Wh/L。
按照和实施例1相同的方法进行电池单体安全性能测试，挤压电池不爆炸，不起火；过充电池不爆炸、不起火；过放，电池不爆炸，不起火，不漏液。
实施例3
正极极片制作：
采用和实施例1相同的方法进行正极极片制作。
负极极片制作：
按负极与正极理论容量比为137:100配备负极活性材料。其中负极活性材料为人造石墨包覆软碳，增稠剂为羧甲基纤维素钠，负极粘结剂为丁苯胶乳。负极极片制作包括以下步骤：
A、分别制作第一种浆料和第二种浆料；其中，所述第一种浆料中的导电剂为质量比为2:1的气相生长炭纤维和导电碳黑super p，所述气相生长炭纤维和导电碳黑super p在第一种浆料中的占比为2.5％，负极活性材料占比为93.5％、增稠剂占比为1.5％、负极粘结剂占比为2.5％；所述第二种浆料的导电剂为多孔碳，所述的多孔碳在第二种浆料中的占比为1.1％，负极活性材料占比为94.9％、增稠剂占比为1.5％、负极粘结剂占比为2.5％。
第一种浆料混料黏度为4400mPa·S，固含量为44％，经过150目过筛后均匀涂覆在负极集流体上，双面涂布面密度为7.6mg/cm2；第二种浆料混料黏度为4200mPa·S，固含量为45％，经过150目过筛后均匀涂覆在第一种浆料上，双面涂布面密度为7.6mg/cm2。极片压实密度为1.3g/cm 3。
第一种浆料中的气相生长炭纤维和导电碳黑在极片干燥后形成具有较少孔隙的负极导电层结构；第二种浆料中的多孔碳在第一层的上面又形成了较多孔隙的负极导电层结构，在第一种浆料形成的涂层上，导电材料的孔隙虽然少，但是导电剂含量较多，从而其电子导电性强；而在第二种浆料形成的涂层上，导电层的孔隙多，制作成电池后，电解液的渗透也多，因此，在电池的充放电过程中，其离子导电性较强。这样，在负极极片上就形成了从基体到涂层外层垂直方向上离子导电性依次增强而电子导电性依次减弱的有梯度的导电层，在总导电剂含量一定的情况下，这种由导电材料分布不同构成的梯度导电性负极不但能够保证足够的离子扩散速度,还能保证良好的电子传导特性，从而有利于充分发挥负极活性物质的容量，减少电池的极化。
B、将所述第一种浆料均匀涂覆在铜箔上，烘干；
C、将第二种浆料均匀涂覆在第一种浆料上，烘干。
电池制作：
将制备好的正负极极片与隔膜采用和实施例1相同的方法组装成电池，经过注液、封口，38℃～42℃的温度中搁置34小时，制成电池。所使用隔膜和电解液与实施例1相同。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.7mm，辊压时辊缝距离为5.5mm、温度为25±3℃、辊压时间为5秒。
对电池进行0.01C～0.1C的预充电，过程如下：先用0.015C充电80min，然后用0.05C充电120min，最后用0.1C充电90min，充入电量为额定容量的27％；抽气；
然后将电池在38℃～42℃的温度中搁置34小时。
将电池辊压，辊压时辊缝距离为5.5mm、温度为25±3℃、辊压时间为5秒；化成、抽气、分容，制备成容量为25Ah的锂离子动力电池。
电池性能测试：
按照和实施例1相同的方法进行电池常温循环性能测试，测得循环3000周容量保持率为83.7％，充放电过程中最高温升为13.8℃。
按照和实施例1相同的方法进行电池高温循环性能测试，测得循环1000周容量保持率为84.9％。
按照和实施例1相同的方法进行电池倍充性能测试，1C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为68min，最高温升为3.5℃；5C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为23min，最高温升为13.7℃；10C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为13min，最高温升为27.6℃。
电池单体在25±2℃下充电至4.2V，然后在-20℃下放置24h，以1C放电，截止电压为2.4V，放电容量为常温初始容量的80.8％。
所述电池0.5C实际容量为25.4Ah，质量能量密度为185Wh/kg，体积能量密度为338Wh/L。
按照和实施例1相同的方法进行电池单体安全性能测试，挤压电池不爆炸，不起火；过充电池不爆炸，不起火；过放，电池不爆炸，不起火，不漏液。
实施例4
采用和实施例3相同的方法制作正极极片和负极极片，所不同之处在于，负极的集流体铜箔表面涂覆有纳米碳散热材料，所制成的负极极片的导热率为600W/M·K。
电池制作：
将制备好的正负极极片与隔膜通过叠片的方式进行组装，置于铝塑膜壳体后三边封口，经过注液、封口，38℃～42℃的温度中搁置35小时，制成电池。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.7mm，辊压时辊缝距离为5.5mm、温度为25±3℃、辊压时间为8秒。
对电池进行0.01C～0.1C的预充电，过程如下：先用0.015C充电80min，然后用0.05C充电120min，最后用0.1C充电90min，充入电量为额定容量的27％；然后将电池在38℃～42℃的温度中搁置36小时。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.7mm，辊压时辊缝距离为5.5mm，辊压时温度为25±3℃、时间为5秒；化成、分容，制备成容量为25Ah的锂离子动力电池。
电池性能测试：
按照和实施例1相同的方法进行电池常温循环性能测试，测得循环3000周容量保持率84.8％，充放电过程中最高温升为12.5℃。
按照和实施例1相同的方法进行电池高温循环性能测试，测得循环1000周容量保持率85.7％。
按照和实施例1相同的方法进行电池倍充循环性能测试，1C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为68min，最高温升为3.1℃；5C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为23min，最高温升为12.8℃；10C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为13min，最高温升为25.4℃。
由以上结果可以看出，纳米炭散热材料改善了电池在充放电过程中的温升和循环性能。
电池单体在25±2℃下充电至4.2V，然后在-20℃下放置24h，以1C放电，截止电压为2.4V，放电容量为常温初始容量的81.2％。
由以上测试结果可以看出，由于本实施例中负极的集流体铜箔表面涂覆有纳米碳散热材料，使制得负极极片的导热率为600W/M·K，因此纳米炭散热材料的改善了电池的低温放电能力。
所述电池0.5C实际容量为25.5Ah，质量能量密度为184Wh/kg，体积能量密度为338Wh/L。
按照和实施例1相同的方法进行电池单体安全性能测试，挤压电池不爆炸，不起火；过充电池不爆炸，不起火。过放，电池不爆炸，不起火，不漏液。
实施例5
采用和实施例3相同的方法制作正极极片和负极极片，所不同之处在于，正极的集流体表面涂覆有纳米碳散热材料，所制成的正极极片的导热率为300W/M·K。
电池制作：
将制备好的正负极极片与隔膜通过叠片的方式进行组装，置于铝塑膜壳体后三边封口，经过注液、封口，38℃～42℃的温度中搁置35小时，制成电池。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.7mm，辊压时辊缝距离为5.5mm、温度为25±3℃、辊压时间为8秒。
对电池进行0.01C～0.1C的预充电，过程如下：先用0.015C充电80min，然后用0.05C充电120min，最后用0.1C充电90min，充入电量为额定容量的27％；抽气；然后将电池在38℃～42℃的温度中搁置36小时。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.7mm，辊压时辊缝距离为5.5mm，辊压时温度为25±3℃、时间为5秒；化成、分容，制备成容量为25Ah的锂离子动力电池。
电池性能测试：
按照和实施例1相同的方法进行电池常温循环性能测试，测得循环3000周容量保持率84.2％，充放电过程中最高温升为13.1℃。
按照和实施例1相同的方法进行电池高温循环性能测试，测得循环1000周容量保持率85.5％。
按照和实施例1相同的方法进行电池倍充循环性能测试，1C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为68min，最高温升为3.3℃；5C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为23min，最高温升为13.0℃；10C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为13min，最高温升为25.2℃。
电池单体在25±2℃下充电至4.2V，然后在-20℃下放置24h，以1C放电，截止电压为2.4V，放电容量为常温初始容量的81.6％。
所述电池0.5C实际容量为25.6Ah，质量能量密度为184Wh/kg，体积能量密度为338Wh/L。
按照和实施例1相同的方法进行电池单体安全性能测试，挤压电池不爆炸，不起火；过充电池不爆炸，不起火；过放，电池不爆炸，不起火，不漏液。
由以上测试结果可以看出，本实施例正极的集流体表面涂覆有纳米碳散热材料，所制成的正极极片的导热率为300W/M·K，纳米炭散热材料的引入改善了电池在充放电过程中的温升，并且提升了循环性能以及低温放电能力。
实施例6
采用和实施例3相同的方法制作正极极片和负极极片，所不同之处在于，正极的集流体表面和负极铜箔的表面均涂覆有纳米碳散热材料，所制成的负极极片的导热率为1000W/M·K，所制成的正极极片的导热率为600W/M·K。
电池制作：
将制备好的正负极极片与隔膜通过叠片的方式进行组装，置于铝塑膜壳体后三边封口，经过注液、封口，38℃～42℃的温度中搁置35小时，制成电池。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.7mm，辊压时辊缝距离为5.5mm、温度为25±3℃、辊压时间为8秒。
对电池进行0.01C～0.1C的预充电，过程如下：先用0.015C充电80min，然后用0.05C充电120min，最后用0.1C充电90min，充入电量为额定容量的27％；抽气；然后将电池在38℃～42℃的温度中搁置36小时。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.7mm，辊压时辊缝距离为5.5mm，辊压时温度为25±3℃、时间为5秒；化成、分容，制备成容量为25Ah的锂离子动力电池。
电池性能测试：
按照和实施例1相同的方法进行电池常温循环性能测试，测得循环3000周容量保持率85.4％。充放电过程中最高温升为11.9℃。
按照和实施例1相同的方法进行电池高温循环性能测试，测得循环1000周容量保持率88.6％。
按照和实施例1相同的方法进行电池倍充循环性能测试，1C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为68min，最高温升为2.8℃；5C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为23min，最高温升为10.7℃；10C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为13min，最高温升为22.4℃。
电池单体在25±2℃下充电至4.2V，然后在-20℃下放置24h，以1C放电，截止电压为2.4V，放电容量为常温初始容量的82.1％。
所述电池0.5C实际容量为25.5Ah，质量能量密度为184Wh/kg，体积能量密度为338Wh/L。
按照和实施例1相同的方法进行电池单体安全性能测试，挤压电池不爆炸，不起火；过充电池不爆炸，不起火；过放，电池不爆炸，不起火，不漏液。
由以上测试结果可以看出，由于正极的集流体表面和负极铜箔的表面均涂覆有纳米碳散热材料，所制成的负极极片的导热率为1000W/M·K，所制成的正极极片的导热率为600W/M·K，纳米炭散热材料的引入明显改善了电池在充放电过程中的温升、循环性能以及低温放电能力。
实施例7
采用和实施例3相同的方法制作正极极片和负极极片，所不同之处在于，正极活性材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，正极的集流体表面和负极铜箔的表面均涂覆有纳米碳散热材料，所制成的负极极片的导热率为1000W/M·K；所制成的正极极片的导热率为600W/M·K。
电池制作：
将制备好的正负极极片与隔膜通过叠片的方式进行组装，置于铝塑膜壳体后三边封口，经过注液、封口，38℃～42℃的温度中搁置35小时，制成电池。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.3mm，辊压时辊缝距离为5.1mm、温度为25±3℃、辊压时间为10秒。
对电池进行0.01C～0.1C的预充电，过程如下：先用0.015C充电90min，然后用0.05C充电150min，最后用0.1C充电150min，充入电量为额定容量的40％；抽气；然后将电池在38℃～42℃的温度中搁置38小时。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.3mm，辊压时辊缝距离为5.1mm、温度为25±3℃、辊压时间为10秒；化成、抽气、分容。
电池性能测试：
按照和实施例1相同的方法进行电池常温循环性能测试，测得循环3000周容量保持率88.8％。充放电过程中最高温升为11.5℃。
按照和实施例1相同的方法进行电池高温循环性能测试，测得循环1000周容量保持率87.5％。
按照和实施例1相同的方法进行电池倍充循环性能测试，1C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为68min，最高温升为3.0℃；5C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为23min，最高温升为9.1℃；10C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为13min，最高温升为20.3℃。
电池单体在25±2℃下充电至4.2V，然后在-20℃下放置24h，以1C放电，截止电压为2.4V，放电容量为于常温初始容量的82.7％。
所述电池0.5C实际容量为25.6Ah，质量能量密度为183Wh/kg，体积能量密度为335Wh/L。
按照和实施例1相同的方法进行电池单体安全性能测试，挤压电池不爆炸，不起火；过充电池不爆炸，不起火；过放，电池不爆炸，不起火，不漏液。
由以上测试结果可以看出，由于正极的集流体表面和负极铜箔的表面均涂覆有纳米碳散热材料，所制成的负极极片的导热率为1000W/M·K；所制成的正极极片的导热率为600W/M·K，纳米炭散热材料的引入明显改善了电池充放电过程中的温升、循环性能以及低温放电能力。
实施例8
采用和实施例7相同的方法制作正极极片和负极极片，所不同之处在于，正极的集流体表面和负极铜箔的表面均涂覆有纳米碳散热材料，所制成的负极极片的导热率为800W/M·K；所制成的正极极片的导热率为500W/M·K。
电池制作：
将制备好的正负极极片与涂陶隔膜通过叠片的方式进行组装，置于铝塑膜壳体后三边封口，经过注液、封口，38℃～42℃的温度中搁置35小时，制成电池。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.3mm，辊压时辊缝距离为5.1mm、温度为25±3℃、辊压时间为10秒。
对电池进行0.01C～0.1C的预充电，过程如下：先用0.015C充电90min，然后用0.05C充电150min，最后用0.1C充电150min，充入电量为额定容量的40％；抽气；然后将电池在38℃～42℃的温度中搁置38小时。
将电池辊压，辊压时辊缝距离为5.1mm、温度为25±3℃、辊压时间为10秒；化成、抽气、分容。
电池性能测试：
按照和实施例1相同的方法进行电池常温循环性能测试，测得循环3000周容量保持率88.2％。充放电过程中最高温升为12.0℃。
按照和实施例1相同的方法进行电池高温循环性能测试，测得循环1000周容量保持率86.4％。
按照和实施例1相同的方法进行电池倍充循环性能测试，1C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为68min，最高温升为3.1℃；5C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为23min，最高温升为9.7℃；10C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为13min，最高温升为21.6℃。
电池单体在25±2℃下充电至4.2V，然后在-20℃下放置24h，以1C放电，截止电压为2.4V，放电容量为常温初始容量的82.4％。
所述电池0.5C实际容量为25.5Ah，质量能量密度为182Wh/kg，体积能量密度为335Wh/L。
按照和实施例1相同的方法进行电池单体安全性能测试，挤压电池不爆炸，不起火；过充电池不爆炸，不起火；过放，电池不爆炸，不起火，不漏液。
由以上测试结果可以看出，由于正极的集流体表面和负极铜箔的表面均涂覆有纳米碳散热材料，所制成的负极极片的导热率为800W/M·K，所制成的正极极片的导热率为500W/M·K。
由此可见，纳米炭散热材料的引入明显改善了电池充放电过程中的温升、循环性能以及低温放电能力。
实施例9
采用和实施例6相同的方法制作正极极片和负极极片。
电池制作：
将制备好的正负极极片与涂陶隔膜通过叠片的方式进行组装，置于铝塑膜壳体后三边封口，经过注液、封口，38℃～42℃的温度中搁置35小时，制成电池。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.7mm，辊压时辊缝距离为5.5mm、温度为25±3℃、辊压时间为8秒。
对电池进行0.01C～0.1C的预充电，过程如下：先用0.015C充电80min，然后用0.05C充电120min，最后用0.1C充电90min，充入电量为额定容量的27％；抽气；然后将电池在38℃～42℃的温度中搁置36小时。
将电池辊压，，辊压前电池厚度5.7mm，辊压时辊缝距离为5.5mm，温度为25±3℃、时间为5秒；化成、分容，制备成容量为25Ah的锂离子动力电池。
电池性能测试：
按照和实施例1相同的方法进行电池常温循环性能测试，测得循环3000周容量保持率89.5％。充放电过程中最高温升为11.5℃。
按照和实施例1相同的方法进行电池高温循环性能测试，测得循环1000周容量保持率86.3％。
按照和实施例1相同的方法进行电池倍充循环性能测试，1C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为68min，最高温升为3.0℃；5C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为23min，最高温升为10.2℃；10C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为13min，最高温升为22.1℃。
电池单体在25±2℃下充电至4.2V，然后在-20℃下放置24h，以1C放电，截止电压为2.4V，放电容量为常温初始容量的83.2％。
所述电池0.5C实际容量为25.5Ah，质量能量密度为181Wh/kg，体积能量密度为334Wh/L。
按照和实施例1相同的方法进行电池单体安全性能测试，挤压电池不爆炸，不起火；过充电池不爆炸，不起火；过放，电池不爆炸，不起火，不漏液。
陶瓷隔膜的引入提高了电池的安全系数，减弱在高温循环过程中隔膜的氧化。
实施例10
采用和实施例6相同的方法制作正极极片和负极极片。
将制备好的正负极极片与涂陶隔膜通过叠片的方式进行组装，置于铝塑膜壳体后三边封口，经过注液、封口，38℃～42℃的温度中搁置35小时，制成电池。
本实施例中所用的电解液和实施例6中不同，所用的电池的电解液中含有LiPF 6、多元有机溶剂和添加剂，其中上述各成份相对于电解液总质量的含量为：LiPF6为14.0wt％；所述多元有机溶剂为16wt％的碳酸二乙酯、40wt％碳酸甲乙酯和26wt％碳酸乙烯酯；所述添加剂为1wt％的碳酸亚乙烯酯、0.7wt％的亚硫酸丙烯酯、0.8wt％的硫酸亚乙烯酯、1wt％的二氟草酸硼酸锂和0.5wt％的双氟磺酸亚胺锂的混合，所述电解液注液量为3.5g/Ah。
将电池辊压，辊压前电池厚度5.8mm，辊压时辊缝距离为5.6mm、温度为25±3℃、辊压时间为8秒。
对电池进行0.01C～0.1C的预充电，过程如下：先用0.015C充电80min，然后用0.05C充电120min，最后用0.1C充电110min，充入电量为额定容量的30％；抽气；然后将电池在38℃～42℃的温度中搁置36小时。
将电池辊压，辊压时辊缝距离为5.6mm，温度为25±3℃、时间为5S；化成、分容，制备成容量为25Ah的锂离子动力电池。
电池性能测试：
按照和实施例1相同的方法进行电池常温循环性能测试，测得循环3000周容量保持率92.7％；充放电过程中最高温升为11.5℃。
按照和实施例1相同的方法进行电池高温循环性能测试，测得循环1000周容量保持率88.2％。
按照和实施例1相同的方法进行电池倍充循环性能测试，1C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为68min，最高温升为2.8℃；5C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为20min，最高温升为10.3℃；10C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为12min，最高温升为21.7℃。
电池单体在25±2℃下充电至4.2V，然后在-20℃下放置24h，以1C放电，截止电压2.4V放电容量为常温初始容量的84.9％。
由以上测试结果可以看出，使用本实施例中的电解液有效地改善了电池的低温放电能力，同时对循环性能也有所改善。
所述电池0.5C实际容量为25.4Ah，质量能量密度为181Wh/kg，体积能量密度为334Wh/L。
按照和实施例1相同的方法进行电池单体安全性能测试，挤压电池不爆炸，不起火；过充电池不爆炸，不起火；过放，电池不爆炸，不起火，不漏液。
实施例11
采用和实施例6相同的方法制作正极极片和负极极片。
将制备好的正负极极片与涂陶隔膜通过叠片的方式进行组装，置于铝塑膜壳体后三边封口，经过注液、封口，38℃～42℃的温度中搁置35小时，制成电池。
本实施例中所用的电解液和实施例6中不同，所用的电池的电解液中含有LiPF 6、多元有机溶剂和添加剂，其中上述各成份相对于电解液总质量的含量为：LiPF6为14.0wt％；所述多元有机溶剂为16wt％的碳酸二乙酯、40wt％碳酸甲乙酯和25.3wt％碳酸乙烯酯；所述添加剂为0.5wt％的碳酸亚乙烯酯、1.5wt％的氟代碳酸乙烯酯、0.7wt％的亚硫酸丙烯酯、1wt％的硫酸亚乙烯酯、0.5wt％的二氟草酸硼酸锂和0.5wt％的三(三甲基硅基)亚磷酸酯的混合；所述电解液注液量为3.5g/Ah。
对电池辊压，辊压前电池厚度5.8mm，辊压时辊缝距离为5.6mm、温度为25±3℃、辊压时间为8秒。
对电池进行0.01C～0.1C的预充电，过程如下：先用0.015C充电80min，然后用0.05C充电120min，最后用0.1C充电90min，充入电量为额定容量的27％；抽气；然后将电池在38℃～42℃的温度中搁置36小时。
将电池辊压，辊压时辊缝距离为5.6mm，温度为25±3℃、时间为5S；化成、分容，制备成容量为25Ah的锂离子动力电池。
电池性能测试：
按照和实施例1相同的方法进行电池常温循环性能测试，测得电池循环3000周容量保持率93.2％；充放电过程中最高温升为10.5℃；电池的常温循环寿命曲线如图1所示。
按照和实施例1相同的方法进行电池高温循环性能测试，测得电池循环1000周容量保持率90.5％；电池的高温循环寿命曲线如图2所示。
按照和实施例1相同的方法进行电池倍充循环性能测试，1C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为65min，最高温升为2.6℃；5C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为18min，最高温升为9.5℃，充电至80％荷电态，充电时间为9.8min；10C恒流充电至4.2V，转恒压充电至截止电流为0.05C，充电至100％荷电态，充电时间为11min，最高温升为21.1℃。
电池单体在25±2℃下充电至4.2V，然后在-20℃下放置24h，以1C放电，截止电压2.4V。放电容量为常温初始容量的85.5％。
由以上测试结果可以看出，用本实施例中的电解液的有效地改善了电池的低温放电能力，同时对循环性能也有所改善。
所述电池0.5C实际容量为25.5Ah，质量能量密度为181Wh/kg，体积能量密度为334Wh/L。
按照和实施例1相同的方法进行电池单体安全性能测试，挤压电池不爆炸，不起火；过充电池不爆炸，不起火。图3为本实施例所制单体电池的过充测试中电压和温度随时间的变化曲线，从曲线可以看出过充时间达到40min时，电池电压升至6.3V，电池表面温度升至70℃，对于普通的三元电池来说，过充时间30～33min时，电池电压升至5.1～5.8V就发生起火现象。而本实施例中所制作的电池过放，电池不爆炸，不起火，不漏液。
由以上实施例可以看出，本发明的镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法，通过38℃～42℃的高温搁置后，在电池制作的环境温度下进行预充前和化成前两次辊压，使得电池中的副反应产生的气体排出并增加极片之间的接触，减小电池在使用过程中的极化，有利于电池的大电池快速充电。本发明通过平衡续航里程和大倍率充电循环寿命，可使镍钴锰酸锂叠片软包电池，其质量能量密度不低于180Wh/kg，体积能量密度不低于330Wh/L，可实现5C充电10min充入电量为80％，而且5C充1C放循环3000周容量保持80％以上，充放电过程中最高温升为15℃的高安全性锂离子动力电池。
在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，以上所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。以上仅为本发明的部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。例如，在以上各实施例中，正极极片涂布的面密度可以大于24mg/cm2；所述负极极片涂布面密度可以大于13mg/cm2；极片涂面面密度越大，所制备的电池能量密度越高。

Claims (8)

1.一种镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、制作正极极片和负极极片后组装、注电解液、封口，然后在38℃～42℃搁置34～38小时，制成电池；
B、预充电前对电池进行第一次辊压；
C、预充电：对电池进行预充电，充入电量为额定容量的20％～40％；
D、在38℃～42℃搁置34～38小时后，对电池进行第二次辊压；
E、化成；
F、分容；
其中：所述镍钴锰酸锂的分子式为LiNixCoyMnzO2,其中，0.50≤x≤0.80，0.10≤y≤0.30，x+y+z＝1；所述正极极片涂布面密度≥24mg/cm2；所述负极极片涂布面密度≥13mg/cm2；
所述第一次辊压和所述第二次辊压时间均为5～10秒，两次辊压时两辊缝之间的距离H2与电池辊压前的厚度H1满足：H2＝H1-0.2mm，两次辊压温度为电池生产环境温度。
2.如权利要求1所述的镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法，其特征在于，所述负极极片的制作包括以下步骤：
A、分别制作第一种浆料和第二种浆料；其中，所述第一种浆料中导电剂为气相生长炭纤维和导电碳黑super p，所述气相生长炭纤维和导电碳黑super p的质量比为2：1；所述第二种浆料导电剂中含有多孔碳；
B、将所述第一种浆料均匀涂覆在铜箔上，烘干；
C、将第二种浆料均匀涂覆在第一种浆料上，烘干。
3.如权利要求2所述的镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法，其特征在于，所述铜箔表面涂覆有纳米碳散热材料，所述负极极片的导热率为600～1000W/M·K。
4.如权利要求3所述的镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法，其特征在于，所述正极极片的集流体上涂覆有纳米碳散热材料，所述正极极片的导热率为300～600W/M·K。
5.如权利要求4所述的镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法，其特征在于，所述电池所用隔膜为涂陶隔膜。
6.如权利要求4所述的镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法，其特征在于，所述电池的电解液中含有LiPF6、多元有机溶剂和添加剂，其中上述各成份相对于电解液总质量的含量为：
所述LiPF6为14.0wt％；所述多元有机溶剂为16wt％的碳酸二乙酯、40wt％碳酸甲乙酯和26wt％碳酸乙烯酯的混合；所述添加剂为1wt％的碳酸亚乙烯酯、0.7wt％的亚硫酸丙烯酯、0.8wt％的硫酸亚乙烯酯、1wt％的二氟草酸硼酸锂和0.5wt％的双氟磺酸亚胺锂的混合，所述电解液注液量为3.5g/Ah。
7.如权利要求4所述的镍钴锰酸锂叠片软包电池的制备方法，其特征在于，所述电池的电解液中含有LiPF6、多元有机溶剂和添加剂，其中上述各成份相对于电解液总质量的含量为：
所述LiPF6为14.0wt％；所述多元有机溶剂为16wt％的碳酸二乙酯、40wt％碳酸甲乙酯和25.3wt％碳酸乙烯酯的混合；所述添加剂为0.5wt％的碳酸亚乙烯酯、1.5wt％的氟代碳酸乙烯酯、0.7wt％的亚硫酸丙烯酯、1wt％的硫酸亚乙烯酯、0.5wt％的二氟草酸硼酸锂和0.5wt％的三(三甲基硅基)亚磷酸酯的混合；所述电解液注液量为3.5g/Ah。
8.一种镍钴锰酸锂叠片软包电池，其特征在于，所述电池由权利要求1至7之一的方法制成。
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