CN112635812A - 一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112635812A
CN112635812A CN201910904332.5A CN201910904332A CN112635812A CN 112635812 A CN112635812 A CN 112635812A CN 201910904332 A CN201910904332 A CN 201910904332A CN 112635812 A CN112635812 A CN 112635812A
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron phosphate
battery cell
lithium iron
battery
lithium ion
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.)
Pending
Application number
CN201910904332.5A
Other languages
English (en)
Inventor
梁云鹏
张中春
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.)
Shenzhen Motil Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Motil 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 Shenzhen Motil Technology Co ltd filed Critical Shenzhen Motil Technology Co ltd
Priority to CN201910904332.5A priority Critical patent/CN112635812A/zh
Publication of CN112635812A publication Critical patent/CN112635812A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • 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

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)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明申请公开了一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、铝塑膜、正极耳、负极耳，其正极片材料是由按质量百分比计的以下原料组成：磷酸铁锂92.93％‑95.96％，石墨烯0.2‑1.2％，多壁碳纳米管0.3％‑0.8％，单壁碳纳米管0.2％‑0.6％，电阻率小于2Ω·m粒径45nm‑55nm的超级导电碳黑0.6％‑1.0％，导电碳黑1.6％‑3.0％，聚偏氟乙烯1％‑2％，聚维酮分散剂0.1％‑0.5％。本发明的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池安全性能好、材料成本低、放电平台高、比能量高、内阻小、持续放电电流大、瞬间放电电流高、循环性能好,以电池的额定充电电流充电，再以其充电电流的10倍电流进行放电，循环2000次后其容量保持率80％以上，电池在低温环境下放电性能好。

Description

一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法。
背景技术
锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌；充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。
现有的磷酸铁锂离子电池正极活性物磷酸铁锂材料的热稳定性差、材料成本高、放电平台低、电芯比能低、循环性能差，3C充放800次容量保持率低于60％。
现有技术制备磷酸铁锂离子电池的过程中，存在着制备工艺流程过于简单，各材料处理不到位，导致磷酸铁锂离子电池的品质不稳定。
发明内容
本发明意在提供一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法，以解决上述背景技术中所出现的问题。
一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池，包括隔膜、电解液、铝塑膜、正极耳、负极耳；其特征在于，还包括正极片和负极片，所述正极片材料包括按质量百分比计的以下原料：磷酸铁锂92.93％-95.96％、石墨烯0.2％-1.2％、多壁碳纳米管0.3％-0.8％、单壁碳纳米管0.2％-0.6％、电阻率小于2Ω·m粒径45nm-55nm的超级导电碳黑0.6％-1.0％、导电碳黑1.6％-3.0％、聚偏氟乙烯1％-2％、聚维酮分散剂0.1％-0.5％。
正极片材料配方设计原理：
1、磷酸铁锂的作用是在电芯充放电过程中产生锂离子，是体现电芯容量的物质，其配比比例在92.93％-95.96％范围内是为了预留足够的比例给导电剂和粘结剂，磷酸铁锂的含量小于92.93％，电芯容量难以达到预设值，大于95.96％电芯极片容易脱粉或者导致电芯内阻过大。
2、石墨烯的导电性能是硅的10倍，在电极片中加入石墨烯可大幅度提高其导电性能，并且能够加快电池的充电速度。
3、在电池中加入多壁碳纳米管0.3％-0.8％、单壁碳纳米管0.2％-0.6％、超级导电碳黑0.6％-1.0％、导电碳黑1.6％-3.0％的作用是转导电子，上述物质在比例范围内能够提供充足的导电剂减小极片的内阻以及预留足够的空间给活性物，且增加剂量也无助于活性物克容量发挥。
4、聚偏氟乙烯与聚维酮分散剂是粘结剂，将正极材料黏附在涂碳铝箔上，规定聚偏氟乙烯的含量在1％-2％，聚维酮分散剂在0.1％-0.5％是为了提供足量粘结剂将正极材料黏附到铝箔上，保证极片的加工性能及材料容量发挥，同时预留更多空间给活性物，且增加剂量也无助于活性物克容量发挥，还会增加电芯内阻，影响电芯容量性能。
进一步，所述负极片的材料包括按质量百分比计的以下原料：天然石墨92.6％-94.2％、电阻率小于2Ω·m粒径45-55nm的超级炭黑1.5％-2.5％、电导率大于10S/cm的高导电碳纤维1％-1.5％、羧甲基纤维素钠1.1％-1.7％、丁苯橡胶1.5％-2.2％、N-甲基吡咯烷酮0.7％-1.2％。
进一步，所述正极片的制备原料的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
进一步，所述负极片的制备原料的溶剂为去离子水。
进一步，高功率磷酸铁锂启停锂离子电池的制备方法，按以下步骤进行：
(1)制备正极片和负极片，并将两者分别裁切成预定的尺寸；
(2)将裁切好的正极片、负极片分别放置在全自动叠片机上，采用隔膜隔离正极片和负极片，然后将正极片和负极片进行叠片，制成卷芯；
(3)将步骤(2)所得的卷芯焊接上正负极耳，并对焊核压平贴上绝缘胶，而后把卷芯放到冲压好的铝塑膜内进行顶侧封口，并包上保护膜，制成电芯，然后测试电芯短路情况，根据电芯的短路情况，选取不短路的电芯作为合格电芯；
(4)将顶侧封口好的合格电芯插入治具后放入高真空烤箱，将高真空烤箱抽真空至气压小于-100KPa，并在75℃-95℃的恒温恒压条件下烘烤电芯2H，之后向高真空烤箱内抽充氮至气压为-35MPa—-45MPa5分钟，抽真空、烘烤、充氮气循环实施至电芯中水份含量小于等于200PPM；
(5)向电芯内注入72g-77g电解液，然后对其进行真空密封；
(6)将电芯放置在温度为40℃-50℃的环境下活化24h-48h后，放置到加压化成柜内进行化成，化成温度为40℃-50℃，时间为24h；然后将电芯放在温度25℃-35℃的环境下老化120h，接着对电芯进行电压内阻筛选，筛选出电芯分容单充电压为3.2V-3.25V的电芯放在室温环境下老化120h，制成成品高功率磷酸铁锂启停锂离子电池。
进一步，步骤(5)中的各项操作在环境温度为20℃-25℃、露点温度-45℃—-65℃的避免电芯吸水的环境中完成。
进一步，制备正极片时，按照正极片材料的配方比称取原料，按以下步骤进行：
(1.11)将聚维酮、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮加入到第一双行星打浆机中，在第一双行星打浆机自转速度为20转/min、公转速度为1500转/min的条件下搅拌1.5h制成胶液；
(1.12)将磷酸铁锂、超级导电碳黑、导电碳黑加入到第二双行星打浆机中，在第二双行星打浆机自转速度为30转/min、公转速度为300转/min的条件下搅拌1h混合均匀，制成干粉；
(1.13)将步骤(1.11)制备好的胶液、壁碳纳米管浆液、石墨烯浆液、N-甲基吡咯烷酮加入到第二双行星打浆机中与干粉混合，在第二双行星打浆机自转速度为45转/min、公转速度为1700转/min的条件下搅拌2h制成浆料；
(1.14)采用高速分散机在转速为3000转/min-4600转/min的条件下，分散步骤(1.13)获得的浆料，直至其粘度达到4500mPa.s-9000mPa.s；
(1.15)将步骤(1.14)所获的粘度达到要求的浆料按照122g/㎡-158g/㎡的表面密度涂覆在12μm-18μm厚的涂碳铝箔上，涂布边缘同步涂上4mm-6mm宽的用于消除了叠片电池正极边缘造成内短路安全隐患的陶瓷浆料，然后烘干制成正极片；
(1.16)将步骤(1.15)所获正极片按照活性物2.0g/mm3-2.2g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的正极片；
(1.17)将步骤(1.16)所获的密实的正极片分切为220mm-230mm宽的成品正极片。
进一步，所述正极片的制备步骤(1.11)、(1.13)的搅拌过程要通冷却水，搅拌时需要处于真空气压＜-80KPa的环境中，所述正极片的制备步骤(1.14)中的涂碳铝箔为铝箔表面涂有一层用于改善正负极料和集流体之间的电子导电能力、提升电池功率的高导电涂料碳黑。
进一步，制备负极片时，按照负极片的配方比称取原料，按以下步骤进行：
(1.21)将羧甲基纤维素钠、去离子水加入到第三双行星打浆机中，在第三双行星打浆机自转速度为20转/min、公转速度为1500转/min的条件下搅拌1.5h制成胶液；
(1.22)将步骤(1.21)中的胶液、天然石墨、超级炭黑、高电导碳纤维、丁苯橡胶、N-甲基吡咯烷酮入到第四双行星打浆机中，在第四双行星打浆机自转速度为45转/min、公转速度为1500转/min的条件下搅拌2h制成浆料；
(1.23)采用高速分散机在转速为2800转/min-3800转/min的条件下，搅拌地分散步骤(1.22)所获浆料，至浆料粘度达到3500mPa.s-6500mPa.s；
(1.24)将步骤(1.23)所获粘度达到要求的浆料按照70-86g/㎡的面密度将步骤(1.23)制好的浆料涂覆在6μm-9μm厚的铜箔上，烘干制成负极片；
(1.25)将步骤(1.24)所获负极片按照活性物1.2g/mm3-1.35g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的负极片；
(1.26)将步骤(1.25)所获的密实的负极片分切为225mm-235mm宽的成品负极片。
进一步，负极片的制备步骤(1.21)、(1.22)的搅拌过程中通冷却水进行冷却且搅拌时抽真空至气压＜-80KPa。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池安全性能好、材料成本低、放电平台高、比能量高、内阻小、持续放电电流大、瞬间放电电流高、循环性能好,以电池的额定充电电流充电，再以其充电电流的10倍电流进行放电，循环2000次后其容量保持率80％以上，电池在低温环境下放电性能好。
2、本发明的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池制备工艺详尽，能够将所需的材料充分加工，确保材料品质的稳定性，最终出品的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池品质稳定，性能较高。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
实施例1：
一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池包括隔膜、电解液、铝塑膜、正极耳、负极耳；还包括正极片和负极片，所述正极片材料包括按质量百分比计的以下原料：磷酸铁锂93.95％，石墨烯0.5％，多壁碳纳米管0.4％，单壁碳纳米管0.5％，电阻率小于2Ω·m粒径45nm-55nm的超级导电碳黑0.7％，导电碳黑2.55％，聚偏氟乙烯1.2％，聚维酮分散剂0.2％。
所述负极片的材料包括按质量百分比计的以下原料：天然石墨93％、电阻率小于2Ω·m粒径45nm-55nm的超级炭黑2％、电导率大于10S/cm的高电导碳纤维1.1％、羧甲基纤维素钠1.3％、丁苯橡胶1.75％、N-甲基吡咯烷酮0.85％。
所述正极片的制备原料的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
所述负极片的制备原料的溶剂为去离子水。
高功率磷酸铁锂启停锂离子电池的制备方法，按以下步骤进行：
(1)制备正极片和负极片，并将两者分别裁切成预定的尺寸；
(2)将裁切好的正极片、负极片分别放置在全自动叠片机上，采用隔膜隔离正极片和负极片，然后将正极片和负极片进行叠片，制成卷芯；
(3)将步骤(2)所得的卷芯焊接上正负极耳，并对焊核压平贴上绝缘胶，而后把卷芯放到冲压好的铝塑膜内进行顶侧封口，并包上保护膜，制成电芯，然后测试电芯短路情况，根据电芯的短路情况，选取不短路的电芯作为合格电芯；
(4)将顶侧封口好的合格电芯插入治具后放入高真空烤箱，将高真空烤箱抽真空至气压小于-100KPa，并在75℃-95℃的恒温恒压条件下烘烤电芯2H，之后向高真空烤箱内充氮至气压为-35MPa—-45MPa5分钟，抽真空、烘烤、充氮气循环实施至电芯中水份含量小于等于200PPM；
(5)向电芯内注入72g-77g电解液，然后对其进行真空密封；
(6)将电芯放置在温度为40℃-50℃的环境下活化24h-48h后，放置到加压化成柜内进行化成，化成温度为40℃-50℃，时间为24h；然后将电芯放在温度25℃-35℃的环境下老化120h，接着对电芯进行电压内阻筛选，筛选出电芯分容单充电压为3.2V-3.25V的电芯放在室温环境下老化120h，制成成品高功率磷酸铁锂启停锂离子电池。
步骤(5)中的各项操作在环境温度为20℃-25℃、露点温度-45℃—-65℃的避免电芯吸水的环境中完成。
制备正极片时，按照正极片材料的配方比称取原料，按以下步骤进行：
(1.11)将聚维酮、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮加入到第一双行星打浆机中，在第一双行星打浆机自转速度为20转/min、公转速度为1500转/min的条件下搅拌1.5h制成胶液；
(1.12)将磷酸铁锂、超级导电碳黑、导电碳黑加入到第二双行星打浆机中，在第二双行星打浆机自转速度为30转/min、公转速度为300转/min的条件下搅拌1h混合均匀，制成干粉；
(1.13)将步骤(1.11)制备好的胶液、壁碳纳米管浆液、石墨烯浆液、N-甲基吡咯烷酮加入到第二双行星打浆机中与干粉混合，在第二双行星打浆机自转速度为45转/min、公转速度为1700转/min的条件下搅拌2h制成浆料；
(1.14)采用高速分散机在转速为3000转/min-4600转/min的条件下，分散步骤(1.13)获得的浆料，直至其粘度达到4500mPa.s-9000mPa.s；
(1.15)将步骤(1.14)所获的粘度达到要求的浆料按照122g/㎡-158g/㎡的表面密度涂覆在12μm-18μm厚的涂碳铝箔上，涂布边缘同步涂上4mm-6mm宽的用于消除了叠片电池正极边缘造成内短路安全隐患的陶瓷浆料，然后烘干制成正极片；
(1.16)将步骤(1.15)所获正极片按照活性物2.0g/mm3-2.2g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的正极片；
(1.17)将步骤(1.16)所获的密实的正极片分切为220mm-230mm宽的成品正极片。
所述正极片的制备步骤(1.11)、(1.13)的搅拌过程要通冷却水，搅拌时需要处于真空气压＜-80KPa的环境中，所述正极片的制备步骤(1.14)中的涂碳铝箔为铝箔表面涂有一层用于改善正负极料和集流体之间的电子导电能力、提升电池功率的高导电涂料碳黑。
制备负极片时，按照负极片的配方比称取原料，按以下步骤进行：
(1.21)将羧甲基纤维素钠、去离子水加入到第三双行星打浆机中，在第三双行星打浆机自转速度为20转/min、公转速度为1500转/min的条件下搅拌1.5h制成胶液；
(1.22)将步骤(1.21)中的胶液、天然石墨、超级炭黑、高电导碳纤维、丁苯橡胶、N-甲基吡咯烷酮入到第四双行星打浆机中，在第四双行星打浆机自转速度为45转/min、公转速度为1500转/min的条件下搅拌2h制成浆料；
(1.23)采用高速分散机在转速为2800转/min-3800转/min的条件下，搅拌地分散步骤(1.22)所获浆料，至浆料粘度达到3500mPa.s-6500mPa.s；
(1.24)将步骤(1.23)所获粘度达到要求的浆料按照70-86g/㎡的面密度将步骤(1.23)制好的浆料涂覆在6μm-9μm厚的铜箔上，烘干制成负极片；
(1.25)将步骤(1.24)所获负极片按照活性物1.2g/mm3-1.35g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的负极片；
(1.26)将步骤(1.25)所获的密实的负极片分切为225mm-235mm宽的成品负极片。
负极片的制备步骤(1.21)、(1.22)的搅拌过程中通冷却水进行冷却且搅拌时抽真空至气压＜-80KPa。
实施例2：
本实施例特点是：
其正极片材料包括按质量百分比计的以下原料：磷酸铁锂95.96％，石墨烯0.2，多壁碳纳米管0.3％，单壁碳纳米管0.2％，超级导电碳黑0.6％，导电碳黑1.64％，聚偏氟乙烯1％，聚维酮分散剂0.1％。
其负极片的材料包括按质量百分比计的以下原料：天然石墨94.2％、超级炭黑1.5％、高电导碳纤维1％、羧甲基纤维素钠1.1％、丁苯橡胶1.5％、N-甲基吡咯烷酮0.7％。
其他与实施例1相同。
实施例3：
本实施例特点是：
其正极片材料包括按质量百分比计的以下原料：磷酸铁锂92.93％，石墨烯0.47％，多壁碳纳米管0.6％，单壁碳纳米管0.5％，超级导电碳黑1％，导电碳黑2.5％，聚偏氟乙烯1.5％，聚维酮分散剂0.5％。
其负极片的材料包括按质量百分比计的以下原料：天然石墨92.6％、超级炭黑2％、高电导碳纤维1.2％、羧甲基纤维素钠1.4％、丁苯橡胶1.9％、N-甲基吡咯烷酮0.9％。
其他与实施例1相同。
本发明的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池安全性能好、材料成本低、放电平台高、比能量高、内阻小、持续放电电流大、瞬间放电电流高、循环性能好,以电池的额定充电电流充电，再以其充电电流的10倍电流进行放电，循环2000次后其容量保持率80％以上电池在低温环境下放电性能好。
本发明的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池制备工艺详尽，能够将所需的材料充分加工，确保材料品质的稳定性，最终出品的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池品质稳定，性能较高。
以上所述仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的适用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池，包括隔膜、电解液、铝塑膜、正极耳、负极耳；其特征在于，还包括正极片和负极片，所述正极片材料包括按质量百分比计的以下原料：磷酸铁锂92.93％-95.96％、石墨烯0.2％-1.2％、多壁碳纳米管0.3％-0.8％、单壁碳纳米管0.2％-0.6％、电阻率小于2Ω·m粒径45nm-55nm的超级导电碳黑0.6％-1.0％、导电碳黑1.6％-3.0％、聚偏氟乙烯1％-2％、聚维酮分散剂0.1％-0.5％。
2.根据权利要求1所述的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池，其特征在于，所述负极片的材料包括按质量百分比计的以下原料：天然石墨92.6％-94.2％、电阻率小于2Ω·m粒径45-55nm的超级炭黑1.5％-2.5％、电导率大于10S/cm的高导电碳纤维1％-1.5％、羧甲基纤维素钠1.1％-1.7％、丁苯橡胶1.5％-2.2％、N-甲基吡咯烷酮0.7％-1.2％。
3.根据权利要求1所述的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池，其特征在于，所述正极片的制备原料的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1或2所述的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池，其特征在于，所述负极片的制备原料的溶剂为去离子水。
5.一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)制备正极片和负极片，并将两者分别裁切成预定的尺寸；
(2)将裁切好的正极片、负极片分别放置在全自动叠片机上，采用隔膜隔离正极片和负极片，然后将正极片和负极片进行叠片，制成卷芯；
(3)将步骤(2)所得的卷芯焊接上正负极耳，并对焊核压平贴上绝缘胶，而后把卷芯放到冲压好的铝塑膜内进行顶侧封口，并包上保护膜，制成电芯，然后测试电芯短路情况，根据电芯的短路情况，选取不短路的电芯作为合格电芯；
(4)将顶侧封口好的合格电芯插入治具后放入高真空烤箱，将高真空烤箱抽真空至气压小于-100KPa，并在75℃-95℃的恒温恒压条件下烘烤电芯2H，之后向高真空烤箱内充氮至气压为-35MPa—-45MPa5分钟，抽真空、烘烤、充氮气循环实施至电芯中水份含量小于等于200PPM；
(5)向电芯内注入72g-77g电解液，然后对其进行真空密封；
(6)将电芯放置在温度为40℃-50℃的环境下活化24h-48h后，放置到加压化成柜内进行化成，化成温度为40℃-50℃，时间为24h；然后将电芯放在温度25℃-35℃的环境下老化120h，接着对电芯进行电压内阻筛选，筛选出电芯分容单充电压为3.2V-3.25V的电芯放在室温环境下老化120h，制成成品高功率磷酸铁锂启停锂离子电池。
6.根据权利要求5所述的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤(5)中的各项操作在环境温度为20℃-25℃、露点温度-45℃—-65℃的避免电芯吸水的环境中完成。
7.根据权利要求5或6所述的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池的制备方法，其特征在于，制备正极片时，按照正极片材料的配方比称取原料，按以下步骤进行：
(1.11)将聚维酮、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮加入到第一双行星打浆机中，在第一双行星打浆机自转速度为20转/min、公转速度为1500转/min的条件下搅拌1.5h制成胶液；
(1.12)将磷酸铁锂、超级导电碳黑、导电碳黑加入到第二双行星打浆机中，在第二双行星打浆机自转速度为30转/min、公转速度为300转/min的条件下搅拌1h混合均匀，制成干粉；
(1.13)将步骤(1.11)制备好的胶液、壁碳纳米管浆液、石墨烯浆液、N-甲基吡咯烷酮加入到第二双行星打浆机中与干粉混合，在第二双行星打浆机自转速度为45转/min、公转速度为1700转/min的条件下搅拌2h制成浆料；
(1.14)采用高速分散机在转速为3000转/min-4600转/min的条件下，分散步骤(1.13)获得的浆料，直至其粘度达到4500mPa.s-9000mPa.s；
(1.15)将步骤(1.14)所获的粘度达到要求的浆料按照122g/㎡-158g/㎡的表面密度涂覆在12μm-18μm厚的涂碳铝箔上，涂布边缘同步涂上4mm-6mm宽的用于消除了叠片电池正极边缘造成内短路安全隐患的陶瓷浆料，然后烘干制成正极片；
(1.16)将步骤(1.15)所获正极片按照活性物2.0g/mm3-2.2g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的正极片；
(1.17)将步骤(1.16)所获的密实的正极片分切为220mm-230mm宽的成品正极片。
8.根据权利要求7所述的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述正极片的制备步骤(1.11)、(1.13)的搅拌过程要通冷却水，搅拌时需要处于真空气压＜-80KPa的环境中，所述正极片的制备步骤(1.14)中的涂碳铝箔为铝箔表面涂有一层用于改善正负极料和集流体之间的电子导电能力、提升电池功率的高导电涂料碳黑。
9.根据权利要求5或6所述的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池的制备方法，其特征在于，制备负极片时，按照负极片的配方比称取原料，按以下步骤进行：
(1.21)将羧甲基纤维素钠、去离子水加入到第三双行星打浆机中，在第三双行星打浆机自转速度为20转/min、公转速度为1500转/min的条件下搅拌1.5h制成胶液；
(1.22)将步骤(1.21)中的胶液、天然石墨、超级炭黑、高电导碳纤维、丁苯橡胶、N-甲基吡咯烷酮入到第四双行星打浆机中，在第四双行星打浆机自转速度为45转/min、公转速度为1500转/min的条件下搅拌2h制成浆料；
(1.23)采用高速分散机在转速为2800转/min-3800转/min的条件下，搅拌地分散步骤(1.22)所获浆料，至浆料粘度达到3500mPa.s-6500mPa.s；
(1.24)将步骤(1.23)所获粘度达到要求的浆料按照70-86g/㎡的面密度将步骤(1.23)制好的浆料涂覆在6μm-9μm厚的铜箔上，烘干制成负极片；
(1.25)将步骤(1.24)所获负极片按照活性物1.2g/mm3-1.35g/mm3的压实密度进行滚压制成密实的负极片；
(1.26)将步骤(1.25)所获的密实的负极片分切为225mm-235mm宽的成品负极片。
10.根据权利要求9所述的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池的制备方法，其特征在于，负极片的制备步骤(1.21)、(1.22)的搅拌过程中通冷却水进行冷却且搅拌时抽真空至气压＜-80KPa。
CN201910904332.5A 2019-09-24 2019-09-24 一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法 Pending CN112635812A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910904332.5A CN112635812A (zh) 2019-09-24 2019-09-24 一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910904332.5A CN112635812A (zh) 2019-09-24 2019-09-24 一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112635812A true CN112635812A (zh) 2021-04-09

Family

ID=75282749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910904332.5A Pending CN112635812A (zh) 2019-09-24 2019-09-24 一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112635812A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113745639A (zh) * 2021-07-23 2021-12-03 天津力神电池股份有限公司 一种48v启停混合动力用锂离子电池及其制备方法

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101183729A (zh) * 2007-12-14 2008-05-21 山东海霸通讯设备有限公司 一种高容量磷酸铁锂动力电池及其制作工艺
CN101436654A (zh) * 2007-11-13 2009-05-20 深圳市慧通天下科技股份有限公司 磷酸铁锂型安全高功率锂离子电池
CN102394312A (zh) * 2011-12-03 2012-03-28 山东精工电子科技有限公司 一种低温改善型磷酸铁锂电池
CN103545559A (zh) * 2013-10-08 2014-01-29 宁德新能源科技有限公司 一种叠片式锂离子电池
CN103985837A (zh) * 2014-05-30 2014-08-13 合肥国轩高科动力能源股份公司 锂离子电池电极浆料的制备工艺
CN104577012A (zh) * 2014-12-29 2015-04-29 山东精工电子科技有限公司 一种倍率循环改善型磷酸铁锂电池及其制备方法
CN105932282A (zh) * 2016-06-08 2016-09-07 湖南锂顺能源科技有限公司 一种锂离子电池及其制备方法
CN106025186A (zh) * 2016-07-28 2016-10-12 广西卓能新能源科技有限公司 一种锂离子电池及其制备方法
CN106410207A (zh) * 2016-07-29 2017-02-15 山东玉皇新能源科技有限公司 一种可实现快速充放电的石墨烯磷酸铁锂锂离子电池及其制造方法
CN107086287A (zh) * 2017-03-27 2017-08-22 湖北猛狮新能源科技有限公司 一种高倍率锂离子电池的制备方法
CN108400333A (zh) * 2018-01-19 2018-08-14 广西卓能新能源科技有限公司 一种高能量锂离子电池及其制备方法
CN108511788A (zh) * 2018-03-29 2018-09-07 东莞市智盈新能源有限公司 一种高倍率三元体系启停锂离子电池及其制备方法
CN109065818A (zh) * 2018-06-28 2018-12-21 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种低短路率锂离子动力电池极片及其制备方法
CN109360990A (zh) * 2018-12-03 2019-02-19 重庆市典盈新材料科技有限公司 一种磷酸铁锂电芯正极导电剂浆料及其制备方法
CN109742322A (zh) * 2018-12-05 2019-05-10 江苏海四达电源股份有限公司 一种高功率磷酸铁锂电池及其制备方法
CN110224169A (zh) * 2018-03-01 2019-09-10 安普瑞斯（南京）有限公司 一种高能量密度锂离子电池

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101436654A (zh) * 2007-11-13 2009-05-20 深圳市慧通天下科技股份有限公司 磷酸铁锂型安全高功率锂离子电池
CN101183729A (zh) * 2007-12-14 2008-05-21 山东海霸通讯设备有限公司 一种高容量磷酸铁锂动力电池及其制作工艺
CN102394312A (zh) * 2011-12-03 2012-03-28 山东精工电子科技有限公司 一种低温改善型磷酸铁锂电池
CN103545559A (zh) * 2013-10-08 2014-01-29 宁德新能源科技有限公司 一种叠片式锂离子电池
CN103985837A (zh) * 2014-05-30 2014-08-13 合肥国轩高科动力能源股份公司 锂离子电池电极浆料的制备工艺
CN104577012A (zh) * 2014-12-29 2015-04-29 山东精工电子科技有限公司 一种倍率循环改善型磷酸铁锂电池及其制备方法
CN105932282A (zh) * 2016-06-08 2016-09-07 湖南锂顺能源科技有限公司 一种锂离子电池及其制备方法
CN106025186A (zh) * 2016-07-28 2016-10-12 广西卓能新能源科技有限公司 一种锂离子电池及其制备方法
CN106410207A (zh) * 2016-07-29 2017-02-15 山东玉皇新能源科技有限公司 一种可实现快速充放电的石墨烯磷酸铁锂锂离子电池及其制造方法
CN107086287A (zh) * 2017-03-27 2017-08-22 湖北猛狮新能源科技有限公司 一种高倍率锂离子电池的制备方法
CN108400333A (zh) * 2018-01-19 2018-08-14 广西卓能新能源科技有限公司 一种高能量锂离子电池及其制备方法
CN110224169A (zh) * 2018-03-01 2019-09-10 安普瑞斯（南京）有限公司 一种高能量密度锂离子电池
CN108511788A (zh) * 2018-03-29 2018-09-07 东莞市智盈新能源有限公司 一种高倍率三元体系启停锂离子电池及其制备方法
CN109065818A (zh) * 2018-06-28 2018-12-21 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种低短路率锂离子动力电池极片及其制备方法
CN109360990A (zh) * 2018-12-03 2019-02-19 重庆市典盈新材料科技有限公司 一种磷酸铁锂电芯正极导电剂浆料及其制备方法
CN109742322A (zh) * 2018-12-05 2019-05-10 江苏海四达电源股份有限公司 一种高功率磷酸铁锂电池及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113745639A (zh) * 2021-07-23 2021-12-03 天津力神电池股份有限公司 一种48v启停混合动力用锂离子电池及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10727489B2 (en) Anode slurry for lithium ion battery
CN110010903B (zh) 正极极片及电池
CN104157920B (zh) 一种用于高能量密度锂离子电池的化成方法
CN109119592B (zh) 一种钛酸锂负极极片、制备方法及钛酸锂电池
CN109244386B (zh) 一种高能量含硅锂电池及制备方法
WO2016202169A2 (zh) 一种高能量密度锂离子电池
CN111653732A (zh) 一种正极材料、正极极片及锂离子电池
WO2016202168A1 (zh) 一种锂离子电池正极浆料及其制备方法
CN113066962B (zh) 含硅负极片和高能量密度电池
CN115566255B (zh) 一种二次电池及用电设备
CN115472898B (zh) 一种二次电池及用电设备
CN104916868A (zh) 一种圆柱形锂离子动力电池及其制作工艺
WO2018233327A1 (zh) 一种具有高倍率性能锂离子电池及其制备方法
CN112599840A (zh) 一种高倍率高比能量锂离子电池及其制备方法
CN110649265B (zh) 一种导电剂材料、电池极片及应用
CN110190258B (zh) 硅碳复合材料水性复合浆料及其制备方法、锂离子电池
CN113270579A (zh) 一种锂离子电池负极片、电池及其制备方法
CN112635812A (zh) 一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法
CN116387447A (zh) 一种锂离子电池快充负极片、电化学装置及电子装置
CN110690428A (zh) 高倍率磷酸铁锂复合材料、正极极片、锂离子电池
CN113299919B (zh) 一种正极极片及包括该正极极片的锂离子电池
CN115036458B (zh) 一种锂离子电池
CN111509189A (zh) 一种正极极片及锂离子电池
CN110429348B (zh) 一种稳定性高的锂电芯制备方法
CN108400375A (zh) 一种21700高能量锂离子电池及其制备方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210409

RJ01 Rejection of invention patent application after publication