CN110635133B - 一种快充型锂离子电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种快充型锂离子电池,其中,负极活性物质采用软碳包覆的石墨,电解液的溶质为六氟磷酸锂,有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、丙酸乙酯和聚丙烯。本发明的锂离子电池支持2C倍率循环,且循环寿命长,性能稳定,在2C/1C充放电倍率下循环使用900次,电池容量仍能保持在87%以上。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域,尤其涉及一种快充型锂离子电池及其制备方法。
专业名词:SBR指丁苯橡胶、CMC指羟甲基纤维素、PTFE指聚四氟乙烯、NMP指N-甲基吡咯烷酮、PAni指聚苯胺、PAA指聚丙烯酸、PAALi指聚丙烯酸锂、PEAA指聚乙烯丙烯酸。
背景技术
锂离子电池由于其平均输出电压高,能量密度大,无记忆效应等优点,被广泛的应用于数码领域中。随着社会的发展,人们对电子产品的需求日益提高,在快节奏的生活中,除了续航能力及安全性能外,电池能在短时间内快速充电也是市场的一大需求。
专利号为201811648697.8的公开了一种快充锂离子电池及其制备方法,包括:1)分别制备正/负极导电材料;2)制备导电浆液;3)将导电浆液与导电材料混合,涂覆在基材上,得到正/负极片;极片的涂层边缘预留空白;4)切割极片的预留空白,形成电极连接片;5)卷成方形电芯,引出电极连接片;6)将连接片与金属复合片焊接;7)裁切连接片;8)将连接片弯折成型;9)对外露的连接片贴胶保护;10)将电芯半成品进行顶侧封边;11)将电芯进行烘烤,然后注入电解液,分容,得到快充锂离子电池。50A/9C充电倍率下能够将充电时间缩短在15分钟以内,6分钟即可充电达电池总电量的90%以上。但是电池的循环性较差,可循环使用300次左右。
发明内容
本发明旨在解决上述问题,提供一种可快充、循环性能优良的锂离子电池,采用如下技术方案。
一种快充型锂离子电池,包括正极片、负极片、隔膜以及电解液;所述正极片包括正极集流体和正极材料层,所述正极材料层的材料包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂;所述负极片包括负极集流体和负极材料层,所述负极材料层的材料包括负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂,所述负极活性物质采用软碳包覆的石墨,所述负极粘结剂包括苯丙乳液;所述电解液包括锂盐和有机溶剂,所述锂盐为六氟磷酸锂,所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、丙酸乙酯和聚丙烯。
软碳结构为无定型结构,层间距较大,负极活性物质采用软碳包覆的石墨,层间距较大,有利于锂离子的扩散,缩短锂离子的嵌入时间,有利于提高锂离子电池的快充性能。粘结剂选用苯丙乳液,苯丙乳液附着力好,耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好。苯丙乳液的玻璃化温度更高,在宏观上表现为硬度越大,因此在极片中可以起到一定的支撑作用,制造通道,有利于锂离子在正负极片中的传输。电解液配方采用碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、丙酸乙酯和聚丙烯四种溶剂复配,提升了电解液的电导率,提高了锂离子电池的倍率性能。
进一步地,所述负极活性物质的软碳包覆量为0.5~10wt%。
进一步地,所述正极活性物质为钴酸锂,所述正极导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、石墨烯以及碳掺杂的碳纳米管或石墨烯中的一种或多种,所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯。
碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键,其共轭效应显著,结构与石墨的片层结构相同,具有很好的导电性能。掺杂型碳纳米管,可通过增加碳纳米管表面的缺陷来增加接收电子的空穴,从而进一步提高碳纳米管的导电性,以减少碳纳米管在电芯中的使用量来进一步提高电芯的能量密度。同时具有优异导电性的碳纳米管在活性材料之间搭建起长程导电网络,当活性材料在循环过程中发生碎裂时依然可以导通电子,提高电芯的长循环性能。
进一步地,所述负极导电剂包括导电炭黑、碳纳米管以及石墨烯中的一种或多种。
进一步地,所述电解液中有机溶剂的质量配比为碳酸乙烯酯:碳酸丙稀酯:丙酸乙酯:聚丙烯=15~30:35~50:5~10:20~40。
进一步地,所述隔膜为基膜上双面涂有陶瓷涂层和粘接剂涂层,所述陶瓷涂层为Al2O3,所述粘接剂涂层位于所述隔膜的最外层。
粘结剂涂层能够提高锂离子电池隔膜与正负极之间的粘性,增加锂离子电池隔膜的设置稳定性,提高电池的安全性能,并进一步提高锂离子电池隔膜的离子导电性。
进一步地,所述正极集流体为厚度10~12μm的铝箔。
进一步地,所述负极集流体为厚度6~8μm的铜箔。
进一步地,所述正极粘结剂和负极粘结剂还包括PTFE、CMC、SBR、PAni、PAA、PAALi、PEAA、水溶性木质素中的一种或多种。木质素中的酚类基团能够部分捕获电解液分解产生的自由基,减少电解液在高电压下的持续分解,从而形成可与正负极兼容的致密界面膜,防止过渡金属的溶解。隔膜的绝缘性能良好,能提高电池的自身抗干扰能力,同时能够对负极层与正极层进行最为有效的绝缘阻断,不会出现不必要的短路或是击穿现象,可提升电池的整体稳定性,安全性能高。
进一步地,本发明的快充型锂离子电池,还至少包括以下技术特征之一:
所述隔膜的厚度为10~16μm,所述基膜的厚度为8~12μm,所述陶瓷涂层的厚度为1~4μm,更有利于陶瓷涂层耐高温热收缩性的改善以及透气性的提高;所述粘接剂涂层的厚度为0.05~2μm。
所述陶瓷涂层的粒径为300~800nm;
所述陶瓷涂层还包括纳米级的TiO2、SiO2、BaSO4、CuO、MgO、Mg(OH)2、LiAlO2、ZrO2、碳纳米管、AlN、BN、SiC、Si3N4、WC、BC、Fe2O3、BaTiO3、MoS2、α-V2O5、PbTiO3、TiB2、CaSiO3、分子筛、粘土、勃姆石、高岭土或多孔聚酰亚胺中的一种或多种;
所述粘接剂涂层的单面面密度为0.05-0.9mg/cm2;
所述电解液还包括有机添加剂苯甲酸甲酯、乙酸乙酯、焦磷酸盐、亚磷酸三丙烯、(五氟苯基)二苯基磷中的一种或多种。
本发明的快充型锂离子电池的制备方法,包括以下步骤:
(1)正极极片制作:将正极活性物质、正极分散剂、正极导电剂和正极粘结剂按照一定质量配比进行混合,搅拌4~10h得到正极浆料,将混合后的正极浆料均匀涂覆于正极集流体上下表面,然后将所述正极集流体置于80~90℃下烘干,制得正极极片;
(2)负极极片制作:将负极活性物质、负极粘结剂、负极导电剂和负极分散剂按照一定质量配比进行混合,搅拌3~8h得到负极浆料,将混合后的负极浆料均匀涂覆于负极集流体上下表面,然后将所述负极集流体置于80~90℃下烘干,制得负极极片;
(3)在步骤(1)制得的正极极片、步骤(2)制得的负极极片之间插入隔膜;将正极极片、隔膜、负极极片卷绕成裸电芯,对裸电芯进行烘烤,烘烤温度为80~90℃;
(4)往步骤(3)制得的裸电芯内注入液态电解液,注液后对电芯进行封装,即制得快充型锂离子电池。
进一步地,所述正极分散剂和负极分散剂为N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯中的一种或多种;
步骤(1)中所述正极活性物质、正极分散剂、正极导电剂和正极粘结剂的加入质量份分别为95~99份,0.4~1.5份,0.5~1.5份,0.5~2份;
步骤(2)中所述负极活性物质、负极粘结剂、负极导电剂和负极分散剂的加入质量份分别为93~98份,1~4份,0.3~1份,0.5~2份。
进一步地,所述正极浆料和负极浆料的用量分别占正极材料层或负极材料层的总质量3~20%。
进一步地,所述隔膜采用湿法工艺制备:以NMP为溶剂,加入PVDF粘结剂,加入陶瓷涂层材料、去离子水,以1000~5000r/min的转速搅拌3~6h,制成陶瓷涂层浆料;然后在基膜两面涂布陶瓷涂层浆料,烘干得到复合隔膜;最后在所述复合隔膜两面涂布粘接剂涂层,得到隔膜。
进一步地,所述粘接剂涂层含有丙烯酸酯类交联聚合物,和/或,苯乙烯-丙烯酸酯类交联共聚物,和/或,偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物,且所述粘结层的孔隙率为40~60%。当所述隔膜还包括上述特定的粘接剂涂层时,其不仅具有良好的耐高温热收缩性,而且还具有更高的粘结强度以及离子电导率。
本发明可取得如下有益效果:
1、本发明的锂离子电池采用软碳包覆的石墨为负极活性物质,形成优良导电层,有利于锂离子的嵌入,提高了锂离子电池的快充性能。
2、苯丙乳液的玻璃化温度更高,在宏观上表现为硬度越大,因此在极片中可以起到一定的支撑作用,制造通道,有利于锂离子在正负极片中的传输,提高了负极材料的导电性;优化的电解液配方,提升了电解液的电导率,使得电池循环性、倍率性能得到大幅提升。
3、隔膜采用基膜上双面涂有陶瓷涂层和粘接剂涂层,粘结剂涂层能够提高锂离子电池隔膜与正负极之间的粘结强度,增加锂离子电池隔膜的设置稳定性,提高电池的安全性能,并进一步提高锂离子电池隔膜的离子导电性。
4、本发明的锂离子电池支持2C倍率循环,且循环寿命长,性能稳定,在2C/1C充放电倍率下循环使用900次,电池容量仍能保持在87%以上。
5、本发明的快充型锂离子电池在2C充电时间25min左右,达到恒流比≥90%的总充电容量,在2C充电时间1h以内总充电能量可达100%。
附图说明
图1为本发明实施例1的快充型锂离子电池在2C/1C充放电倍率下的循环曲线图;
图2为本发明对比例1的快充型锂离子电池在2C/1C充放电倍率下的循环曲线图;
图3为本发明对比例2的锂离子电池在2C/1C充放电倍率下的循环曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中的附图,对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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。
实施例1:
一种快充型锂离子电池,包括正极片、负极片、隔膜以及电解液;所述正极片包括正极集流体和正极材料层,正极材料层的材料包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂;负极片包括负极集流体和负极材料层,负极材料层的材料包括负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂。
正极活性物质为钴酸锂,正极导电剂为导电炭黑和碳纳米管,正极粘结剂为聚偏氟乙烯。正极材料层中各物质的加入质量份为钴酸锂98份,导电炭黑0.3份,碳纳米管0.3份,聚偏氟乙烯0.5份。
负极活性物质采用2.5wt%软碳包覆的石墨,负极导电剂为导电炭黑和碳纳米管,负极粘结剂为苯丙乳液。负极材料层中各物质的加入质量份为软碳包覆的石墨96.5份,苯丙乳液1份,导电炭黑0.3份,碳纳米管0.3份。
正极集流体为厚度10.5μm的铝箔,负极集流体为厚度6.5μm的铜箔,隔膜为基膜上双面涂有陶瓷涂层和粘接剂涂层,基膜为PE膜、厚度为8μm,陶瓷涂层的厚度为4μm,粘接剂涂层的厚度为1.5μm,粘接剂涂层位于隔膜的最外层,孔隙率在45%左右。其中陶瓷涂层采用Al2O3,粒径为300~800nm。
电解液包括锂盐和有机溶剂,锂盐为六氟磷酸锂,浓度为1mol/L,有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、丙酸乙酯和聚丙烯,其质量配比为2:4:1:3。
实施例2:
本实施例的快充型锂离子电池,与实施例1的结构相同。不同之处在于,正极导电剂为石墨烯,正极材料层中各物质的加入质量份为钴酸锂96.2份,石墨烯0.6份,聚偏氟乙烯0.8份。
负极活性物质采用4.5wt%软碳包覆的石墨,负极导电剂为碳纳米管,负极材料层中各物质的加入质量份为软碳包覆的石墨94.5份,苯丙乳液1.3份,碳纳米管0.4份。
正极集流体为厚度11.5μm的铝箔,负极集流体为厚度7.5μm的铜箔,隔膜为基膜上双面涂有陶瓷涂层和粘接剂涂层,基膜为PP膜、厚度为10μm,陶瓷涂层的厚度为2μm,粘接剂涂层的厚度为1μm,粘接剂涂层位于隔膜的最外层,孔隙率在55%左右。其中陶瓷涂层采用Al2O3、SiO2和碳纳米管,粒径为300~600nm。粘接剂涂层含有丙烯酸酯类交联聚合物,包括第二丙烯酸酯类交联聚合物、第三丙烯酸酯类交联聚合物、或者第一丙烯酸酯类交联聚合物与第二丙烯酸酯类交联聚合物和/或第三丙烯酸酯类交联聚合物的混合物。
电解液包括锂盐和有机溶剂,锂盐为六氟磷酸锂,浓度为1mol/L,有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、丙酸乙酯和聚丙烯,其质量配比为3:7:1:5。
实施例3:
本实施例的快充型锂离子电池,与实施例2的结构相同。不同之处在于,正极导电剂为石墨烯和碳掺杂的碳纳米管,正极粘结剂为聚偏氟乙烯、PAALi、胺化酶解木质素。正极材料层中各物质的加入质量份为钴酸锂98.5份,石墨烯0.5份,碳掺杂的碳纳米管0.8份,聚偏氟乙烯0.5份、PAALi 0.2份、胺化酶解木质素0.3份。
负极活性物质采用3wt%软碳包覆的石墨,负极导电剂为碳纳米管,负极粘结剂为苯丙乳液、CMC和SBR。负极材料层中各物质的加入质量份为软碳包覆的石墨96份,苯丙乳液1.2份,CMC 0.3份,SBR 0.3份,碳纳米管0.5份。
正极集流体为厚度11.2μm的铝箔,负极集流体为厚度7μm的铜箔,隔膜为基膜上双面涂有陶瓷涂层和粘接剂涂层,基膜为PE膜、厚度为9μm,陶瓷涂层的厚度为2.5μm,粘接剂涂层的厚度为0.08μm,粘接剂涂层位于隔膜的最外层,孔隙率在50%左右。其中陶瓷涂层采用Al2O3、AlN、BN、SiC、多孔聚酰亚胺,粒径为400~800nm。粘接剂涂层含有丙烯酸酯类交联聚合物和苯乙烯-丙烯酸酯类交联共聚物,其中苯乙烯-丙烯酸酯类交联共聚物是指由苯乙烯单体与反应型丙烯酸酯类单体发生共聚得到的共聚物。
电解液包括锂盐和有机溶剂,锂盐为六氟磷酸锂,浓度为1mol/L,有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、丙酸乙酯和聚丙烯,其质量配比为5:9:2:7,还加入添加剂苯甲酸甲酯、焦磷酸盐、亚磷酸三丙烯(加入量均为0.0025mol/L),提高电池的稳定性和循环性。
实施例4:
本实施例的快充型锂离子电池,与实施例3的结构相同。不同之处在于,正极导电剂为碳纳米管,正极粘结剂为聚偏氟乙烯、PAA。正极材料层中各物质的加入质量份为钴酸锂97份,导电炭黑0.7份,碳掺杂的石墨烯0.8份,聚偏氟乙烯0.5份、PAA 0.5份。
负极活性物质采用9wt%软碳包覆的石墨,负极导电剂为碳纳米管和石墨烯,负极粘结剂为苯丙乳液、CMC和SBR。负极材料层中各物质的加入质量份为软碳包覆的石墨94份,苯丙乳液1.5份,CMC 1份,SBR 1份,碳纳米管0.5份,石墨烯0.5份。
正极集流体为厚度10μm的铝箔,负极集流体为厚度7.5μm的铜箔,隔膜为基膜上双面涂有陶瓷涂层和粘接剂涂层,基膜为PE膜、厚度为11.5μm,陶瓷涂层的厚度为3.5μm,粘接剂涂层的厚度为1.5μm,粘接剂涂层位于隔膜的最外层,孔隙率在42%左右。其中陶瓷涂层采用Al2O3、Si3N4、分子筛(ZSM-5),粒径为500~900nm。粘接剂涂层含有丙烯酸酯类交联聚合物和偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
电解液包括锂盐和有机溶剂,锂盐为六氟磷酸锂,浓度为1mol/L,有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、丙酸乙酯和聚丙烯,其质量配比为3:5:1:4,还加入添加剂乙酸乙酯、(五氟苯基)二苯基磷、亚磷酸三丙烯(加入量均为0.0025mol/L),提高电池的稳定性和循环性。
实施例5:
本实施例的快充型锂离子电池,与实施例4的结构相同。不同之处在于,正极导电剂为导电炭黑和碳掺杂的石墨烯,正极粘结剂为聚偏氟乙烯、PAALi、磺化酶解木质素、铵化碱木质素。正极材料层中各物质的加入质量份为钴酸锂97份,导电炭黑0.7份,碳掺杂的石墨烯0.8份,聚偏氟乙烯0.5份、PAALi0.5份、磺化酶解木质素0.5份,铵化碱木质素0.5份。
负极活性物质采用9wt%软碳包覆的石墨,负极导电剂为碳纳米管和石墨烯,负极粘结剂为苯丙乳液、CMC和SBR。负极材料层中各物质的加入质量份为软碳包覆的石墨94份,苯丙乳液1.5份,CMC 1份,SBR 1份,碳纳米管0.5份,石墨烯0.5份。
正极集流体为厚度12μm的铝箔,负极集流体为厚度7.5μm的铜箔,隔膜为基膜上双面涂有陶瓷涂层和粘接剂涂层,基膜为PE膜、厚度为10.5μm,陶瓷涂层的厚度为3μm,粘接剂涂层的厚度为1.2μm,粘接剂涂层位于隔膜的最外层,孔隙率在60%左右。其中陶瓷涂层采用Al2O3、Si3N4、分子筛(ZSM-5),粒径为500~900nm。粘接剂涂层含有丙烯酸酯类交联聚合物、苯乙烯-丙烯酸酯类交联共聚物和偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
电解液包括锂盐和有机溶剂,锂盐为六氟磷酸锂,浓度为1mol/L,有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、丙酸乙酯和聚丙烯,其质量配比为3:5:1:4,还加入添加剂乙酸乙酯、(五氟苯基)二苯基磷、亚磷酸三丙烯(加入量均为0.0025mol/L),提高电池的稳定性和循环性。
实施例6:
实施例1~5的快充型锂离子电池的制备方法,包括以下步骤:
(1)正极极片制作:将正极活性物质、正极分散剂、正极导电剂和正极粘结剂按照一定质量配比进行混合,搅拌4~10h得到正极浆料,将混合后的正极浆料均匀涂覆于正极集流体上下表面,然后将所述正极集流体置于80~90℃下烘干,制得正极极片;
(2)负极极片制作:将负极导电剂、负极粘结剂、负极导电剂和负极分散剂按照一定质量配比进行混合,搅拌3~8h得到负极浆料,将混合后的负极浆料均匀涂覆于负极集流体上下表面,然后将所述负极集流体置于80~90℃下烘干,制得负极极片;
(3)隔膜制备:以NMP为溶剂,加入PVDF粘结剂,加入陶瓷涂层材料、去离子水,以5000~9000r/min的转速搅拌3~6h,制成陶瓷涂层浆料;然后在基膜两面涂布陶瓷涂层浆料,烘干得到复合隔膜;最后在所述复合隔膜两面涂布粘接剂涂层,得到隔膜;
(4)在步骤(1)制得的正极极片、步骤(2)制得的负极极片之间插入步骤(3)制得的隔膜;将正极极片、隔膜、负极极片卷绕成裸电芯,对裸电芯进行烘烤,烘烤温度为80~90℃;
(5)往步骤(4)制得的裸电芯内注入液态电解液,注液后对电芯进行封装,即制得快充型锂离子电池。
其中,实施例1~5的具体实验参数如表1所示。
表1
对比例1:
负极活性物质采用石墨,其他与实施例1相同。
对比例2:
负极活性物质采用石墨,电解液中有机溶剂采用碳酸乙烯酯:碳酸丙稀酯:碳酸二乙酯:碳酸二甲酯=2:4:1:3。其他与实施例1相同。
结果测试:
对实施例1~5和对比例1~4的锂离子电池进行性能测试,结果如下:
1、对实施例1~5和对比例1~4的锂离子电池在1C放电倍率下的放电容量和电芯在2C/1C充放电倍率下的循环性进行测试,测试条件:
放电容量测试:电芯进行2C充电至4.4V,再采用1C放电至3.0V,测试结果如表2所示;
循环性测试:按2C充电截止电压4.4V,搁置再到1C放电,截止电压3.0V为一个充放循环,实施例1的测试结果列于图1,对比例1~2的测试结果列于图2~3。所有测试结果如表2所示,其中容量保持率=循环后实际放电容量/首次放电容量×100%。
表2
由图1可知,本发明的锂离子电池循环性能优良,重复实验两次,两条循环曲线几乎重合,实验结果偏差很小。而对比图2和图3可知,负极活性物质石墨不采用软碳包覆,电解液配方中不加入丙酸乙酯和聚丙烯,锂离子电池的循环性下降较大,在相同的容量保持率下,对比例1和对比例2只能循环500周和400周左右。并且,锂电池的循环性能重复性不强,容量保持率不稳定。对比表2数据和图1~3可知,本发明采用软碳包覆的石墨作为负极活性物质、本发明的电解液配方及工艺,得到的锂离子电池循环性能优良,稳定性高。
2、对实施例1~5和对比例1~4的锂离子电池在室温下的充电性能进行测试,以2C的倍率进行充电,结果如表3所示。
表3
2C充电时间(90%) | 2C充电时间(100%) | |
实施例1 | 25min | 52min |
实施例2 | 30min | 55min |
实施例3 | 23min | 48min |
实施例4 | 28min | 60min |
实施例5 | 25min | 58min |
对比例1 | 42min | 78min |
对比例2 | 48min | 92min |
由表3数据可知,实施例1~5的锂离子电池在2C充电时间25min左右,达到恒流比≥90%的总充电容量,在2C充电时间1h以内总充电能量可达100%。而对比例1~2的锂离子电池在相同条件下的充电时间均远高于实施例1~5的充电时间,说明本发明采用软碳包覆的石墨作为负极活性物质、本发明的电解液配方及工艺,可得到快充型的锂离子电池。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种快充型锂离子电池,其特征在于,包括正极片、负极片、隔膜以及电解液;所述正极片包括正极集流体和正极材料层,所述正极材料层的材料包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂;所述负极片包括负极集流体和负极材料层,所述负极材料层的材料包括负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂,所述负极活性物质采用软碳包覆的石墨,所述负极粘结剂包括苯丙乳液;所述电解液包括锂盐和有机溶剂,所述锂盐为六氟磷酸锂,所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、丙酸乙酯和聚丙烯,有机溶剂的质量配比为碳酸乙烯酯:碳酸丙稀酯:丙酸乙酯:聚丙烯=15~30:35~50:5~10:20~40;
所述隔膜为基膜上双面涂有陶瓷涂层和粘接剂涂层,所述陶瓷涂层为Al2O3,所述粘接剂涂层位于所述隔膜的最外层,所述粘接剂涂层的单面面密度为0.05-0.9 mg/cm2;所述粘接剂涂层含有丙烯酸酯类交联聚合物,和/或苯乙烯-丙烯酸酯类交联共聚物,和/或偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物,且所述粘结层的孔隙率为40~50%。
2.如权利要求1所述的快充型锂离子电池,其特征在于,所述负极活性物质的软碳包覆量为0.5~10 wt%。
3.如权利要求2所述的快充型锂离子电池,其特征在于,所述正极活性物质为钴酸锂,所述正极导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、石墨烯以及碳掺杂的碳纳米管或石墨烯中的一种或多种,所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯;和/或
所述负极导电剂包括导电炭黑、碳纳米管以及石墨烯中的一种或多种。
4.如权利要求1至3中任一项所述的快充型锂离子电池,其特征在于,所述正极集流体为厚度10~12 μm的铝箔;和/或
所述负极集流体为厚度6~8 μm的铜箔;和/或
所述正极粘结剂和负极粘结剂还包括PTFE、CMC、SBR、PAni、PAA、PAALi、PEAA、水溶性木质素中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的快充型锂离子电池,其特征在于,还至少包括以下技术特征之一:
所述隔膜的厚度为10~16 μm,所述基膜的厚度为8~12 μm,所述陶瓷涂层的厚度为1~4μm,所述粘接剂涂层的厚度为0.05~2 μm;
所述陶瓷涂层的粒径为300~800 nm;
所述陶瓷涂层还包括纳米级的TiO2、SiO2、BaSO4、CuO、MgO、Mg(OH)2、LiAlO2、ZrO2、碳纳米管、AlN、BN、SiC、Si3N4、WC、BC、AlN、Fe2O3、BaTiO3、MoS2、α-V2O5、PbTiO3、TiB2、CaSiO3、分子筛、粘土、勃姆石、高岭土或多孔聚酰亚胺中的一种或多种;
所述电解液还包括有机添加剂苯甲酸甲酯、乙酸乙酯、焦磷酸盐、亚磷酸三丙烯、(五氟苯基)二苯基磷中的一种或多种。
6.如权利要求1~5所述的快充型锂离子电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)正极极片制作:将正极活性物质、正极分散剂、正极导电剂和正极粘结剂按照一定质量配比进行混合,搅拌4~10 h得到正极浆料,将混合后的正极浆料均匀涂覆于正极集流体上下表面,然后将所述正极集流体置于80~90 ℃下烘干,制得正极极片;
(2)负极极片制作:将负极活性物质、负极粘结剂、负极导电剂和负极分散剂按照一定质量配比进行混合,搅拌3~8 h得到负极浆料,将混合后的负极浆料均匀涂覆于负极集流体上下表面,然后将所述负极集流体置于80~90 ℃下烘干,制得负极极片;
(3)在步骤(1)制得的正极极片、步骤(2)制得的负极极片之间插入隔膜;将正极极片、隔膜、负极极片卷绕成裸电芯,对裸电芯进行烘烤,烘烤温度为80~90 ℃;所述隔膜为基膜上双面涂有陶瓷涂层和粘接剂涂层,所述粘接剂涂层含有丙烯酸酯类交联聚合物,和/或苯乙烯-丙烯酸酯类交联共聚物,和/或偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物,且所述粘结层的孔隙率为40~50%;
(4)往步骤(3)制得的裸电芯内注入液态电解液,注液后对电芯进行封装,即制得快充型锂离子电池。
7.如权利要求6所述的快充型锂离子电池,其特征在于,所述正极分散剂和负极分散剂为N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯中的一种或多种;和/或
步骤(1)中所述正极活性物质、正极分散剂、正极导电剂和正极粘结剂的加入质量份分别为95~99份,0.4~1.5份,0.5~1.5份,0.5~2份;和/或
步骤(2)中所述负极活性物质、负极粘结剂、负极导电剂和负极分散剂的加入质量份分别为93~98份,1~4份,0.3~1份,0.5~2份。
8.如权利要求6所述的快充型锂离子电池,其特征在于,所述正极浆料和负极浆料的用量分别占正极材料层或负极材料层的总质量3~20%。
9.如权利要求6所述的快充型锂离子电池,其特征在于,所述隔膜采用湿法工艺制备:以NMP为溶剂,加入PVDF粘结剂,加入陶瓷涂层材料、去离子水,以1000~5000 r/min的转速搅拌3~6 h,制成陶瓷涂层浆料;然后在基膜两面涂布陶瓷涂层浆料,烘干得到复合隔膜;最后在所述复合隔膜两面涂布粘接剂涂层,得到隔膜。
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