CN111628128A - 一种长寿命电池及其制作方法 - Google Patents

一种长寿命电池及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111628128A
CN111628128A CN202010503336.5A CN202010503336A CN111628128A CN 111628128 A CN111628128 A CN 111628128A CN 202010503336 A CN202010503336 A CN 202010503336A CN 111628128 A CN111628128 A CN 111628128A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum
lithium alloy
lithium
core
positive
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.)
Withdrawn
Application number
CN202010503336.5A
Other languages
English (en)
Inventor
娄豫皖
许祎凡
孟祎凡
李紫璇
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.)
Shanghai Binei Information Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Binei Information Technology 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 Shanghai Binei Information Technology Co ltd filed Critical Shanghai Binei Information Technology Co ltd
Priority to CN202010503336.5A priority Critical patent/CN111628128A/zh
Publication of CN111628128A publication Critical patent/CN111628128A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本申请涉及一种长寿命电池及制作方法,属于锂电池技术领域。该电池包括铝锂合金管、金属外壳、卷芯、底板、盖板、正极汇流片、负极汇流片和固定支架。将铝锂合金通过压延方式制造成所需厚度铝锂合金箔。将铝锂合金通过压延方式制造成所需厚度铝锂合金片，然后裁切成所需尺寸作为正极汇流片。将正极浆料涂覆于铝锂合金箔，经碾压分条形成正极片。将铝锂合金通过挤压、拉伸或铸造成所需尺寸的铝锂合金管；将多个铝锂合金管通过焊接、粘接或一体成型等方式连接并形成一个铝管组；铝锂合金管除了可提供锂源外，还可抑制卷芯膨胀。本申请有助于提高电池的比能量,提高电池的首效及延长电池寿命,使用时不需对生产设备或环境做任何更改，生产成本低。

Description

一种长寿命电池及其制作方法
技术领域
本申请涉及一种长寿命电池及其制作方法,属于锂电池技术领域。
背景技术
新能源汽车的推广应用对锂离子电池的比能量和使用寿命提出了越来越高的要求。为了实现这一目标，当前普遍采用高比容量的正、负极材料来实现电池的高比能量，如NCM811或NCA正极材料，和硅基、锡基或金属锂负极材料。然而，在电池的首次充电过程中，负极形成的SEI膜会消耗部分从正极迁移过来的锂离子，造成正极材料中锂离子的损失，降低了电池首次效率(简称首效)，电池容量也随之降低；特别是当负极活性物质为硅基材料时，因其在充电过程中体积膨胀大，不断破坏SEI膜而消耗了电池中的活性锂离子，首效问题尤为严重，电池容量衰降快，循环寿命短。
为了提高锂离子电池的首效和循环寿命，除了对电池材料和电化学体系的选择匹配外，当前主要通过补锂技术来提高电池的首效和循环寿命。目前最为常见的补锂技术有正极补锂和负极补锂，也有少量采用隔膜补锂和电解液补锂等。其中正极补锂主要是将惰性富锂材料添加在正极活性材料中或喷撒在正极集流体或正极片表面，如在CN107706351A专利中，将富锂材料和正极活性材料一起混浆后涂覆于集流体上，提高电池容量和循环寿命；在CN105702913A专利中，在正极集流体和活性材料间先涂覆一层LixA化合物补锂层；在CN106384808A专利中，在正极集流体和活性材料间涂覆一层有机或无机锂化合物补锂层；在CN108682894A专利中，采用富锂金属氧化物(如Li5FeO4)与正极活性材料一起和浆后涂覆于正极集流体，得到补锂正极片；在CN102916164B专利中，采用有机锂盐溶液喷洒在正极片表面，得补锂正极片。正极补锂无需改变电池制作工艺设备和设施，但受补锂材料本身特性的影响，如部分材料在NMP或空气中不够稳定(如Li2S、Li5FePO4)、导电性差(如Li3N、Li5FePO4)或有非活性的残留(如LiF/Co),补锂材料普遍存在循环不稳定及倍率性能差的缺点，还需对补锂材料进行特别处理，如在CN109786746A专利中，采用碳包覆Li2NiO2来制备正极补锂材料。负极补锂技术主要采用锂粉和锂箔等材料添加在负极片中，如在CN102779975B、CN102779978B和CN103208612A专利中，公布了通过补锂装置，使锂粉在电场的作用下吸附于负极片表面，实现对负极活性材料的直接补锂。但金属锂粉很轻，容易漂浮在空气中，且与空气中的H2O、氧气和CO2都会发生反应，很容易被氧化甚至燃烧，因此该方法对生产条件要求非常严格，且不容易控制补锂量和补锂的均匀性，这就需要对生产环境和设备进行改造，采用特制的补锂设备，生产工艺条件严苛。为了降低金属锂粉的活性，在CN107225251A和CN107159898A专利中采用专用装置，通过对液态锂雾化后，用钝化气流将金属锂微球表面钝化，制备得到惰性锂粉，方便作为补锂材料用于锂离子电池的正、负极，以降低补锂设备和环境的要求。
其他补锂技术还有电解液补锂、隔膜补锂和电化学补锂等技术，如CN106684291A专利在隔膜上涂覆补锂层；CN108649231A专利在铝箔表面涂覆补锂层。以上专利的补锂材料来源及也跟正负极补锂一样困难，制备的补锂材料在空气中仍不够稳定，或容易进一步氧化，难于储存。
发明内容
为了解决上述问题，在不改变电池制作工艺和设备的前提下，本申请提出了一种长寿命电池及其制作方法。
采用化学性能稳定的铝锂合金箔材替代常规铝箔作为正极集流体制作正极片；采用化学性能稳定铝锂合金片作为正极汇流片；采用化学性能稳定铝锂合金加工制作成铝锂合金管。将铝锂合金箔、正极汇流片和铝锂合金管作为电池正极补锂的来源，在电池充电过程中，不断释放出锂离子，补充负极首次充电形成SEI膜损耗的锂离子及循环过程中损失的锂离子。
本申请设计的长寿命电池，包括铝锂合金管、金属外壳、卷芯、底板、盖板、正极汇流片、负极汇流片和固定支架。
将铝锂合金通过压延方式制造成所需厚度的铝锂合金箔。
将铝锂合金通过压延方式制造成所需厚度的铝锂合金片，然后裁切成所需尺寸作为正极汇流片。
将正极浆料涂覆于铝锂合金箔，经碾压分条形成正极片。
将铝锂合金通过挤压、拉伸或铸造成所需尺寸的铝锂合金管；将多个铝锂合金管通过焊接、粘接或一体成型等方式连接并形成一个铝管组；铝锂合金管除了可提供锂源外，还可抑制卷芯膨胀。
金属外壳形状不局限于圆柱形或方形，可设计为任意形状，金属外壳材质可以为铝、不锈钢或其他耐腐蚀材料。
卷芯由正极片、负极片和隔膜交错卷绕而成；卷芯的一端为正极集流体，另一端为负极集流体。将卷芯装入铝锂合金管内，形成一个卷芯管；将多个卷芯按同一正负极方向装入一个铝管组内，形成一个带管卷芯簇。
卷芯的形状可以是圆形、椭圆形或其他形状，铝锂合金管的内腔与卷芯形状相匹配。
将带管卷芯簇的正极集流体、正极汇流片和铝管组直接焊接；在带管卷芯簇负极端装上固定支架后，将所有卷芯负极集流体与负极汇流片进行焊接，构成一个带管卷芯组。
将带管卷芯组装入两端开口的金属外壳内；将正极汇流片与底板焊接，将负极汇流片与盖板焊接；将金属外壳与底板和盖板封闭焊接；电池经烘烤、注液、化成后封口。
本申请所述的长寿命电池卷芯，由同一电化学体系的正负极材料组成，比如磷酸铁锂-石墨/硅碳/锡卷芯、锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍钴锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、钴酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍钴锰铝酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、钴酸锂-钛酸锂卷芯、锰酸锂-钛酸锂卷芯、镍钴锰酸锂-钛酸锂卷芯、磷酸铁锂-钛酸锂卷芯、镍钴锰铝酸锂--钛酸锂卷芯、超级电容器卷芯、锂硫卷芯等化学电源中的任何一种。
需要说明的是，不同的电化学体系适用的集流体、汇流片、金属外壳材质种类不同，这属于电池行业的公知技术。比如锂离子电池采用铝作为金属外壳的材质，且卷芯的正极基集流体为铝箔，负极集流体为铜箔；比如超级电容器和以钛酸锂为负极材料的电池，采用铝作为金属外壳的材质，且卷芯的正极与负极集流体均为铝箔；也可以采用不锈钢或其他耐腐蚀材料作为金属外壳的材质。
按照前述的长寿命电池的加工方法包括如下步骤：
(1)将锂含量为0.1％～10％，优选锂含量为2％～5％的铝锂合金，通过压延方式制造成所需厚度的铝锂合金箔；铝锂合金箔的厚度为5～100um(微米)，优选厚度为10～20um。将铝锂合金箔分条成所需宽度后作为正极集流体。
(2)将锂含量为0.1％～10％，优选锂含量为2％～5％的铝锂合金，通过压延方式制造成所需厚度的铝锂合金片；铝锂合金片的厚度为0.01～3mm,优选厚度为0.1～1mm。将铝锂合金片裁切成所需尺寸作为正极汇流片。
(3)将正极活性物质均匀涂覆于铝锂合金箔表面，经碾压分条形成正极片。
(4)将锂含量为0.1％～10％，优选锂含量为2％～5％的铝锂合金，通过挤压、拉伸或铸造成型所需尺寸的铝锂合金管，铝锂合金管的厚度为0.01～2mm，优选厚度为0.1～0.5mm。
(5)将多个铝锂合金管通过焊接、粘接或一体成型等方式连接形成一个与金属外壳相近尺寸和形状的铝管组。
(6)将多个卷芯按同一正负极方向装入铝管组中，形成带管卷芯簇。
(7)将正极汇流片与带管卷芯簇正极集流体(铝锂合金箔)和铝管组端面进行焊接；或者在卷芯最外圈卷绕一圈铝锂合金箔与铝锂合金管紧密接触来实现电子导通。
(8)用固定支架卡在带管卷芯簇的负极端，以此固定卷芯。
(9)将负极汇流片与带管卷芯簇的负极集流体(铜箔)进行焊接，形成带管卷芯组。
(10)将带管卷芯组放入金属外壳中。
(11)将底板与正极汇流片进行焊接。
(12)将底板与金属外壳进行封闭焊接。
(13)将盖板与负极汇流片进行焊接。
(14)将盖板与金属外壳进行封闭焊接。
(15)将电池烘干；
(16)通过注液口对电池加注电解液；
(17)电池预化成；
(18)电池补加电解液；
(19)注液口清洁，电池封口。
本申请具有如下的技术效果和优点：
1、在铝合金中每添加1％的锂，密度降低3％，采用铝锂合金代替常规铝材可使正极集流体、正极汇流片和铝管质量减轻5％～15％，有助于提高电池的比能量。
2、采用铝锂合金箔作为正极集流体，铝锂合金片作为正极汇流片，除了能正常集流导电外，在充放电过程中，铝锂合金中的锂在充电过程逐渐氧化失去电子，以锂离子的形式进入电解液中，补充SEI成膜及循环过程中损失的活性锂，从而提高电池的首效及延长电池寿命。
3、采用铝锂合金管代替常规铝管，因铝锂合金管与正极汇流片连接在一起，在充放电过程中，铝锂合金管中的锂也可在充电过程逐渐氧化失去电子，以锂离子的形式进入电解液中，补充SEI成膜及循环过程中损失的活性锂，从而提高电池的首效及延长电池寿命。
4、铝锂合金箔、铝锂合金片和铝锂合金管在常温环境条件下性能稳定，生产使用时不需对生产设备或环境做任何更改，生产成本低。
附图说明
图1为本申请的长寿命电池的爆炸图。
图2为本申请的长寿命电池的立体图。
图3(1)为本申请的卷芯管正面图和图3(2)为本申请的卷芯管立体图。
图4为本申请的带管卷芯组立体图。
图5为本申请图4所示的带管卷芯组的俯视图(正极端方向)。
图6为本申请图5所示的带管卷芯组沿A-A线的剖视图。
图7为本申请图6所示的带管卷芯组I处局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本申请的具体实施方式。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
在附图中，1为盖板，2为负极汇流片，3为固定支架，4为金属外壳，5为带管卷芯簇，6为正极汇流片(铝锂合金片)，7为底板，11为负极柱、12为正极柱,13为泄气阀，51为卷芯，52为铝锂合金管。
本申请的整体实施方式如下：本申请设计的长寿命电池，包括铝锂合金管、金属外壳、卷芯、底板、盖板、正极汇流片、负极汇流片和固定支架。将铝锂合金通过压延方式制造成所需厚度的铝锂合金箔。将铝锂合金通过压延方式制造成所需厚度的铝锂合金片，然后裁切成所需尺寸作为正极汇流片。将正极浆料涂覆于铝锂合金箔，经碾压分条形成正极片。
将铝锂合金通过挤压、拉伸或铸造成所需尺寸的铝锂合金管；将多个铝锂合金管通过焊接、粘接或一体成型等方式连接并形成一个铝管组；铝锂合金管除了可提供锂源外，还可抑制卷芯膨胀。
金属外壳形状不局限于圆柱形或方形，可设计为任意形状，金属外壳材质可以为铝、不锈钢或其他耐腐蚀材料。
卷芯由正极片、负极片和隔膜交错卷绕而成；卷芯的一端为正极集流体，另一端为负极集流体。将卷芯装入铝锂合金管内，形成一个卷芯管；将多个卷芯按同一正负极方向装入一个铝管组内，形成一个带管卷芯簇。
卷芯的形状可以是圆形、椭圆形或其他形状，铝锂合金管的内腔与卷芯形状相匹配。
将带管卷芯簇的正极集流体、正极汇流片和铝管组直接焊接；在带管卷芯簇负极端装上固定支架后，将所有卷芯负极集流体与负极汇流片进行焊接，构成一个带管卷芯组。
将带管卷芯组装入两端开口的金属外壳内；将正极汇流片与底板焊接，将负极汇流片与盖板焊接；将金属外壳与底板和盖板封闭焊接；电池经烘烤、注液、化成后封口。
本申请所述的长寿命电池卷芯，由同一电化学体系的正负极材料组成，比如磷酸铁锂-石墨/硅碳/锡卷芯、锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍钴锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、钴酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍钴锰铝酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、钴酸锂-钛酸锂卷芯、锰酸锂-钛酸锂卷芯、镍钴锰酸锂-钛酸锂卷芯、磷酸铁锂-钛酸锂卷芯、镍钴锰铝酸锂--钛酸锂卷芯、超级电容器卷芯、锂硫卷芯等化学电源中的任何一种。
需要说明的是，不同的电化学体系适用的集流体、汇流片、金属外壳材质种类不同，这属于电池行业的公知技术。比如锂离子电池采用铝作为金属外壳的材质，且卷芯的正极基集流体为铝箔，负极集流体为铜箔；比如超级电容器和以钛酸锂为负极材料的电池，采用铝作为金属外壳的材质，且卷芯的正极与负极集流体均为铝箔；也可以采用不锈钢或其他耐腐蚀材料作为金属外壳的材质。
图1为本申请的长寿命电池爆炸图，图2为本申请的长寿命电池立体图。
如图1-2所示，本申请设计的长寿命电池，包括带管卷芯簇5、金属外壳4、盖板1、底板7、正极汇流片6(铝锂合金片)、固定支架3和负极汇流片2。带管卷芯簇5由若干个卷芯51放入铝锂合金管52后的卷芯管形成的铝管组组成。盖板1上含有负极柱11、正极柱12和泄气阀13。
图1-2中示出的金属外壳4的形状为矩形。当然，金属外壳形状不局限于矩形，可设计为任意需要的形状，包括矩形、椭圆形、圆柱形或梯形等。
图3(1)为本申请的卷芯管正面图和图3(2)为本申请的卷芯管立体图，图4为本申请的带管卷芯组的立体图。
如图3-4所示，卷芯管由一个卷芯51和包裹卷芯的铝锂合金管52组成。卷芯51的一端为正极集流体(铝锂合金箔)，另一端为负极集流体(铜箔)；卷芯51部分负极从铝锂合金管52的一端露出，便于卡在固定支架3上。
如图1所示，金属外壳4内容纳有一个带管卷芯簇5，卷芯51上的正极集流体(铝锂合金箔)与正极汇流片6进行焊接，负极集流体与负极汇流片2进行焊接，如此焊接成一个带管卷芯组。在负极汇流片2和固定支架3上均开设有若干个小圆孔，便于注电解液。
图5为本申请的带管卷芯组俯视图(正极端方向)，图6为本申请带管卷芯组沿A-A线的剖视图。图7为带管卷芯组I处局部放大图。正极汇流片6与带管卷芯簇5的正极集流体和铝锂合金管52进行焊接。
带管卷芯簇5可以设计为各种形状，比如，矩形组合、圆形组合、梯形组合等。
将带管卷芯组装入两端开口的金属外壳内；将正极汇流片与底板焊接，将负极汇流片与盖板焊接；将金属外壳与底板和盖板封闭焊接；电池经烘烤、注液、化成后封口。
按照前述的长寿命电池的加工方法包括如下步骤：
(1)将锂含量为0.1％～10％，优选锂含量为2％～5％的铝锂合金，通过压延方式制造成所需厚度的铝锂合金箔；铝锂合金箔的厚度为5～100um，优选厚度为10～20um。将铝锂合金箔分条成所需宽度后作为正极集流体。
(2)将锂含量为0.1％～10％，优选锂含量为2％～5％的铝锂合金，通过压延方式制造成所需厚度的铝锂合金片；铝锂合金片的厚度为0.01～3mm,优选厚度为0.1～1mm。将铝锂合金片裁切成所需尺寸作为正极汇流片。
(3)将正极活性物质均匀涂覆于铝锂合金箔表面，经碾压分条形成正极片。
(4)将锂含量为0.1％～10％，优选锂含量为2％～5％的铝锂合金，通过挤压、拉伸或铸造成型所需尺寸的铝锂合金管，铝锂合金管的厚度为0.01～2mm，优选厚度为0.1～0.5mm。
(5)将多个铝锂合金管通过焊接、粘接或一体成型等方式连接形成一个与金属外壳相近尺寸和形状的铝管组。
(6)将多个卷芯按同一正负极方向装入铝管组中，形成带管卷芯簇。
(7)将正极汇流片与带管卷芯簇正极集流体(铝锂合金箔)和铝管组端面进行焊接；或者在卷芯最外圈卷绕一圈铝锂合金箔与铝锂合金管紧密接触来实现电子导通。
(8)用固定支架卡在带管卷芯簇的负极端，以此固定卷芯。
(9)将负极汇流片与带管卷芯簇的负极集流体(铜箔)进行焊接，形成带管卷芯组。
(10)将带管卷芯组放入金属外壳中。
(11)将底板与正极汇流片进行焊接。
(12)将底板与金属外壳进行封闭焊接。
(13)将盖板与负极汇流片进行焊接。
(14)将盖板与金属外壳进行封闭焊接。
(15)将电池烘干；
(16)通过注液口对电池加注电解液；
(17)电池预化成；
(18)电池补加电解液；
(19)注液口清洁，电池封口。
实施例1：
在本申请的长寿命电池内，用15um厚的铝锂合金箔，在其表面均匀涂布含导电剂和粘接剂的磷酸铁锂活性材料，经碾压分条后制作成正极片；用8um厚的铜箔，在其表面均匀涂布含导电剂和粘接剂的石墨类材料，经碾压分条后制作成负极片；将正极片、负极片和隔膜，卷绕成直径为32mm高度为140mm卷芯，将20个磷酸铁锂-石墨负极卷芯体分别装入20个并联铝锂合金管中形成带管卷芯簇；将20个铝锂合金管预先并联焊接在一起形成铝管组；用正、负极汇流片将20个卷芯的正、负极集流体在电池内部分别并联焊接起来，最后焊上底板、盖板。电池经烘烤、注液、化成等工序制作成3.2V300Ah方形磷酸铁锂电池，统计其首次充放电效率、容量和循环寿命如下：
实施例 首次效率 容量(Ah) 循环次数 剩余容量
传统制作1 90.51％ 302.93 300 95.53％
传统制作2 90.68％ 303.53 300 95.42％
传统制作3 90.62％ 303.20 300 95.48％
实施例1-1 95.13％ 318.97 300 97.42％
实施例1-2 94.95％ 318.37 300 97.57％
实施例1-3 95.16％ 319.17 300 97.39％
实施例1-4 95.20％ 319.37 300 97.37％
实施例1-5 95.02％ 318.67 300 97.51％
实施例1-6 95.07％ 318.83 300 97.43％
实施例2：
在本申请的长寿命电池内，用12um厚的铝锂合金箔，在其表面均匀涂布含导电剂和粘接剂的NCM811三元材料，经碾压分条后制作成正极片；用6um厚的铜箔，在其表面均匀涂布含导电剂和粘接剂的SiC材料，经碾压分条后制作成负极片；将正极片、负极片和隔膜，卷绕成直径为26mm高度为100mm卷芯，将10个NCM811-SiC负极卷芯体分别装入10个并联铝锂合金管中形成带管卷芯簇；将10个铝锂合金管预先并联焊接在一起形成铝管组；用正、负极汇流片将20个卷芯的正、负极集流体在电池内部分别并联焊接起来，最后焊上底板、盖板。电池经烘烤、注液、化成等工序制作成3.6V100Ah方形三元锂离子电池，统计其首次充放电效率、容量和循环寿命如下：
实施例 首次效率 容量(Ah) 循环次数 剩余容量
传统制作1 80.38％ 94.85 300 84.45％
传统制作2 80.55％ 95.05 300 83.93％
传统制作3 80.51％ 95.00 300 84.68％
实施例2-1 85.00％ 100.30 300 92.31％
实施例2-2 84.82％ 100.09 300 92.46％
实施例2-3 85.03％ 100.34 300 92.28％
实施例2-4 85.15％ 100.48 300 92.26％
实施例2-5 85.08％ 100.39 300 92.40％
实施例2-6 84.97％ 100.26 300 92.32％
实验结果表明，采用铝锂合金作为正极集流体、正极汇流片和金属管，可以明显提高电池首效和循环寿命。通过调整铝锂合金中锂含量及铝锂合金箔、铝锂合金正极汇流片和铝锂合金管的厚度，能够定量控制电池补锂量和锂的释放速率。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种长寿命电池的制作方法，其特征在于，采用铝锂合金箔制作正极片，采用铝锂合金制作正极汇流片，采用铝锂合金制作金属圆管；将若干铝锂合金管焊接、粘接或一体成型的方式连接在一起，形成铝管组；将卷芯依次放入铝管组内；所有卷芯的正极端通过正极汇流片焊接在一起，所有卷芯的负极端通过负极汇流片焊接在一起；正极汇流片与铝锂合金管焊接在一起，构成带管卷芯组；将带管卷芯组置于两端开口的金属外壳中，正极汇流片焊接到底板，负极汇流片焊接到盖板；将底板、盖板与金属外壳密封焊接，注入电解液后封口。
2.根据权利要求1所述的长寿命电池的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)用铝锂合金加工成所需厚度和宽度的正极箔材，作为正极片的集流体；
(2)将正极浆料均匀涂布于正极箔材表面，碾压分条加工成所需尺寸的正极片；
(3)将正极片、负极片和隔膜卷绕成卷芯；
(4)用铝锂合金加工成所需尺寸的铝锂合金管；
(5)依据金属外壳的形状，将多个铝锂合金管并列焊接或粘接，形成铝管组；
(6)将卷芯装入铝锂合金管，形成卷芯管；
(7)用铝锂合金加工成所需厚度和宽度的正极汇流片；
(8)将所有铝锂合金管与正极汇流片焊接在一起；
(9)将正极汇流片与所有卷芯的正极集流体并联焊接在一起；将负极汇流片与所有卷芯的负极集流体并联焊接在一起；形成带管卷芯组；
(10)将带管卷芯组装入两端开口的金属外壳中；
(11)将正极汇流片与底板焊接，负极汇流片与盖板焊接；
(12)将底板、盖板与金属外壳封闭焊接；
(13)将电池烘烤、注入电解液、化成、封口。
3.根据权利要求1或2所述的长寿命电池的制作方法，其特征在于，所述铝锂合金材料中的锂含量为0.1～10％，优选锂含量为2％～5％。
4.根据权利要求1或2所述的长寿命电池的制作方法，其特征在于，所述铝锂合金箔通过铝锂合金压延制造成型，铝锂合金箔的厚度为5～100um，优选厚度为10～20um，将铝锂合金箔分切成所需宽度后作为正极集流体。将正极浆料均匀涂覆在铝锂合金箔两表面，经烘干、碾压、分条后形成正极片。
5.根据权利要求1或2所述的长寿命电池的制作方法，其特征在于，所述正极汇流片通过铝锂合金压延制造成型，正极汇流片的厚度为0.01～3mm，优选厚度为0.1～1mm，将铝锂合金片裁切成所需尺寸后作为正极汇流片。
6.根据权利要求1或2所述的长寿命电池的制作方法，其特征在于，所述铝锂合金管通过挤压、拉伸或铸造成型为所需尺寸的铝锂合金管，铝锂合金管的厚度为0.01～2mm，优选厚度为0.1～0.5mm。
7.根据权利要求1或2所述的长寿命电池的制作方法，其特征在于，所述卷芯的形状可以是圆形、椭圆形或其他形状，铝锂合金管的内腔与卷芯形状相匹配。
8.根据权利要求1或2所述的长寿命电池的制作方法，其特征在于，所述卷芯由同一电化学体系的正负极材料组成，比如磷酸铁锂-石墨/硅碳/锡卷芯、锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍钴锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、钴酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍钴锰铝酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、钴酸锂-钛酸锂卷芯、锰酸锂-钛酸锂卷芯、镍钴锰酸锂-钛酸锂卷芯、磷酸铁锂-钛酸锂卷芯、镍钴锰铝酸锂--钛酸锂卷芯、超级电容器卷芯、锂硫卷芯等化学电源中的任何一种。
9.一种长寿命电池，其特征在于，其包括盖板、负极汇流片、固定支架、金属外壳、带管卷芯簇、正极汇流片、底板，金属外壳内容纳有带管卷芯簇，带管卷芯簇由若干个卷芯管组成，卷芯管由一个卷芯和包裹卷芯的铝锂合金管组成，卷芯的一端为正极集流体的铝锂合金箔，另一端为负极集流体的铜箔；卷芯部分负极从铝锂合金管的一端露出，便于卡在固定支架上，卷芯上的正极集流体的铝锂合金箔与正极汇流片进行焊接，卷芯上的负极集流体与负极汇流片进行焊接，将铝锂合金通过压延方式制造成所需厚度的铝锂合金箔，将铝锂合金通过压延方式制造成所需厚度的铝锂合金片，然后裁切成所需尺寸作为正极汇流片，将正极浆料涂覆于铝锂合金箔，经碾压分条形成正极片，将铝锂合金通过挤压、拉伸或铸造成所需尺寸的铝锂合金管；将多个铝锂合金管通过焊接、粘接或一体成型等方式连接并形成一个卷芯管组成的铝管组。
10.根据权利要求9所述的长寿命电池，其特征在于，金属外壳形状不局限于圆柱形或方形，可设计为任意形状，金属外壳材质可以为铝、不锈钢或其他耐腐蚀材料；卷芯的形状可以是圆形、椭圆形或其他形状，铝锂合金管的内腔与卷芯形状相匹配。
CN202010503336.5A 2020-06-05 2020-06-05 一种长寿命电池及其制作方法 Withdrawn CN111628128A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010503336.5A CN111628128A (zh) 2020-06-05 2020-06-05 一种长寿命电池及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010503336.5A CN111628128A (zh) 2020-06-05 2020-06-05 一种长寿命电池及其制作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111628128A true CN111628128A (zh) 2020-09-04

Family

ID=72272629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010503336.5A Withdrawn CN111628128A (zh) 2020-06-05 2020-06-05 一种长寿命电池及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111628128A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115692890A (zh) * 2022-11-25 2023-02-03 重庆太蓝新能源有限公司 一种正极补锂集流体及其制备方法和应用
CN116014220A (zh) * 2021-11-18 2023-04-25 深圳市德方创域新能源科技有限公司 正极补锂添加剂及其制备方法、正极片、二次电池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116014220A (zh) * 2021-11-18 2023-04-25 深圳市德方创域新能源科技有限公司 正极补锂添加剂及其制备方法、正极片、二次电池
CN116014220B (zh) * 2021-11-18 2023-11-03 深圳市德方创域新能源科技有限公司 正极补锂添加剂及其制备方法、正极片、二次电池
CN115692890A (zh) * 2022-11-25 2023-02-03 重庆太蓝新能源有限公司 一种正极补锂集流体及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111668451B (zh) 一种用于卷绕式多极耳电芯的极片的制备方法、极片及电芯
CN107305942B (zh) 一种卷绕式负极片以及设有该负极片的电芯及锂浆料电池
JP2010073533A (ja) 充放電可能な電池
CN111081982A (zh) 锂离子电池补锂方法
CN111628128A (zh) 一种长寿命电池及其制作方法
CN109778135A (zh) 一种预嵌入金属锂制备电池负极材料的装置及方法
CN212907803U (zh) 一种高倍率充放电的锂离子电池
CN111403653A (zh) 一种大容量电池及其制作方法
CN204947011U (zh) 一种负极片及使用其的圆柱锂离子电池
CN108878765A (zh) 一种锂离子电池电极、锂离子电池及锂离子电池制备方法
CN201773903U (zh) 一种扣式锂电池
CN219873592U (zh) 电池
CN210272543U (zh) 一种新型锂离子电池
CN212323114U (zh) 一种长寿命电池
CN116705985A (zh) 一种分段式锂离子电池极片、二次电池
CN113793972B (zh) 一种电池及其制备方法
CN211957731U (zh) 一种大容量电池
CN211605265U (zh) 一种低内阻锂电池极片及圆柱型锂电池
CN212323106U (zh) 一种可大电流输出的大容量电池
CN212365995U (zh) 一种用于卷绕式多极耳电芯的极片及卷绕式多极耳电芯
CN210074034U (zh) 一种锂离子电池负极片及锂离子电池
JPH08162117A (ja) 非水電解液二次電池及びその製造方法
KR101749898B1 (ko) 전기 화학 응용 제품용 3차원형 전극 기체를 이용하는 전극의 제조 방법
JP2006221817A (ja) 捲回形鉛蓄電池
CN217214838U (zh) 一种卷绕电芯、制备工艺以及高功率水系钠盐电池

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
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20200904