CN114361410A - 快充锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快充锂电池，其负极片包括：多孔铜箔；浆料层，其设在多孔铜箔的两侧，浆料层包括第一负极层、第二负极层和第三负极层；浆料层的涂法为：S1、取石墨颗粒、聚苯胺‑碳纳米管颗粒、粘结剂、导电剂和溶剂混合制成第一浆料，将第一浆料涂在多孔铜箔的两侧烘干压实得第一负极层；S2、取石墨‑硬碳颗粒、粘结剂、导电剂和溶剂混合制成第二浆料，将第二浆料涂在第一负极层的外侧形成第二负极层；S3、取石墨‑硬碳‑碳纳米管颗粒、粘结剂、导电剂和溶剂混合得第三浆料，将第三浆料涂在第二负极层的外侧得第三负极层。本发明通过改进浆料层的组成，提高导电性，以及提高充电速率，实现了锂电池的快充功能。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域。更具体地说，本发明涉及一种快充锂电池。
背景技术
锂电池具有能量密度高、寿命长、自放电小等优点，应用在生活的各个方面，例如数码产品、电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车等工具上，但是目前的锂电池仍然存在充电时间长，较耗时的问题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种快充锂电池，通过改进浆料层的组成，提高导电性，以及提高充电速率，降低锂电池的充电时间，从而实现锂电池的快充功能。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种活快充锂电池，包括负极片，所述负极片包括：
多孔铜箔；
浆料层，其设置在所述多孔铜箔的两侧面，所述浆料层由内至外依次包括第一负极层、第二负极层和第三负极层；
其中，所述浆料层的涂覆方法具体包括以下步骤：
S1、取石墨颗粒、聚苯胺-碳纳米管颗粒、粘结剂、导电剂和溶剂，混合制成第一浆料，将制备好的所述第一浆料均匀的涂覆在所述多孔铜箔的两侧面，烘干，压实，形成所述第一负极层；
S2、取石墨-硬碳颗粒、粘结剂、导电剂和溶剂，混合制成第二浆料，将制备好的所述第二浆料均匀的涂覆在所述第一负极层的外侧，形成所述第二负极层；
S3、取石墨-硬碳-碳纳米管颗粒、粘结剂、导电剂和溶剂，混合制成第三浆料，将制备好的所述第三浆料均匀的涂敷在所述第二负极层的外侧，形成所述第三负极层，即得到所述浆料层。
优选的是，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶，所述溶剂为水，所述导电剂为聚苯胺和导电炭黑。
优选的是，步骤S1中所述聚苯胺-碳纳米管颗粒的制备方法包括以下具体步骤：
S1a、取碳纳米管，将所述碳纳米管分散在水中，得到碳纳米管分散液；
S1b、取苯胺，将所述苯胺分散在水中，得到苯胺分散液；
S1c、向所述碳纳米管分散液中加入过硫酸铵溶液混合均匀，再加入所述苯胺分散液，充分反应，得反应液；
S1d、将所述反应液依次用乙醇和水清洗，得反应产物，将所述反应产物干燥，得到所需的聚苯胺-碳纳米管颗粒。
优选的是，所述第一负极层的厚度为5μm。
优选的是，步骤S2中所述石墨-硬碳颗粒的制备方法包括以下具体步骤：
S2a、取微晶石墨，将所述微晶石墨球磨处理，得到微晶石墨粉末；
S2c、将所述微晶石墨粉末经过化学插层处理后，进行膨胀处理，得到膨胀微晶石墨；
S2d、将所述膨胀微晶石墨采用树脂碳源包覆后，进行碳化处理，得到所需的石墨-硬碳颗粒。
优选的是，所述第二负极层的厚度为15μm。
优选的是，步骤S3中，所述石墨-硬碳-碳纳米管颗粒在制备时，取石墨-硬碳颗粒和碳纳米管颗粒放入球磨机中，球磨10-12小时，得到包覆材料，所述包覆材料即为所述石墨-硬碳-碳纳米管颗粒；
其中，所述碳纳米管与所述石墨-硬碳颗粒的重量比为4:6。
优选的是，所述第三负极层的厚度为10μm。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明在第一负极层内加入了聚苯胺-碳纳米管颗粒，加入的聚苯胺-碳纳米管颗粒提高了锂电池的倍率性能，同时由于聚苯胺-碳纳米管颗粒具有很好的粘附性，增强了第一负极层与铜箔之间的粘结性，同时也提高了第二负极层与第一负极层之间的粘结性；第二负极层中含有石墨-硬碳颗粒，石墨-硬碳颗粒相比于石墨具有快速嵌入锂离子的能力，能够提高锂电池的快充能力；第三负极层中含有石墨-硬碳-碳纳米管颗粒，在石墨-硬碳外面包覆的碳纳米管颗粒对内部的石墨-硬碳具有一定的保护作用，提高了其内部石墨-硬碳的稳定性，同时将石墨-硬碳-碳纳米管颗粒放置在最外层，能够对第二负极层起到一定的缓冲作用，降低在多次充放电后石墨-硬碳被损害的程度，即本发明通过改进浆料层的组成，提高导电性，以及提高充电速率，降低锂电池的充电时间，从而实现锂电池的快充功能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
<实施例1>
快充锂电池包括负极片，负极片包括：
多孔铜箔；
浆料层，其设置在所述多孔铜箔的两侧面，所述浆料层由内至外依次包括第一负极层、第二负极层和第三负极层；
其中，所述浆料层的涂覆方法具体包括以下步骤：
S1、取石墨颗粒、聚苯胺-碳纳米管颗粒、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶、聚苯胺和导电炭黑、水混合制成第一浆料，将制备好的第一浆料均匀的涂覆在所述多孔铜箔的两侧面，烘干、压实，形成厚度为5μm的第一负极层；
S2、取石墨-硬碳颗粒、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶、聚苯胺和导电炭黑、水混合制成第二浆料，将制备好的所述第二浆料均匀的涂覆在所述第一负极层的外侧，形成厚度为15μm的第二负极层；
S3、取石墨-硬碳-碳纳米管颗粒、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶、聚苯胺和导电炭、水混合制成第三浆料，将制备好的所述第三浆料均匀的涂敷在所述第二负极层的外侧，形成厚度10μm第三负极层，即得到所述浆料层。
<实施例2>
快充锂电池包括负极片，负极片包括：
多孔铜箔；
浆料层，其设置在所述多孔铜箔的两侧面，所述浆料层由内至外依次包括第一负极层、第二负极层和第三负极层；
所述浆料层的涂覆方法与实施例1相同，其中，聚苯胺-碳纳米管颗粒、石墨-硬碳颗粒和石墨-硬碳-碳纳米管颗粒的制备方法具体如下：
1、聚苯胺-碳纳米管颗粒的制备方法具体为：
S1a、取碳纳米管，将所述碳纳米管分散在水中，得到碳纳米管分散液；
S1b、取苯胺，将所述苯胺分散在水中，得到苯胺分散液；
S1c、向所述碳纳米管分散液中加入过硫酸铵溶液混合均匀，再加入所述苯胺分散液，充分反应，得反应液；
S1d、将所述反应液依次用乙醇和水清洗，得反应产物，将所述反应产物干燥，得到所需的聚苯胺-碳纳米管颗粒。
2、石墨-硬碳颗粒的制备方法具体为：
S2a、取微晶石墨，将所述微晶石墨球磨处理，得到微晶石墨粉末；
S2c、将所述微晶石墨粉末经过化学插层处理后，进行膨胀处理，得到膨胀微晶石墨；
S2d、将所述膨胀微晶石墨采用树脂碳源包覆后，进行碳化处理，得到所需的石墨-硬碳颗粒。
3、石墨-硬碳-碳纳米管颗粒在制备时，取石墨-硬碳颗粒和碳纳米管颗粒放入球磨机中，球磨10-12小时，得到包覆材料，所述包覆材料即为所述石墨-硬碳-碳纳米管颗粒；
<对比例1>
浆料层不包括第二负极层和第三负极层，第一负极层的厚度为30μm，其余参数与实施例2完全相同，工艺过程也完全相同。
<对比例2>
浆料层不包括第三负极层，第二负极层的厚度为25μm，其余与参数与实施例2完全相同，工艺过程也完全相同。
<对比例3>
浆料层不包括第二负极层，第三负极层的厚度为25μm，其余与参数与实施例2完全相同，工艺过程也完全相同。
使用实施例2、对比例1、对比例2和对比例3的方法分别制得负极片，将LiNixCoyMnzO2、导电炭黑、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮混合，制得正极浆料，将正极浆料涂布于集流体铝箔上，干燥，压实，制得正极片。将正极片、负极片、以及隔膜采用卷绕的方式卷绕成电芯，将电芯放入电池壳内，在真空条件下烘烤30小时，装配、注三元电解液、化成、分容，形成锂电池，标称容量为20000mAh。对锂电池分别采用2C，5C及10C充电倍率(1C放电)进行循环寿命测试，记录100次循环后容量保持率，结果见表1。
表1
由表1可知，在2C充电倍率循环100次，实施例2相比于对比例1﹑对比例2及对比例3，容量保持率虽高，但差距不大；随着充电倍率增大至5C及10C，100次循环后，实施例2相比于对比例1﹑对比例2及对比例3，容量保持率明显更高且差距越来越大。实施例2表现出更优异的大倍率快充性能。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (8)
1.快充锂电池，包括负极片，其特征在于，所述负极片包括：
多孔铜箔；
浆料层，其设置在所述多孔铜箔的两侧面，所述浆料层由内至外依次包括第一负极层、第二负极层和第三负极层；
其中，所述浆料层的涂覆方法具体包括以下步骤：
S1、取石墨颗粒、聚苯胺-碳纳米管颗粒、粘结剂、导电剂和溶剂，混合制成第一浆料，将制备好的所述第一浆料均匀的涂覆在所述多孔铜箔的两侧面，烘干，压实，形成所述第一负极层；
S2、取石墨-硬碳颗粒、粘结剂、导电剂和溶剂，混合制成第二浆料，将制备好的所述第二浆料均匀的涂覆在所述第一负极层的外侧，形成所述第二负极层；
S3、取石墨-硬碳-碳纳米管颗粒、粘结剂、导电剂和溶剂，混合制成第三浆料，将制备好的所述第三浆料均匀的涂敷在所述第二负极层的外侧，形成所述第三负极层，即得到所述浆料层。
2.如权利要求1所述的快充锂电池，其特征在于，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶，所述溶剂为水，所述导电剂为聚苯胺和导电炭黑。
3.如权利要求1所述的快充锂电池，其特征在于，步骤S1中所述聚苯胺-碳纳米管颗粒的制备方法包括以下具体步骤：
S1a、取碳纳米管，将所述碳纳米管分散在水中，得到碳纳米管分散液；
S1b、取苯胺，将所述苯胺分散在水中，得到苯胺分散液；
S1c、向所述碳纳米管分散液中加入过硫酸铵溶液混合均匀，再加入所述苯胺分散液，充分反应，得反应液；
S1d、将所述反应液依次用乙醇和水清洗，得反应产物，将所述反应产物干燥，得到所需的聚苯胺-碳纳米管颗粒。
4.如权利要求3所述的快充锂电池，其特征在于，所述第一负极层的厚度为5μm。
5.如权利要求1所述的快充锂电池，其特征在于，步骤S2中所述石墨-硬碳颗粒的制备方法包括以下具体步骤：
S2a、取微晶石墨，将所述微晶石墨球磨处理，得到微晶石墨粉末；
S2c、将所述微晶石墨粉末经过化学插层处理后，进行膨胀处理，得到膨胀微晶石墨；
S2d、将所述膨胀微晶石墨采用树脂碳源包覆后，进行碳化处理，得到所需的石墨-硬碳颗粒。
6.如权利要求5所述的快充锂电池，其特征在于，所述第二负极层的厚度为15μm。
7.如权利要求6所述的快充锂电池，其特征在于，步骤S3中，所述石墨-硬碳-碳纳米管颗粒在制备时，取石墨-硬碳颗粒和碳纳米管颗粒放入球磨机中，球磨10-12小时，得到包覆材料，所述包覆材料即为所述石墨-硬碳-碳纳米管颗粒；
其中，所述碳纳米管与所述石墨-硬碳颗粒的重量比为4:6。
8.如权利要求7所述的快充锂电池，其特征在于，所述第三负极层的厚度为10μm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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