CN111710900A - 一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池 - Google Patents
一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111710900A CN111710900A CN202010554585.7A CN202010554585A CN111710900A CN 111710900 A CN111710900 A CN 111710900A CN 202010554585 A CN202010554585 A CN 202010554585A CN 111710900 A CN111710900 A CN 111710900A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plate
- positive
- negative
- graphene
- iron phosphate
- 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- Withdrawn
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
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- 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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
-
- 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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
-
- 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
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- 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
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
- H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
- H01M4/745—Expanded metal
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
本发明公开了一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极‑硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池,所述锂离子电池由正极片、负极片、陶瓷隔膜、电解液、电池壳组成,经“正极片‑陶瓷隔膜‑负极片‑陶瓷隔膜”组合并层叠后放入电池壳、注入电解液、开口化成、封口、分容制成;锂离子电池的重量比能量高达180wh/kg;构成所述正/负极片的导电剂为软碳类的石墨烯;构成所述正极片的正极材料为磷酸亚铁锂,克比容量150mAh/g;构成所述负极片的负极材料为硅氧复合负极,克比容量420mAh/g;所述低温为‑30℃;所述快速充放电倍率为10C。本发明通过电池制备中的各优选工艺,充分说明了本发明的有益效果。非常适合3C、动力、储能和军工等特殊领域的应用。
Description
技术领域
本发明涉及3C、动力和储能锂离子电池技术领域,特别是涉及一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温快速充放电的高能量密度锂离子电池。
背景技术
当今社会,伴随着经济的高速发展,能源危机和环境问题日益加剧。锂离子电池因其具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长、无记忆效应、自放电率低、工作温度范围宽、安全可靠以及环境友好等优点,已经在3C、动力和储能等领域获得了广泛应用。同时,在纯电动汽车、混合动力汽车以及军工等特殊领域也显示了良好的应用前景。
但是,近年来各个领域对电池能量密度的需求飞速提高,迫切需要开发出能在低温环境中具备快速充放电性能且安全的更高能量密度的锂离子电池。目前,商业化的锂离子电池所使用的正极材料主要为磷酸亚铁锂、钴酸锂、锰酸锂和镍钴锰酸锂,所使用的负极材料主要为中间相碳微球、人造石墨。仅以这些正/负极材料搭配制成的锂离子电池很难在低温且快速充放电条件下发挥更高的能量密度,常规的“铁锂/石墨”电池能量密度为130-140wh/kg,“钴酸锂/石墨”电池能量密度为135-150wh/kg,“锰酸锂/石墨”电池能量密度为100-120wh/kg,“镍钴锰酸锂/石墨”电池能量密度为200-220wh/kg,因此锂离子电池能量密度的提升空间已相当有限。
在这种背景下,确有必要开发一种电池,使其不仅具备在低温环境中达到快速充放电性能,还具备较高的安全稳定性能和较长的循环寿命,而且具备更高的能量密度以满足各应用领域更高的需求。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足,提供一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池。
技术方案:
一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池,所述锂离子电池由正极片、负极片、陶瓷隔膜、电解液、电池壳组成,经“正极片-陶瓷隔膜-负极片-陶瓷隔膜”组合并层叠后放入电池壳、注入电解液、开口化成、封口、分容制成;锂离子电池的重量比能量高达180wh/kg;构成所述正/负极片的导电剂为软碳类的石墨烯;构成所述正极片的正极材料为磷酸亚铁锂,克比容量150mAh/g;构成所述负极片的负极材料为硅氧复合负极,克比容量420mAh/g;所述低温为-30℃;所述快速充放电倍率为10C;所述电池壳为方型铝壳或铝塑壳。
上述石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池的制备方法,包括如下步骤:
1)正极片:将92.5千克磷酸亚铁锂、2.5千克超导碳黑导电剂、1.5千克石墨烯导电剂、30.0千克大分子增塑剂和3.5千克聚偏氟氯乙烯粘结剂的混合溶液制成正极浆料均匀涂布于纳米微孔覆碳铝网的正反两面,形成正极涂层,在正极涂层平面四个方向的边缘与纳米微孔覆碳铝网的边缘均预留20mm空白;将其放入烘箱,在80℃的真空环境内干燥4小时以除去N-甲基吡咯烷酮溶剂,得到正极片;使用压延器碾压正极片至密实状态;在正极片预留正极极耳的对边空白浅浸在高分子胶中使其为高分子胶所包裹,然后将正极片放入烘箱,在110℃的真空环境内干燥4小时以除去水份,得到面密度为420g/m2、压实密度为2.5g/cm3、极片厚度为0.20mm的高孔隙率正极片。
2)负极片:将35.0千克硅氧复合负极材料、1.36千克超导碳黑导电剂、0.97千克石墨烯导电剂、60.0千克大分子增塑剂、0.97千克丁苯橡胶粘结剂和0.58千克羧甲基纤维素钠粘结剂的混合溶液制成负极浆料均匀涂布于纳米微孔铜网的正反两面,形成负极涂层,在负极涂层平面四个方向的边缘与纳米微孔铜网的边缘均预留15mm空白;将其放入烘箱,在80℃的真空环境内干燥4小时以除去水溶剂,得到负极片;使用压延器碾压负极片至密实状态;在负极片预留负极极耳的对边空白浅浸在高分子胶中使其为高分子胶所包裹,然后将负极片放入烘箱,在110℃的真空环境内干燥4小时以除去水份,得到面密度为165g/m2、压实密度为1.6g/cm3、极片厚度为0.18mm的高孔隙率负极片。
3)陶瓷隔膜:在隔膜的正反两面各涂布厚度为2.5um的纳米氧化铝涂层,在借助真空烘烤箱除去氧化铝涂层内的溶剂,得到低温环境中具有高孔隙率和高润湿性的纳米微孔陶瓷隔膜;通过选择低温环境中具有高孔隙率和高润湿性的多孔陶瓷隔膜,隔膜表面形成的纳米氧化铝陶瓷涂层,不仅发挥了防火墙效果,有效提高隔膜的熔点(PP熔点165℃、PE熔点92℃);也强化了隔膜表面的硬度,有效降低硬强度活性物质和毛刺穿破隔膜的风险;还有效提高纳米氧化铝陶瓷涂层与活性材料涂层的粘结性能,以及提高纳米氧化铝陶瓷涂层与电解液的亲合性能。陶瓷隔膜大于45%的高孔隙率能使更多的Li+在单位时间内以更快的速度在正/负极片间迁移和扩散;高润湿性能使电解液更好的黏附和浸润到隔膜内,不仅充分地发挥了电解液对Li+的载体效果,也优化和改善了Li+和电子在电极内部、电极和电解液界面之间迁移扩散的传输速率,还提高了电解液的低温离子电导率,多方面解决了锂离子电池在低温环境中应用的高倍率快速充放电问题。
4)电解液:将“低粘度兼低熔点的溶剂”、“高粘度和/或高熔点的溶剂”与“高容量高电导率离子的锂盐-溶剂组合”混合,得到高倍率低温电解液;优选,以“低粘度兼低熔点的溶剂”适量地替代一部份“高粘度和/或高熔点的溶剂”,相对于“高粘度和/或高熔点的溶剂”量少一些;不仅能更有效的降低电解液的粘性,提高电解液在电池内的流动性;也消除了活性物质和电解液中的Li+在极低温度环境中的惰性,提高Li+迁移的灵活性;还优化和改善了电池的低温离子电导率和电子传输速率;同时还降低了负极材料被碳化导致脆裂和脱落的风险。
5)干电芯:按“正极片-陶瓷隔膜-负极片-陶瓷隔膜”如此重复的顺序依次层叠,在层叠过程中:正极片用高温绝缘胶带以“U”型包裹纳米微孔覆碳铝网在正极极耳两侧边所预留的20mm空白,比正极涂层稍长预留出来的集流体纳米微孔覆碳铝网片部份在经过层叠而聚集在一起形成多重正极极耳,多重正极极耳与平面金属薄片集流体焊接在一起形成正极全极耳;负极片用高温绝缘胶带以“U”型包裹纳米微孔铜网在负极极耳两侧边所预留的15mm空白,比负极涂层稍长预留出来的集流体纳米微孔铜网片部份在经过层叠而聚集在一起形成多重负极极耳,多重负极极耳与平面金属薄片集流体焊接在一起形成负极全极耳;通过选择高分子胶和高温绝缘胶带包裹正/负极片涂层的边缘,避免了裁切极片时所残留的毛刺穿破隔膜的风险,防止电池内部短路;与目前传统的锂离子电池生产技术相比,本发明减少了常规使用的极片裁切分条工序以及将单独的金属极耳焊接到集流体网片的工序,除正/负极片和隔膜需对末端有微量裁切,其他并无多余的裁切和分条的步骤,大量减少了裁切和分条的工作量,大幅减少极片硬强度活性物质颗粒掉粉和毛刺的产生,进一步提高了电池的安全性能;通过选择预留集流体金属网片部份聚集在一起形成多重极耳并与平面金属薄片集流体焊接形成全极耳,不仅降低了电池在低温环境中高倍率快速充放电的内阻和温升,还更有效地提高了电池的大电流充放电性能、安全稳定性能和循环寿命。工艺制作过程简便,非常适合3C、动力和储能等领域的应用。
6)电池组装:将干电芯压实,使正极片、负极片、陶瓷隔膜这三者的接触更加密实,然后将干电芯放入电池壳,正极全极耳、负极全极耳分别连接外部集流体,并注入电解液后按照常规的方型电池的制作工艺制作;最终得到石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池。
所述大分子增塑剂为DBP、PTP、DOP、DIDP中一种或两种以上的混合。
所述纳米微孔覆碳铝网为正反两面喷涂有Super-P、PAA的多孔铝材质网片,厚度为12um;所述纳米微孔铜网为多孔铜材质网片,厚度为6um。
所述高温绝缘胶带包括基材和胶层两层结构,基材为聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚、聚醚酮中一种或两种以上的混合,胶层为硅胶;高温绝缘胶带整体厚度为10~60um, 其热稳定性大于200℃。
所述高分子胶为PVDF、PAN中一种或两种的混合。
所述隔膜的制作方法为静电纺丝法,厚度为9um,具有机械强度高、热稳定性强的特性;所述陶瓷隔膜上的纳米氧化铝涂层的厚度为5 um,其面积大于正极片上的正极涂层、负极片上的负极涂层的面积。
所述“低粘度兼低熔点的溶剂”为:碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中一种或两种以上的溶剂混合形成;所述“高粘度和/或高熔点的溶剂”为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、丁酸丙酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯中一种或两种以上的溶剂混合形成;所述“锂盐-溶剂组合” 为高纯锂盐和多元碳酸酯组成的溶液, 所述锂盐为:LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiBC2O4F2中一种或两种以上的混合。
有益效果:
1.通过选择磷酸亚铁锂作为正极材料以及硅氧复合负极作为负极材料,能有效提高锂电池的充放电容量;通过选择具有较高比表面积和电子电导率的石墨烯作为导电剂,有效降低了锂电池的内阻,不仅有效拉宽恒流充电范围、缩减恒压充电范围、降低充电电压平台以提高电池充电性能,还有效提升恒流放电电压平台、拉宽放电电压平台范围以提高电池放电性能,提升和拉宽放电电压平台有效提高了锂电池的能量密度和循环性能。
基于此,石墨烯解决了锂电池因内阻因素导致恒流充电范围太窄、恒压充电范围太宽而影响充电性能的问题,也解决了锂电池在低温环境中因极化内阻过大导致初始放电电压太低而无法放电的问题,同时兼顾了能量密度的提高以及循环寿命的延长。
2.通过方型铝壳或铝塑壳作为电池壳,能在电池PACK组装时,更充分地利用电池包的有效空间,进而提高电池的体积能量密度。
3.通过选择纳米微孔覆碳铝网替代传统铝箔,以及纳米微孔铜网替代传统铜箔,该方法所形成的正/负极片具有更高的孔隙率,能更有效提高正/负极片的压实密度和面密度;同时“网片”能使正/负极片的正反两面的活性物质连接成一个整体,能消除传统“箔片”的“隔墙效应”,更有效的增加正/负极片的正反两面的活性物质的接触面积,缩减Li+的迁移距离,降低Li+的迁移阻力,提高Li+的迁移速度。
附图说明
图1实施例与常规磷酸亚铁锂锂电池在常温环境10C充电对比曲线图。
图2实施例与常规磷酸亚铁锂锂电池在-30℃环境10C放电对比曲线图。
图3实施例与常规磷酸亚铁锂锂电池的循环寿命对比曲线图。
具体实施方式
一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池的制作方法,包括如下步骤:
步骤1.正极片制作:将92.5千克磷酸亚铁锂、2.5千克超导碳黑导电剂、1.5千克石墨烯导电剂、30.0千克大分子增塑剂和3.5千克聚偏氟氯乙烯粘结剂的混合溶液制成正极浆料均匀涂布于纳米微孔覆碳铝网的正反两面,形成正极涂层,在正极涂层平面四个方向的边缘与纳米微孔覆碳铝网的边缘均预留20mm空白;将其放入烘箱,在80℃的真空环境内干燥4小时以除去N-甲基吡咯烷酮溶剂,得到正极片;使用压延器碾压正极片至密实状态;在正极片预留正极极耳的对边空白浅浸在高分子胶中使其为高分子胶所包裹,然后将正极片放入烘箱,在110℃的真空环境内干燥4小时以除去水份,得到面密度为420g/m2、压实密度为2.5g/cm3、极片厚度为0.20mm的高孔隙率正极片。
步骤2.负极片制作:将35.0千克硅氧复合负极材料、1.36千克超导碳黑导电剂、0.97千克石墨烯导电剂、60.0千克大分子增塑剂、0.97千克丁苯橡胶粘结剂和0.58千克羧甲基纤维素钠粘结剂的混合溶液制成负极浆料均匀涂布于纳米微孔铜网的正反两面,形成负极涂层,在负极涂层平面四个方向的边缘与纳米微孔铜网的边缘均预留15mm空白;将其放入烘箱,在80℃的真空环境内干燥4小时以除去水溶剂,得到负极片;使用压延器碾压负极片至密实状态;在负极片预留负极极耳的对边空白浅浸在高分子胶中使其为高分子胶所包裹,然后将负极片放入烘箱,在110℃的真空环境内干燥4小时以除去水份,得到面密度为165g/m2、压实密度为1.6g/cm3、极片厚度为0.18mm的高孔隙率负极片。
步骤3.陶瓷隔膜制作:在隔膜的正反两面各涂布厚度为2.5um的纳米氧化铝涂层,在借助真空烘烤箱除去氧化铝涂层内的溶剂,得到低温环境中具有高孔隙率和高润湿性的纳米微孔陶瓷隔膜,陶瓷隔膜厚度为14um。
步骤4.电解液制作:将“低粘度兼低熔点的溶剂”、“高粘度和/或高熔点的溶剂”与“高容量高电导率离子的锂盐-溶剂组合”混合,得到高倍率低温电解液。
步骤5.干电芯制作:将上述步骤1、2、3的正极片、负极片、陶瓷隔膜按“正极片-陶瓷隔膜-负极片-陶瓷隔膜”如此重复的顺序依次层叠,在层叠过程中:正极片用高温绝缘胶带以“U”型包裹纳米微孔覆碳铝网在正极极耳两侧边所预留的20mm空白,比正极涂层稍长预留出来的集流体纳米微孔覆碳铝网片部份在经过层叠而聚集在一起形成多重正极极耳,多重正极极耳与平面金属薄片集流体焊接在一起形成正极全极耳;负极片用高温绝缘胶带以“U”型包裹纳米微孔铜网在负极极耳两侧边所预留的15mm空白,比负极涂层稍长预留出来的集流体纳米微孔铜网片部份在经过层叠而聚集在一起形成多重负极极耳,多重负极极耳与平面金属薄片集流体焊接在一起形成负极全极耳。
步骤6.电池组装:将干电芯在一定温度下施加一定压力使正极片、负极片、陶瓷隔膜这三者的接触更加密实,然后将干电芯放入电池壳,正/负极的全极耳各自连接外部集流体,并注入电解液后按照常规的方型电池的制备工艺制作;最终得到石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温快速充放电的高能量密度锂离子电池。其充电/放电性能如图1-3所示。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,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。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池,所述锂离子电池由正极片、负极片、陶瓷隔膜、电解液、电池壳组成,经“正极片-陶瓷隔膜-负极片-陶瓷隔膜”组合并层叠后放入电池壳、注入电解液、开口化成、封口、分容制成;其特征在于:锂离子电池的重量比能量高达180wh/kg;构成所述正/负极片的导电剂为软碳类的石墨烯;构成所述正极片的正极材料为磷酸亚铁锂,克比容量150mAh/g;构成所述负极片的负极材料为硅氧复合负极,克比容量420mAh/g;所述低温为-30℃;所述快速充放电倍率为10C;所述电池壳为方型铝壳或铝塑壳。
2.权利要求1所述的一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池的制备方法包括如下步骤:
1)正极片:将92.5千克磷酸亚铁锂、2.5千克超导碳黑导电剂、1.5千克石墨烯导电剂、30.0千克大分子增塑剂和3.5千克聚偏氟氯乙烯粘结剂的混合溶液制成正极浆料均匀涂布于纳米微孔覆碳铝网的正反两面,形成正极涂层,在正极涂层平面四个方向的边缘与纳米微孔覆碳铝网的边缘均预留20mm空白;将其放入烘箱,在80℃的真空环境内干燥4小时以除去N-甲基吡咯烷酮溶剂,得到正极片;使用压延器碾压正极片至密实状态;在正极片预留正极极耳的对边空白浅浸在高分子胶中使其为高分子胶所包裹,然后将正极片放入烘箱,在110℃的真空环境内干燥4小时以除去水份,得到面密度为420g/m2、压实密度为2.5g/cm3、极片厚度为0.20mm的高孔隙率正极片;
2)负极片:将35.0千克硅氧复合负极材料、1.36千克超导碳黑导电剂、0.97千克石墨烯导电剂、60.0千克大分子增塑剂、0.97千克丁苯橡胶粘结剂和0.58千克羧甲基纤维素钠粘结剂的混合溶液制成负极浆料均匀涂布于纳米微孔铜网的正反两面,形成负极涂层,在负极涂层平面四个方向的边缘与纳米微孔铜网的边缘均预留15mm空白;将其放入烘箱,在80℃的真空环境内干燥4小时以除去水溶剂,得到负极片;使用压延器碾压负极片至密实状态;在负极片预留负极极耳的对边空白浅浸在高分子胶中使其为高分子胶所包裹,然后将负极片放入烘箱,在110℃的真空环境内干燥4小时以除去水份,得到面密度为165g/m2、压实密度为1.6g/cm3、极片厚度为0.18mm的高孔隙率负极片;
3)陶瓷隔膜:在隔膜的正反两面涂有纳米氧化铝涂层,在借助真空烘烤箱除去氧化铝涂层内的溶剂,得到低温环境中具有高孔隙率和高润湿性的纳米微孔陶瓷隔膜,陶瓷隔膜厚度为14um;
4)电解液:将“低粘度兼低熔点的溶剂”、“高粘度和/或高熔点的溶剂”与“高容量高电导率离子的锂盐-溶剂组合”混合,得到高倍率低温电解液;
5)干电芯:按“正极片-陶瓷隔膜-负极片-陶瓷隔膜”如此重复的顺序依次层叠,在层叠过程中:正极片用高温绝缘胶带以“U”型包裹纳米微孔覆碳铝网在正极极耳两侧边所预留的20mm空白,比正极涂层稍长预留出来的集流体纳米微孔覆碳铝网片部份在经过层叠而聚集在一起形成多重正极极耳,多重正极极耳与平面金属薄片集流体焊接在一起形成正极全极耳;负极片用高温绝缘胶带以“U”型包裹纳米微孔铜网在负极极耳两侧边所预留的15mm空白,比负极涂层稍长预留出来的集流体纳米微孔铜网片部份在经过层叠而聚集在一起形成多重负极极耳,多重负极极耳与平面金属薄片集流体焊接在一起形成负极全极耳;
6)电池组装:将干电芯压实,使正极片、负极片、陶瓷隔膜这三者的接触更加密实,然后将干电芯放入电池壳,正极全极耳、负极全极耳分别连接外部集流体,并注入电解液后按照常规的方型电池的制备工艺制作;最终得到石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温快速充放电的高能量密度锂离子电池。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述大分子增塑剂为DBP、PTP、DOP、DIDP中一种或两种以上的混合。
4.根据权利要求2所述的一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池,其特征在于,所述纳米微孔覆碳铝网为正反两面喷涂有Super-P、PAA的多孔铝材质网片,厚度为12um。
5.根据权利要求2所述的一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池,其特征在于,所述纳米微孔铜网为多孔铜材质网片,厚度为6um。
6.根据权利要求2所述的一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池,其特征在于,所述高温绝缘胶带包括基材和胶层两层结构,基材为聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚、聚醚酮中一种或两种以上的混合,胶层为硅胶;高温绝缘胶带整体厚度为10~60um, 其热稳定性大于200℃。
7.根据权利要求2所述的一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池,其特征在于,所述高分子胶为PVDF、PAN中一种或两种的混合。
8.根据权利要求2所述的一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池,其特征在于,所述隔膜的制作方法为静电纺丝法,厚度为9um;所述陶瓷隔膜上的纳米氧化铝涂层的厚度为5 um,其面积大于正极片上的正极涂层、负极片上的负极涂层的面积。
9.根据权利要求2所述的一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池,其特征在于,所述“低粘度兼低熔点的溶剂”为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中一种或两种以上的溶剂混合形成;所述“高粘度和/或高熔点的溶剂”为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、丁酸丙酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯中一种或两种以上的溶剂混合形成;所述“锂盐-溶剂组合”为高纯锂盐和多元碳酸酯组成的溶液, 所述锂盐为:LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiBC2O4F2中一种或两种以上的混合。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010554585.7A CN111710900A (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010554585.7A CN111710900A (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111710900A true CN111710900A (zh) | 2020-09-25 |
Family
ID=72541103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010554585.7A Withdrawn CN111710900A (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111710900A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112448019A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-03-05 | 隆能科技(南通)有限公司 | 一种高镍正极-锂碳负极锂离子电池及其制备方法 |
CN112448018A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-03-05 | 隆能科技(南通)有限公司 | 一种高镍正极-锂硅碳负极锂离子电池及其制备方法 |
CN114665228A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-06-24 | 东莞新能安科技有限公司 | 电化学装置与电子装置 |
-
2020
- 2020-06-17 CN CN202010554585.7A patent/CN111710900A/zh not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112448019A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-03-05 | 隆能科技(南通)有限公司 | 一种高镍正极-锂碳负极锂离子电池及其制备方法 |
CN112448018A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-03-05 | 隆能科技(南通)有限公司 | 一种高镍正极-锂硅碳负极锂离子电池及其制备方法 |
CN114665228A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-06-24 | 东莞新能安科技有限公司 | 电化学装置与电子装置 |
CN114665228B (zh) * | 2022-03-31 | 2024-05-07 | 东莞新能安科技有限公司 | 电化学装置与电子装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2021228193A1 (zh) | 高能量密度长寿命的快充锂离子电池及其制备方法 | |
CN103367712B (zh) | 一种锂离子电池涂层极片的制备方法 | |
EP2541566A1 (en) | Manufacturing method for long-lived negative electrode and capacitor battery adopting the same | |
CN111554967B (zh) | 一种全固态电池及其制备方法 | |
US11539071B2 (en) | Sulfide-impregnated solid-state battery | |
CN111710900A (zh) | 一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池 | |
CN110739437A (zh) | 一种高倍率且安全圆柱型锂离子电池及其制造方法 | |
CN111370752A (zh) | 快速充电且安全的低温锂离子电池及其制造方法 | |
CN113410510A (zh) | 一种锂离子电池 | |
CN112467308A (zh) | 一种隔膜及其制备方法、锂离子电池 | |
CN113571672A (zh) | 一种干法电极、固态锂离子电池及其制备方法 | |
CN113193233A (zh) | 一种锂离子电池 | |
CN101188310A (zh) | 一种磷酸铁锂铝壳圆柱电池及其制作工艺 | |
CN112086655A (zh) | 一种低温高功率锂锰电池及其制备方法 | |
WO2018059180A1 (zh) | 一种高功率高能量化学电源及其制备方法 | |
CN112290080A (zh) | 一种可低温充电的锂离子电池 | |
CN111276733A (zh) | 一种快速充放电且安全的低温锂离子电池及其制备方法 | |
CN111162322A (zh) | 一种低温锂离子电池的制备方法 | |
CN112216875B (zh) | 锂离子电池重复单元、锂离子电池及其使用方法、电池模组和汽车 | |
CN115799441B (zh) | 一种锂离子电池及用电装置 | |
CN109817467B (zh) | 一种复合正极材料及其制备方法以及一种化学电源及其制备方法 | |
CN110690426A (zh) | 一种用于低温倍率放电的复合磷酸铁锂材料、正极片及锂离子电池 | |
CN112216878A (zh) | 锂离子电池重复单元、锂离子电池及其使用方法、电池模组和汽车 | |
CN114883575A (zh) | 锂离子电池及其制备方法 | |
CN212365998U (zh) | 一种锂固态电池的电极构造 |
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: 20200925 |