CN110661036A - 一种高比能量动力锂离子电池的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高比能量动力锂离子电池的制造方法，该方法步骤包括：配制电池正极‑配制电池负极‑配制电解液‑电池制备，本方法中正极材料使用了三元材料镍钴锰811(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)或NCA，负极材料使用了硅基材料，电解液中添加了碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、1‑氟代硅烷中一种或者几种物质，显著提高了动力锂电池的能量密度、延长了循环寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电池制造领域，特别是涉及一种高比能量动力锂离子电池的制造方法。
背景技术
目前随着电动汽车的发展，其瓶颈所在就是电池的性能，目前使用的电池普遍存在性能不佳导致续航能力较差的问题，且电池使用寿命较短，造成消费者电动汽车使用成本较高。
例如CN201010104506.9一种锂离子电池的制造方法，包括以下步骤：①用腐蚀液将锂离子电池正极集流体表面的氧化层去除；②在所述锂离子电池正极集流体表面涂布一层导电膜；③在上述材料的基础上制造出锂离子电池正极极片；④将锂离子电池的正极配上相应的负极片并卷绕成极组，将极组装入电池外壳后，注入电解液并密封。
上述专利产品无法提升电池使用性能，针对该种情况，本专利旨在提供一种高比能量动力锂离子电池的制造方法，能够显著提高动力锂电池的能量密度，提高电池的续航能力，同时延长电池的循环使用寿命。
发明内容
一种高比能量动力锂离子电池的制造方法，其方法步骤包括：
(1)配制电池正极：以三元材料镍钴锰811(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)或NCA为正极浆料，将其挤压涂覆在正极材料的表面后形成电池正极；
(2)配制电池负极：以硅基材料为负极浆料，将其挤压涂覆在负极材料的表面后形成电池负极，这种硅基材料包括碳包覆纳米硅(nano-Si@C)、氧化亚硅碳复合材料(SiO@C)、硅纳米线(Si nanowire/SS)、变氧型氧化亚硅碳复合材料(SiOx@C)、无定形硅合金(amorphous SiM)；
(3)配制电解液：在电解质锂盐中加入碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、1-氟代硅烷中一种或者几种物质，配制成混合锂盐溶液；
(4)电池制备：将步骤(1)和步骤(2)中制备的电池正极和电池装配进铝塑包装壳中，将步骤(3)制备的电解液注入其中并封口，既得新型的锂离子电池。
优选的，所述步骤(1)中正极材料为铜箔。
优选的，所述步骤(2)中负极材料为多微孔的铝箔。
优选的，所述步骤(3)电解质锂盐成分包括主要锂盐和次要锂盐。
优选的，所述主要锂盐为六氟磷酸锂。
优选的，所述次要锂盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂中的任意一种或几种。
优选的，所述次要锂盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂。
有益效果：本发明提供了一种高比能量动力锂离子电池的制造方法，该方法步骤包括：配制电池正极-配制电池负极-配制电解液-电池制备，本方法中正极材料使用了三元材料镍钴锰811(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)或NCA，负极材料使用了硅基材料，电解液中添加了碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、1-氟代硅烷中一种或者几种物质，显著提高了动力锂电池的能量密度、延长了循环寿命，所述步骤(1)中正极材料为铜箔，该材料可作为可靠导电载体，在其上涂布形成薄膜材料后能够有效改善能量密度，所述步骤(2)中负极材料为多微孔的铝箔，该材料作为负极导电载体能够有效将硅基材料嵌入其中，防止材料脱落，所述步骤(3)电解质锂盐成分包括主要锂盐和次要锂盐，多种电解质锂盐混合使用能够克服单一锂盐的缺点，有效延长电池的使用寿命，所述主要锂盐为六氟磷酸锂，该种主要锂盐六氟磷酸锂为目前主要使用的电池锂盐，因此来源广泛，能够节约电池制造成本，所述次要锂盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂中的任意一种或几种，所述次要锂盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂，该种次要锂盐能够补充克服六氟磷酸锂的劣势，使得电解液的性能更加稳定，有效延长电解液的使用寿命，从而提升了本电池的性能。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：
一种高比能量动力锂离子电池的制造方法，其方法步骤包括：
(1)配制电池正极：以三元材料镍钴锰811(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)为正极浆料，将其挤压涂覆在正极材料铜箔的表面后形成电池正极；
(2)配制电池负极：以硅基材料为负极浆料，将其挤压涂覆在负极材料多微孔的铝箔的表面后形成电池负极，这种硅基材料包括碳包覆纳米硅(nano-Si@C)、氧化亚硅碳复合材料(SiO@C)、硅纳米线(Si nanowire/SS)、变氧型氧化亚硅碳复合材料(SiOx@C)、无定形硅合金(amorphous SiM)；
(3)配制电解液：在电解质锂盐中加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解质锂盐成分包括主要锂盐和次要锂盐，主要锂盐为六氟磷酸锂，次要锂盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂，配制成混合锂盐溶液；
(4)电池制备：将步骤(1)和步骤(2)中制备的电池正极和电池装配进铝塑包装壳中，将步骤(3)制备的电解液注入其中并封口，既得新型的锂离子电池。
实施例2：
一种高比能量动力锂离子电池的制造方法，其方法步骤包括：
(1)配制电池正极：以三元材料镍钴锰811(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)为正极浆料，将其挤压涂覆在正极材料铜箔的表面后形成电池正极；
(2)配制电池负极：以硅基材料为负极浆料，将其挤压涂覆在负极材料多微孔的铝箔的表面后形成电池负极，这种硅基材料包括碳包覆纳米硅(nano-Si@C)、氧化亚硅碳复合材料(SiO@C)、硅纳米线(Si nanowire/SS)、变氧型氧化亚硅碳复合材料(SiOx@C)、无定形硅合金(amorphous SiM)；
(3)配制电解液：在电解质锂盐中加入碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)，电解质锂盐成分包括主要锂盐和次要锂盐，主要锂盐为六氟磷酸锂，次要锂盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂，配制成混合锂盐溶液；
(4)电池制备：将步骤(1)和步骤(2)中制备的电池正极和电池装配进铝塑包装壳中，将步骤(3)制备的电解液注入其中并封口，既得新型的锂离子电池。
实施例3：
一种高比能量动力锂离子电池的制造方法，其方法步骤包括：
(1)配制电池正极：以NCA为正极浆料，将其挤压涂覆在正极材料铜箔的表面后形成电池正极；
(2)配制电池负极：以硅基材料为负极浆料，将其挤压涂覆在负极材料多微孔的铝箔的表面后形成电池负极，这种硅基材料包括碳包覆纳米硅(nano-Si@C)、氧化亚硅碳复合材料(SiO@C)、硅纳米线(Si nanowire/SS)、变氧型氧化亚硅碳复合材料(SiOx@C)、无定形硅合金(amorphous SiM)；
(3)配制电解液：在电解质锂盐中加入氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)，电解质锂盐成分包括主要锂盐和次要锂盐，主要锂盐为六氟磷酸锂，次要锂盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂，配制成混合锂盐溶液；
(4)电池制备：将步骤(1)和步骤(2)中制备的电池正极和电池装配进铝塑包装壳中，将步骤(3)制备的电解液注入其中并封口，既得新型的锂离子电池。
抽取各实施例的电池进行分析，并与现有技术进行对照，得出如下数据：
根据上述表格数据可以得出，当实施实施例2参数时，本发明一种高比能量动力锂离子电池的制造方法的工艺参数为能量密度为158Wh/kg，使用寿命5年，循环使用400次，而现有技术标准为能量密度为150Wh/kg，使用寿命4年，循环使用300次，因此本发明一种高比能量动力锂离子电池的制造方法，制造出的锂电池能量密度更高，使用寿命更长，循环使用次数更多，因此本发明具备显著的优越性。
本发明提供了一种高比能量动力锂离子电池的制造方法，该方法步骤包括：配制电池正极-配制电池负极-配制电解液-电池制备，本方法中正极材料使用了三元材料镍钴锰811(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)或NCA，负极材料使用了硅基材料，电解液中添加了碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、1-氟代硅烷中一种或者几种物质，显著提高了动力锂电池的能量密度、延长了循环寿命，所述步骤(1)中正极材料为铜箔，该材料可作为可靠导电载体，在其上涂布形成薄膜材料后能够有效改善能量密度，所述步骤(2)中负极材料为多微孔的铝箔，该材料作为负极导电载体能够有效将硅基材料嵌入其中，防止材料脱落，所述步骤(3)电解质锂盐成分包括主要锂盐和次要锂盐，多种电解质锂盐混合使用能够克服单一锂盐的缺点，有效延长电池的使用寿命，所述主要锂盐为六氟磷酸锂，该种主要锂盐六氟磷酸锂为目前主要使用的电池锂盐，因此来源广泛，能够节约电池制造成本，所述次要锂盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂中的任意一种或几种，所述次要锂盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂，该种次要锂盐能够补充克服六氟磷酸锂的劣势，使得电解液的性能更加稳定，有效延长电解液的使用寿命，从而提升了本电池的性能。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种高比能量动力锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述方法步骤包括：
(1)配制电池正极：以三元材料镍钴锰811(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)或NCA为正极浆料，将其挤压涂覆在正极材料的表面后形成电池正极；
(2)配制电池负极：以硅基材料为负极浆料，将其挤压涂覆在负极材料的表面后形成电池负极，这种硅基材料包括碳包覆纳米硅(nano-Si@C)、氧化亚硅碳复合材料(SiO@C)、硅纳米线(Si nanowire/SS)、变氧型氧化亚硅碳复合材料(SiOx@C)、无定形硅合金(amorphousSiM)；
(3)配制电解液：在电解质锂盐中加入碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、1-氟代硅烷中一种或者几种物质，配制成混合锂盐溶液；
(4)电池制备：将步骤(1)和步骤(2)中制备的电池正极和电池装配进铝塑包装壳中，将步骤(3)制备的电解液注入其中并封口，既得新型的锂离子电池。
2.根据权利要求1所述的高比能量动力锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中正极材料为铜箔。
3.根据权利要求1所述的高比能量动力锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中负极材料为多微孔的铝箔。
4.根据权利要求1所述的高比能量动力锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述步骤(3)电解质锂盐成分包括主要锂盐和次要锂盐。
5.根据权利要求4所述的高比能量动力锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述主要锂盐为六氟磷酸锂。
6.根据权利要求4所述的高比能量动力锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述次要锂盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂中的任意一种或几种。
7.根据权利要求6所述的高比能量动力锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述次要锂盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂。
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