发明内容
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:高密度硅锂钽电池制作工艺方法,包括步骤有,S1制备正极片,通过激光在钴酸锂基材表面喷涂钽氧化物,喷涂钽氧化物过程中控制均匀喷涂,所述的钴酸锂基材在制备之中使用钴酸锂与NCM三元材料制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压,最后再切割;S2制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压,最后再切割;S3然后使用硅锗半导体做隔膜的材料;S4然后将正极片、负极片、隔膜与电解质叠层制作单体电池并在外表面覆膜。
优选地,所述的通过激光在钴酸锂基材表面喷涂钽氧化物过程中控制均匀喷涂,具体为,喷涂的过程中配置间隔的时间和单次喷涂的时间以提高电池能量密度性能。
优选地所述的“制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压”过程中同时配置高温固化的温度大小、加压的压强大小。
优选地所述的“通过激光在钴酸锂基材表面喷涂钽氧化物”具体喷涂的过程中配置间隔的时间和单次喷涂的时间,同时地,所述的“制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压”过程中同时配置高温固化的温度大小、加压的压强大小,以提高电池的综合性能。
优选所述的“通过激光在钴酸锂基材表面喷涂钽氧化物”具体喷涂的过程中配置间隔的时间和单次喷涂的时间,同时地,所述的“制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压”过程中同时配置高温固化的温度大小、加压的压强大小,具体的,首先统计若干个喷涂周期中每一个周期间隔的时间和单次喷涂的时间的组合,每一个间隔的时间和单次喷涂的时间的组合通过变量t表征,t为时间变量;然后统计若干个制备负极片中的温度数值、压强数值,其中的温度数值通过变量w表征,w为温度变量,其中的压强数值通过变量p表征,p为压强变量,然后建立电池的能量密度数值、充放电时间比、自放电比率三种要素分别占确定权值的电池综合性能评测参数Q;
然后计算影响函数,即,通过计算并拟合时间变量t对电池综合性能评测参数Q的第一影响函数;通过计算并拟合温度变量w对电池综合性能评测参数Q的第二影响函数;通过计算并拟合压强变量p对电池综合性能评测参数Q的第三影响函数;
再然后计算卷积数,即,计算第一影响函数、第二影响函数的卷积,计算第一影响函数、第三影响函数的卷积,然后遍历的确定至少一组t、w、p,当该确定的一组t、w、p参与计算影响函数、计算卷积数,两个卷积数值都满足阈值则以该确定的一组t、w、p作为实际的配置参数并且完成“通过激光在钴酸锂基材表面喷涂钽氧化物”、“制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压”。
本发明还公开使用前述的工艺方法制备的高密度硅锂钽电池。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:本发明可以提高电池能量密度性能,尤其通过配置时间变量、温度变量和压强变量,本发明能够同时确定电池的能量密度数值、充放电时间比、自放电比率三种要素均达到较优的参数,且电池综合性能评测参数达到最佳。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
在具体实施中,如图1,本发明公开了高密度硅锂钽电池制作工艺方法,包括步骤有:
S1制备正极片,通过激光在钴酸锂基材表面喷涂钽氧化物,喷涂钽氧化物过程中控制均匀喷涂,所述的钴酸锂基材在制备之中使用钴酸锂与NCM三元材料制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压,最后再切割;S2制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压,最后再切割;S3然后使用硅锗半导体做隔膜的材料;S4然后将正极片、负极片、隔膜与电解质叠层制作单体电池并在外表面覆膜。
本发明相当于公开了使用上述的高密度硅锂钽电池制作工艺方法的高密度硅锂钽电池。
本发明方法制作的高密度硅锂钽电池可以明显提高电池能量密度性能。
优选地,所述的通过激光在钴酸锂基材表面喷涂钽氧化物过程中控制均匀喷涂,具体为,喷涂的过程中配置间隔的时间和单次喷涂的时间以提高电池能量密度性能。
优选地,所述的“制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压”过程中同时配置高温固化的温度大小、加压的压强大小。
优选地,所述的“通过激光在钴酸锂基材表面喷涂钽氧化物”具体喷涂的过程中配置间隔的时间和单次喷涂的时间,同时地,所述的“制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压”过程中同时配置高温固化的温度大小、加压的压强大小,以提高电池的综合性能。
优选地,所述的“通过激光在钴酸锂基材表面喷涂钽氧化物”具体喷涂的过程中配置间隔的时间和单次喷涂的时间,同时地,所述的“制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压”过程中同时配置高温固化的温度大小、加压的压强大小,具体的,首先统计若干个喷涂周期中每一个周期间隔的时间和单次喷涂的时间的组合,每一个间隔的时间和单次喷涂的时间的组合通过变量t表征,t为时间变量;然后统计若干个制备负极片中的温度数值、压强数值,其中的温度数值通过变量w表征,w为温度变量,其中的压强数值通过变量p表征,p为压强变量,然后建立电池的能量密度数值、充放电时间比、自放电比率三种要素分别占确定权值的电池综合性能评测参数Q;
然后计算影响函数,即,通过计算并拟合时间变量t对电池综合性能评测参数Q的第一影响函数;通过计算并拟合温度变量w对电池综合性能评测参数Q的第二影响函数;通过计算并拟合压强变量p对电池综合性能评测参数Q的第三影响函数;
再然后计算卷积数,即,计算第一影响函数、第二影响函数的卷积,计算第一影响函数、第三影响函数的卷积,然后遍历的确定至少一组t、w、p,当该确定的一组t、w、p参与计算影响函数、计算卷积数,两个卷积数值都满足阈值则以该确定的一组t、w、p作为实际的配置参数并且完成“通过激光在钴酸锂基材表面喷涂钽氧化物”、“制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压”。
本发明方法制作的高密度硅锂钽电池可以明显提高电池能量密度性能,尤其通过配置时间变量、温度变量和压强变量,本发明能够同时确定电池的能量密度数值、充放电时间比、自放电比率三种要素均达到较优的参数,且电池综合性能评测参数达到最佳。
一种具体的优选方法中,本发明公开了高密度硅锂钽电池制作工艺方法,包括步骤有:
步骤,S1中制备正极片,通过激光在钴酸锂基材表面喷涂钽氧化物,喷涂钽氧化物过程中控制均匀喷涂,具体为,喷涂的过程中配置间隔的时间和单次喷涂的时间以提高电池能量密度性能,所述的钴酸锂基材在制备之中使用钴酸锂与NCM三元材料制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压,最后再切割;
步骤,S2中制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压,最后再切割;所述的“制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压”过程中同时配置高温固化的温度大小、加压的压强大小;具体喷涂的过程中配置间隔的时间和单次喷涂的时间,同时地,所述的“制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压”过程中同时配置高温固化的温度大小、加压的压强大小,以提高电池的综合性能;首先统计若干个喷涂周期中每一个周期间隔的时间和单次喷涂的时间的组合,每一个间隔的时间和单次喷涂的时间的组合通过变量t表征,t为时间变量;然后统计若干个制备负极片中的温度数值、压强数值,其中的温度数值通过变量w表征,w为温度变量,其中的压强数值通过变量p表征,p为压强变量,然后建立电池的能量密度数值、充放电时间比、自放电比率三种要素分别占确定权值的电池综合性能评测参数Q;然后计算影响函数,即,通过计算并拟合时间变量t对电池综合性能评测参数Q的第一影响函数;通过计算并拟合温度变量w对电池综合性能评测参数Q的第二影响函数;通过计算并拟合压强变量p对电池综合性能评测参数Q的第三影响函数;再然后计算卷积数,即,计算第一影响函数、第二影响函数的卷积,计算第一影响函数、第三影响函数的卷积,然后遍历的确定至少一组t、w、p,当该确定的一组t、w、p参与计算影响函数、计算卷积数,两个卷积数值都满足阈值则以该确定的一组t、w、p作为实际的配置参数并且完成“通过激光在钴酸锂基材表面喷涂钽氧化物”、“制备负极片,使用石墨与ACET混合制作为膏体,然后铺平面之后经过高温固化、加压”。
步骤,S3然后使用硅锗半导体做隔膜的材料;
步骤S4然后将正极片、负极片、隔膜与电解质叠层制作单体电池并在外表面覆膜。
下面通过测试数据比较现有普通的锂电池、现有高性能锂电池以及本申请的电池在性能上的差别:
现有普通的锂电池能量密度的测试数据为96-165WH/kg,充放电时间比值为1-4,自放电率在0.011-0.028区间;如下表为测试数据:
编号 |
自放电率 |
充放电时间比值 |
能量密度的测试数值,单位:WH/kg |
1 |
0.015 |
1.46 |
146 |
2 |
0.015 |
2.56 |
153 |
3 |
0.015 |
1.89 |
160 |
4 |
0.023 |
1.28 |
152 |
5 |
0.019 |
1.11 |
110 |
6 |
0.02 |
2.06 |
100 |
7 |
0.011 |
3.15 |
106 |
8 |
0.022 |
3.52 |
136 |
9 |
0.015 |
3.9 |
105 |
10 |
0.017 |
1.29 |
159 |
11 |
0.018 |
2.68 |
136 |
12 |
0.021 |
3.72 |
162 |
13 |
0.019 |
3.01 |
116 |
14 |
0.028 |
2.18 |
131 |
15 |
0.011 |
2.83 |
110 |
16 |
0.028 |
1.21 |
151 |
17 |
0.026 |
2.27 |
99 |
18 |
0.024 |
1.65 |
123 |
19 |
0.021 |
2.55 |
155 |
20 |
0.011 |
1.55 |
100 |
21 |
0.012 |
1.68 |
128 |
22 |
0.023 |
1.29 |
129 |
23 |
0.018 |
3.18 |
153 |
24 |
0.016 |
2.57 |
116 |
25 |
0.025 |
3.1 |
123 |
26 |
0.02 |
1.59 |
125 |
27 |
0.028 |
3.41 |
158 |
28 |
0.028 |
2.53 |
136 |
29 |
0.024 |
1.18 |
125 |
30 |
0.025 |
1.57 |
106 |
31 |
0.021 |
2.27 |
155 |
32 |
0.017 |
2.08 |
106 |
33 |
0.022 |
3.6 |
149 |
34 |
0.015 |
1.08 |
160 |
35 |
0.013 |
2.21 |
130 |
36 |
0.022 |
1.27 |
160 |
37 |
0.016 |
3.45 |
116 |
38 |
0.017 |
2.93 |
150 |
39 |
0.021 |
2.2 |
160 |
40 |
0.027 |
1.98 |
128 |
41 |
0.017 |
1.62 |
137 |
42 |
0.013 |
1.66 |
102 |
43 |
0.012 |
1.95 |
149 |
44 |
0.015 |
3.44 |
102 |
45 |
0.027 |
2.36 |
107 |
46 |
0.022 |
2.5 |
131 |
47 |
0.011 |
3.66 |
128 |
48 |
0.014 |
2.48 |
106 |
49 |
0.027 |
2.11 |
162 |
50 |
0.023 |
3.92 |
124 |
51 |
0.021 |
3.85 |
146 |
52 |
0.027 |
3.61 |
102 |
53 |
0.018 |
3.98 |
120 |
54 |
0.015 |
1.97 |
167 |
55 |
0.024 |
3.35 |
139 |
56 |
0.018 |
2.55 |
101 |
57 |
0.018 |
3.68 |
135 |
58 |
0.018 |
2.33 |
162 |
59 |
0.022 |
1.87 |
146 |
60 |
0.019 |
2.62 |
108 |
现有高性能锂电池能量密度的测试数据为约260-270WH/kg,充放电时间比值为0.25-0.6,自放电率在0.01-0.017区间;如下表为测试数据:
编号 |
自放电率 |
充放电时间比值 |
能量密度的测试数值,单位:WH/kg |
1 |
0.015 |
0.36 |
267 |
2 |
0.01 |
0.47 |
261 |
3 |
0.013 |
0.44 |
266 |
4 |
0.015 |
0.31 |
266 |
5 |
0.012 |
0.5 |
263 |
6 |
0.01 |
0.49 |
260 |
7 |
0.01 |
0.49 |
269 |
8 |
0.013 |
0.4 |
267 |
9 |
0.014 |
0.46 |
268 |
10 |
0.014 |
0.5 |
270 |
11 |
0.011 |
0.6 |
270 |
12 |
0.014 |
0.54 |
262 |
13 |
0.016 |
0.37 |
270 |
14 |
0.017 |
0.31 |
269 |
15 |
0.01 |
0.52 |
267 |
16 |
0.013 |
0.42 |
267 |
17 |
0.013 |
0.25 |
270 |
18 |
0.015 |
0.25 |
269 |
19 |
0.016 |
0.36 |
269 |
20 |
0.01 |
0.49 |
270 |
21 |
0.011 |
0.5 |
270 |
22 |
0.013 |
0.31 |
265 |
23 |
0.012 |
0.44 |
263 |
24 |
0.013 |
0.29 |
260 |
25 |
0.017 |
0.31 |
262 |
26 |
0.016 |
0.38 |
260 |
27 |
0.016 |
0.35 |
262 |
28 |
0.017 |
0.54 |
262 |
29 |
0.016 |
0.36 |
270 |
30 |
0.011 |
0.56 |
266 |
31 |
0.014 |
0.27 |
270 |
32 |
0.017 |
0.52 |
269 |
33 |
0.017 |
0.32 |
265 |
34 |
0.015 |
0.3 |
270 |
35 |
0.01 |
0.49 |
265 |
36 |
0.015 |
0.28 |
261 |
37 |
0.013 |
0.25 |
264 |
38 |
0.017 |
0.58 |
267 |
39 |
0.017 |
0.47 |
270 |
40 |
0.012 |
0.47 |
264 |
41 |
0.017 |
0.41 |
262 |
42 |
0.011 |
0.39 |
264 |
43 |
0.012 |
0.56 |
264 |
44 |
0.016 |
0.47 |
265 |
45 |
0.015 |
0.58 |
268 |
46 |
0.014 |
0.33 |
267 |
47 |
0.011 |
0.43 |
267 |
48 |
0.011 |
0.3 |
264 |
49 |
0.015 |
0.28 |
262 |
50 |
0.015 |
0.44 |
262 |
51 |
0.013 |
0.47 |
264 |
52 |
0.01 |
0.56 |
266 |
53 |
0.014 |
0.28 |
260 |
54 |
0.01 |
0.37 |
270 |
55 |
0.016 |
0.59 |
260 |
56 |
0.017 |
0.36 |
270 |
57 |
0.016 |
0.26 |
263 |
58 |
0.01 |
0.41 |
263 |
59 |
0.015 |
0.41 |
266 |
60 |
0.015 |
0.35 |
264 |
本申请的电池能量密度的测试数据为约300-430WH/kg,充放电时间比值为0.2-0.21,自放电率在0.006-0.01区间;如下表为测试数据:
编号 |
自放电率 |
充放电时间比值 |
能量密度的测试数值,单位:WH/kg |
1 |
0.006 |
0.206 |
399 |
2 |
0.006 |
0.2 |
397 |
3 |
0.006 |
0.206 |
306 |
4 |
0.008 |
0.204 |
410 |
5 |
0.006 |
0.204 |
419 |
6 |
0.009 |
0.209 |
348 |
7 |
0.008 |
0.21 |
331 |
8 |
0.008 |
0.206 |
414 |
9 |
0.006 |
0.2 |
410 |
10 |
0.01 |
0.21 |
301 |
11 |
0.009 |
0.21 |
418 |
12 |
0.008 |
0.202 |
387 |
13 |
0.006 |
0.2 |
373 |
14 |
0.01 |
0.21 |
350 |
15 |
0.007 |
0.209 |
379 |
16 |
0.006 |
0.201 |
365 |
17 |
0.01 |
0.202 |
389 |
18 |
0.01 |
0.201 |
300 |
19 |
0.009 |
0.203 |
302 |
20 |
0.006 |
0.209 |
427 |
21 |
0.006 |
0.205 |
315 |
22 |
0.009 |
0.21 |
332 |
23 |
0.006 |
0.204 |
351 |
24 |
0.01 |
0.204 |
428 |
25 |
0.009 |
0.206 |
395 |
26 |
0.008 |
0.205 |
303 |
27 |
0.01 |
0.203 |
420 |
28 |
0.007 |
0.209 |
363 |
29 |
0.007 |
0.21 |
394 |
30 |
0.008 |
0.203 |
409 |
31 |
0.006 |
0.202 |
368 |
32 |
0.008 |
0.203 |
300 |
33 |
0.01 |
0.206 |
365 |
34 |
0.01 |
0.207 |
319 |
35 |
0.008 |
0.201 |
412 |
36 |
0.01 |
0.21 |
317 |
37 |
0.006 |
0.208 |
309 |
38 |
0.01 |
0.207 |
377 |
39 |
0.01 |
0.2 |
305 |
40 |
0.006 |
0.209 |
402 |
41 |
0.007 |
0.203 |
399 |
42 |
0.008 |
0.208 |
354 |
43 |
0.007 |
0.207 |
333 |
44 |
0.007 |
0.203 |
421 |
45 |
0.008 |
0.206 |
392 |
46 |
0.009 |
0.21 |
430 |
47 |
0.008 |
0.209 |
321 |
48 |
0.008 |
0.2 |
410 |
49 |
0.009 |
0.207 |
397 |
50 |
0.01 |
0.202 |
370 |
51 |
0.007 |
0.203 |
301 |
52 |
0.01 |
0.208 |
418 |
53 |
0.006 |
0.202 |
370 |
54 |
0.009 |
0.208 |
353 |
55 |
0.007 |
0.201 |
367 |
56 |
0.006 |
0.208 |
382 |
57 |
0.01 |
0.208 |
308 |
58 |
0.01 |
0.208 |
307 |
59 |
0.009 |
0.206 |
420 |
60 |
0.008 |
0.209 |
305 |
本申请电池的能量密度数值、充放电时间比、自放电比率三种要素分别占确定权值的电池综合性能评测参数Q,一种实施之中,其中的能量密度数值、充放电时间比、自放电比率三种要素分别占确定权值为2、50、500,在计算电池综合性能评测参数Q中,本申请测试中编号1的电池参数Q为:0.006*500+0.206*50+399*2,其他的电池的参数Q也同样计算。