CN113013406A - 一种高功率软包电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高功率软包电池及其制备方法，高功率软包电池包括铝塑复合膜壳体，设置在铝塑复合膜壳体内的复合电池芯，所述铝塑复合膜壳体内封装电解液，复合电池芯由正极片、负极片以及隔膜层叠而成，正极片采用铝极耳作为外露极耳，负极片采用铜镀镍极耳作为外露极耳。正极片由涂碳铝箔以及涂设在涂碳铝箔上的正极活性物质组成；负极片由铜箔以及凃设在铜箔上的负极活性物质。将制备好的正，负极片与隔膜卷绕成裸体电芯，再通过热封工艺采用铝塑膜将电芯封装，然后经过高温真空烘烤去除电池中的水分，再注入电解液制成电芯，电池通过真空封口，得到目标电池。该电池结构采用的正极活性物质和负极活性物质具有稳定性好，倍率性能佳的特点。

Description

一种高功率软包电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池加工领域，尤其是涉及一种高功率软包电池及其制备方法。
背景技术
锂离子电池是目前市场上综合性能最好的电池体系。相较于其它几种二次电池，如铅酸电池、镍铬电池以及金属氢化物镍电池等，锂离子电池具有成本低、能量密度高等优点，因此被广泛应用于手机、数码相机和笔记本电脑等便携式电子设备。
近年来，锂离子二次电池，应用越来越广泛，特别是高功率充放电领域，如：汽车启动电源，无人机，电动叉车，需要大倍率充放电，而常规的设计和材料，往往倍率性能不佳。不支持大倍率充放电，而且大倍率充放电，电池温度就高，从而容易导致电池热反应，易发安全事故，且影响电池寿命。
例如，申请号为202011409995.9，专利名称为一种正极片及其制备方法和锂离子电池的发明专利，制备方法包括以下步骤：(1)将导电剂复合正极材料、粘结剂和溶剂混合，得到正极浆料；(2)将步骤(1)所述正极浆料涂布在集流体表面，冷压处理，得到所述正极片；步骤(1)所述导电剂复合正极材料包括核心和包覆在核心表面的碳层，所述核心包括正极活性材料和分散在所述正极活性材料表面的导电剂。该专利方法对应加工的电池结构虽然具备一定的稳定性，但是，其容量保持率以及电池热反应的稳定性还有待进一步提高，电池正极片的正极活性物质以及负极片的负极活性物质的稳定性决定了电池的实际容量保持率、电池热反应的稳定性，本专利基于现有的技术问题，对电池的正负极片的涂料以及对应的结构进行改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种高功率软包电池及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高功率软包电池，包括铝塑复合膜壳体，设置在铝塑复合膜壳体内的复合电池芯，所述铝塑复合膜壳体内封装电解液，复合电池芯由正极片、负极片以及隔膜层叠而成，正极片采用铝极耳作为外露极耳，负极片采用铜镀镍极耳作为外露极耳。
进一步，所述正极片由涂碳铝箔以及涂设在涂碳铝箔上的正极活性物质组成。
进一步，所述负极片由铜箔以及凃设在铜箔上的负极活性物质。
进一步，所述正极活性物质由钴酸锂小颗粒和三元正极材料二次小颗粒组成，钴酸锂小颗粒的D50大小为3-5um，三元正极材料二次小颗粒的D50大小为4-6um。
进一步，所述负极活性物质为球形硬碳、软碳或者两者的混合物。
一种高功率软包电池的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备正极片和负极片；
S2、通过正极片、负极片与隔膜组装成电芯，并与铝塑复合膜壳体装配形成电池。
进一步，正极片的制备方法为：选用钴酸锂小颗粒和三元正极材料二次小颗粒进行混合，采用NMPN-甲基-2吡咯烷酮将粘接剂溶解，制备成胶液, 再将导电剂加入胶液中，高速分散后，再加入正极活性物质抽真空,搅拌6-8h后，制备成浆料，将浆料均匀的涂覆在涂碳铝箔上，制作成正极片。
进一步，负极片的制备方法为：采用丙烯腈多元共聚物作为水性连接剂，按一定比例用去离子水稀释搅拌后加入分散剂CMC，搅拌分散后，加入导电剂，搅拌分散后加入负极活性物质，搅拌6-8h后，制备成浆料，将浆料均匀的涂覆在铜箔上，制作成负极片。
进一步，电池组装加工时，组装方法为：正极片的正极使用铝极耳作为外露极耳，负极片的负极使用铜镀镍极耳作为外露极耳，将制备好的正，负极片与隔膜卷绕成裸体电芯，再通过热封工艺采用铝塑膜将电芯封装，然后经过高温真空烘烤去除电池中的水分，再注入电解液制成电芯，电池通过真空封口，得到目标电池。
进一步，所述导电剂为碳纳米管CNT，超导电炭黑S-P, 锂电池导电剂KS-6中的一种或者多种。
本发明的有益效果为：该电池结构采用的正极活性物质和负极活性物质具有稳定性好，倍率性能佳的特点，涂设正极活性物质的正极片、涂设负极活性物质的负极片组装形成的电池支持大倍率充放电，充放电的过程中，电池温度变化小，不易发热，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的复合电池芯的结构示意图；
图3为本发明正极片的结构示意图；
图4为本发明负极片的结构示意图；
图5为本发明容量保持率的检测效果图；
图6为本发明在-10度情况下低温充放电循环的容量保持率的检测效果图。
具体实施方式
如图1至图4所示，一种高功率软包电池，包括铝塑复合膜壳体1，设置在铝塑复合膜壳体1内的复合电池芯2，铝塑复合膜壳体1内封装电解液，复合电池芯2由正极片3、负极片4以及隔膜5层叠而成，正极片3采用铝极耳6作为外露极耳，负极片4采用铜镀镍极耳7作为外露极耳。
其中，正极片3由涂碳铝箔以及涂设在涂碳铝箔上的正极活性物质组成。负极片4由铜箔以及凃设在铜箔上的负极活性物质。
进一步，正极活性物质由钴酸锂小颗粒和三元正极材料（NCM111）二次小颗粒组成，其中，钴酸锂小颗粒的D50大小为3-5um，三元正极材料二次小颗粒的D50大小为4-6um。负极活性物质为球形硬碳、软碳或者两者的混合物。
该高功率软包电池的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备正极片3和负极片4；
S2、通过正极片3、负极片4与隔膜5组装成电芯，并与铝塑复合膜壳体1装配形成电池。
正极片3的制备方法为：选用钴酸锂小颗粒和三元正极材料二次小颗粒进行混合，采用NMPN-甲基-2吡咯烷酮将粘接剂溶解，制备成胶液, 再将导电剂加入胶液中，高速分散后，再加入正极活性物质抽真空,搅拌6-8h后，制备成浆料，将浆料均匀的涂覆在涂碳铝箔上，制作成正极片。
负极片4的制备方法为：采用丙烯腈多元共聚物作为水性连接剂，按一定比例用去离子水稀释搅拌后加入分散剂CMC，搅拌分散后，加入导电剂，搅拌分散后加入负极活性物质，搅拌6-8h后，制备成浆料，将浆料均匀的涂覆在铜箔上，制作成负极片。
导电剂为碳纳米管CNT，超导电炭黑S-P, 锂电池导电剂KS-6中的一种或者多种。
电池组装加工时，组装方法为：正极片的正极使用铝极耳作为外露极耳，负极片的负极使用铜镀镍极耳作为外露极耳，将制备好的正，负极片与隔膜卷绕成裸体电芯，再通过热封工艺采用铝塑膜将电芯封装，然后经过高温真空烘烤去除电池中的水分，再注入电解液制成电芯，电池通过真空封口，得到目标电池。
本实施例中，小颗粒钴酸锂和二次小颗粒NCM111，具有优异的倍率性能，循环性能稳定，粘接剂为聚偏氟乙烯PVDF5130或者聚偏氟乙烯PVDF900，用NMP(N-甲基-2吡咯烷酮)将PVDF溶解，制备成胶液, 在将导电剂加入胶液中，高速分散后，再加入正极活性物质（LCO： NCM111）抽真空,搅拌6-8h后，制备成浆料。将浆料均匀的涂覆在涂碳铝箔上，涂碳铝箔具有良好的导电性能，低阻抗，根据电池的型号，制作成正极片，正极使用铝极耳作为外露极耳；
负极活性物质选用球形硬碳或软碳，两者混合，硬碳相比于人造石墨，层间距大，结构为多取向性，能够实现大倍率充放电，可两面嵌锂，大倍率充电时，层间距大和两面嵌锂，嵌锂速度快，不易析锂，安全性能更高，导电剂为：s-p，VGCF,分散剂为：CMC(30000A),粘接剂选用：丙烯腈多元共聚物（水性连接剂）LA133或LA136D,先将水性连接剂，按一定比例用去离子水稀释搅拌后加入分散剂CMC，搅拌分散后，加入导电剂s-p，搅拌分散后加入负极材料，搅拌6-8h后，制备成浆料，（水性连接剂）：自带悬浮功能，有良好的耐剪切力，相较于SBR不易破乳，极片阻抗更低，保液量更高，具有优异的倍率性能和优异的循环性能。
如图5，图6所示，组装完成后的电池在进行容量保持率检测时，其容量保持率80%以上。
该电池结构采用的正极活性物质和负极活性物质具有稳定性好，倍率性能佳的特点，涂设正极活性物质的正极片、涂设负极活性物质的负极片组装形成的电池支持大倍率充放电，充放电的过程中，电池温度变化小，不易发热，使用寿命长。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种高功率软包电池，包括铝塑复合膜壳体，设置在铝塑复合膜壳体内的复合电池芯，其特征在于，所述铝塑复合膜壳体内封装电解液，复合电池芯由正极片、负极片以及隔膜层叠而成，正极片采用铝极耳作为外露极耳，负极片采用铜镀镍极耳作为外露极耳。
2.根据权利要求1所述的一种高功率软包电池，其特征在于，所述正极片由涂碳铝箔以及涂设在涂碳铝箔上的正极活性物质组成。
3.根据权利要求1所述的一种高功率软包电池，其特征在于，所述负极片由铜箔以及凃设在铜箔上的负极活性物质。
4.根据权利要求2所述的一种高功率软包电池，其特征在于，所述正极活性物质由钴酸锂小颗粒和三元正极材料二次小颗粒组成，钴酸锂小颗粒的D50大小为3-5um，三元正极材料二次小颗粒的D50大小为4-6um。
5.根据权利要求3所述的一种高功率软包电池，其特征在于，所述负极活性物质为球形硬碳、软碳或者两者的混合物。
6.一种高功率软包电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备正极片和负极片；
S2、通过正极片、负极片与隔膜组装成电芯，并与铝塑复合膜壳体装配形成电池。
7.根据权利要求6所述的一种高功率软包电池的制备方法，其特征在于，正极片的制备方法为：选用钴酸锂小颗粒和三元正极材料二次小颗粒进行混合，采用NMPN-甲基-2吡咯烷酮将粘接剂溶解，制备成胶液, 再将导电剂加入胶液中，高速分散后，再加入正极活性物质抽真空,搅拌6-8h后，制备成浆料，将浆料均匀的涂覆在涂碳铝箔上，制作成正极片。
8.根据权利要求7所述的一种高功率软包电池的制备方法，其特征在于，负极片的制备方法为：采用丙烯腈多元共聚物作为水性连接剂，按一定比例用去离子水稀释搅拌后加入分散剂CMC，搅拌分散后，加入导电剂，搅拌分散后加入负极活性物质，搅拌6-8h后，制备成浆料，将浆料均匀的涂覆在铜箔上，制作成负极片。
9.根据权利要求8所述的一种高功率软包电池的制备方法，其特征在于，电池组装加工时，组装方法为：正极片的正极使用铝极耳作为外露极耳，负极片的负极使用铜镀镍极耳作为外露极耳，将制备好的正，负极片与隔膜卷绕成裸体电芯，再通过热封工艺采用铝塑膜将电芯封装，然后经过高温真空烘烤去除电池中的水分，再注入电解液制成电芯，电池通过真空封口，得到目标电池。
10.根据权利要求8所述的一种高功率软包电池的制备方法，其特征在于，所述导电剂为碳纳米管CNT，超导电炭黑S-P, 锂电池导电剂KS-6中的一种或者多种。
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