CN115000631A - 一种长日历寿命的高功率锂电池及其制作方法 - Google Patents

一种长日历寿命的高功率锂电池及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115000631A
CN115000631A CN202210533753.3A CN202210533753A CN115000631A CN 115000631 A CN115000631 A CN 115000631A CN 202210533753 A CN202210533753 A CN 202210533753A CN 115000631 A CN115000631 A CN 115000631A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium battery
coating
calendar life
parts
diaphragm
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
CN202210533753.3A
Other languages
English (en)
Inventor
高标
苏文俊
韩笑
游欣华
陈玮
赵雪其
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.)
Wanxiang A123 Systems Asia Co Ltd
Original Assignee
Wanxiang A123 Systems Asia 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 Wanxiang A123 Systems Asia Co Ltd filed Critical Wanxiang A123 Systems Asia Co Ltd
Priority to CN202210533753.3A priority Critical patent/CN115000631A/zh
Publication of CN115000631A publication Critical patent/CN115000631A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
    • 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
    • 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
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
    • 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
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • 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
    • H01M4/58—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
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H01M50/434—Ceramics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/586—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries inside the batteries, e.g. incorrect connections of electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • 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
    • 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)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及锂电池技术领域，公开了一种长日历寿命的锂电池及其制作方法，包括正极片、负极片和隔膜，正极片由双面都涂覆有正极浆料的铝箔构成，负极片由双面都涂覆有负极浆料铜箔构成，隔膜由基膜和陶瓷涂层构成；正极片、隔膜与负极片叠加在一起浸润在电解液里并置于铝膜中。陶瓷涂层能有效防止箔材毛刺穿透正负极浆料并刺穿隔膜，避免电池自放电和内短路的风险，有效延长锂电池的日历寿命，提升锂电池的安全性能。本发明提供一种长日历寿命的锂电池，具有高循环倍率和长日历寿命的优点；本发明还提供一种一种长日历寿命的锂电池的制作方法，制作出来的锂电池具有高循环倍率和长日历寿命的优点。

Description

一种长日历寿命的高功率锂电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种长日历寿命的高功率锂电池及其制作方法。
背景技术
锂电池在使用中更多的注重如何提升倍率循环和功率性能，以做到充分为使用者供电供能，但是决定了锂电池的高功率使用时间的确是锂电池的安全性能，尤其是锂电池的储存日历寿命；锂电池在高温下常有胀气和漏液的风险，并且高功率锂电池使用的隔膜若涂布面密度较低，会导致电池极片部切后有箔材毛刺，毛刺可能会超过涂覆区并且刺穿隔膜，进而引起电池自放电和内短路的风险，并且锂电池的日历寿命还受到电解液锂盐的安全性能影响。
如中国专利CN214336748U公开了“一种普鲁士蓝类钠离子电池”电池内的卷芯包括依次设置的正极集流体层、正极材料层、电解质层、负极材料层和负极集流体层，所述电解质层为隔膜和液态电解质组成的液膜层，所述隔膜由聚合物基体层和表面吸液涂层构成，来得到成本低电化学性能优良且安全的普鲁士蓝类钠离子电池；但该专利对电解质的选材不够明确，电池循环倍率和安全风险性无法直接估计。
发明内容
为了在保护锂电池高功率的情况下延长锂电池的日历寿命，本发明提供一种长日历寿命的高功率锂电池，具有高循环倍率和长日历寿命的优点；本发明还提供一种长日历寿命的高功率锂电池的制作方法，制作出来的锂电池具有高循环倍率和长日历寿命的优点。
本发明以以下技术方案实现：
一种长日历寿命的高功率锂电池，包括正极片、负极片和隔膜，正极片由双面都涂覆有正极浆料的铝箔构成，负极片由双面都涂覆有负极浆料铜箔构成，隔膜由基膜和陶瓷涂层构成；正极片、隔膜与负极片叠加在一起浸润在电解液里并置于铝膜中。
陶瓷涂层能有效防止箔材毛刺穿透正负极浆料并刺穿隔膜，避免电池自放电和内短路的风险，有效延长锂电池的日历寿命，提升锂电池的安全性能。
优选的，隔膜的基膜由聚丙烯PP、聚乙烯PE中的一种或多种复合制成；
所述隔膜中陶瓷涂层由氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钙和勃姆石中的一种或多种混合而成。
优选的，陶瓷涂层的陶瓷颗粒孔隙率为40～45％，陶瓷涂层的孔隙率能保持电解质的有效传导，提升电导率。
优选的，正极浆料由以下化学组分以以下质量份匀浆混合而成：90-93份含碳的磷酸铁锂颗粒，3-4份导电剂，4-6份PVDF，130-140份NMP；
所述含碳的磷酸铁锂颗粒的含有质量百分比为2-3％的碳，磷酸铁锂内的碳含量提升磷酸铁锂的导电性，对直流内阻DCR/功率有优化的作用。
优选的，磷酸铁锂颗粒粒径为2-35μm，其中粒径在10-20μm间的磷酸铁锂质量占比90％，磷酸铁锂颗粒比表面积为1.5-2.5m2/g，振实密度为0.7-0.9g/cc。
优选的，负极浆料由以下化学组分以以下质量份匀浆混合而成：92-94份负极活性物质，1-2份导电剂，4-6份PVDF，130-150份NMP；
所述负极活性物质为石墨材料、软碳材料、硬碳材料和钛酸锂材料中的一种或多种混合。
优选的，负极活性物质粒径为2-35μm，其中粒径在10-20μm间的负极活性物质质量占比90％，负极活性物质颗粒比表面积为1.5-2.5m2/g，振实密度为0.7-0.9g/cc。
正负极活性物质颗粒的粒径越小，比表面积越大，使得锂离子传输距离越小，传输速度越快，使直流内阻下降，能有效提升电导率。
优选的，导电剂为导电碳黑、科琴碳黑、碳纳米管、导电碳纤维中的一种或多种混合。
一种长日历寿命的高功率锂电池的制作方法，包括以下步骤：
1)将正极浆料用涂布机涂布在铝箔的两面后用碾压机碾压，将负极浆料用涂布机涂布在铜箔的两面后用碾压机碾压；
2)在基膜上涂覆陶瓷涂层制成隔膜，并将步骤1)制备的正极片、负极片与隔膜叠加在一起并装入铝膜；
3)向步骤2)中的铝膜中注入电解液后密封成未活化锂电池；
4)将步骤3)制成的未活化锂电池进行充电和放电活化制成锂电池。
优选的，铝箔两面涂碳且厚为15-20μm，正极浆料的涂布面密度用涂布机控制为48-144g/cm2，压实密度用碾压机控制为1.94-2g/cc；
所述铜箔厚为8-10μm，负极浆料的涂布面密度用涂布机控制为27-72g/cm2，压实密度用碾压机控制为1.35-1.55g/cc；
锂电池的单位面积负极容量/单位面积正极容量在1.2-1.4之间。
铝箔双面涂碳可以有效降低锂电池内阻并提升内阻一致性，可以大大提升电池的倍率/功率性能，并满足动力电池长寿命要求；正负极浆料的涂布面密度和压实密度的控制能有效防止箔材刺穿隔膜，陶瓷涂层将基膜的韧性、强度和热稳定性都大大增强，提高倍率性能，并且可以减少因为金属毛刺引发的自放电，有效提升日历寿命；
N/P比：即单位面积负极容量与单位面积正极容量的比值，N/P＝(负极活性物质克容量×负极面密度×负极活性物含量比)/(正极活性物质克容量×正极面密度×正极活性物含量比)，选择适合的N/P值有利于改进锂电池的存储性能，因而影响到日历寿命。
优选的，电解液包括锂盐、溶剂和添加剂以质量比15-17:76-80:4-7混合而成；
锂盐包括双氟磺酰亚胺锂LIFSI、六氟磷酸锂LiPF6以质量比0.1-10:1混合。
电解液用来浸润正负极活性材料，并在锂电池中正负极之间起到传导电子并进行电化学反应的作用，可以决定电池倍率和高低温下的性能，LiPF6的热稳定性差，易发生分解，并且对水敏感，易在溶剂中产生HF和LiF，HF是一种高度腐蚀性的酸，可以腐蚀锂电池软包电芯内部的金属部件，严重情况会导致电池漏液并发生安全风险，此外，LiF会沉淀在SEI膜表面，导致电芯内阻增加，导致电池负极发生不可逆的化学反应，消耗活性锂离子，降低锂电池的日历寿命，而LIFSI加入LiPF6电解液中能够提高电解液导离子能力，同时LiFSI有助于降低电极表面膜阻抗。
优选的，LiPF6与LIFSI的质量比为2:8，在高温存储实验中，LiPF6与LIFSI的质量比为2:8，电芯的容量保持率最大，并且直流内阻增长较低，低温放电功率较大，并且存储性能优异，既保护了功率性能，又提升了高温存储性能。
优选的，溶剂为碳酸亚乙酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC、丙酸乙酯EP以质量比34-36:5-6:49-51:7-9混合；
添加剂为碳酸亚乙烯酯VC、亚硫酸丙烯酯PS、氟代碳酸乙烯酯FEC、亚硫酸乙烯酯ES以质量比25-27:23-25:23-25:25-27混合。
溶剂和添加剂的选择可有效防止LiPF6在溶剂是产生HF和LiF，提升电芯的安全性能。
本发明的有益效果：(1)锂电池保护高功率的情况下有效延长日历寿命和安全性能；(2)正极片选择涂碳铝箔有效提升了正极片的电导率；(3)正极浆料中的磷酸铁锂含碳，电导率升高；(4)陶瓷涂层有效增强隔膜的强度，防止隔膜被刺穿，减少无效放电的风险；(5)LIFSI加入LiPF6提高电导率，并降低内阻；(6)溶剂主要由有机液体混合，无水存在，防止了HF和LiF的产生。
附图说明
图1为锂电池结构示意图。
图2为对比例3与对比例4的60℃存储性能对比图。
图3为实施例4、对比例3与对比例4的60℃存储性能对比图。
图4为锂电池制备过程流程图。
1-涂碳铝箔；2-正极浆料；3-陶瓷涂层；4-基膜；5-隔膜；6-铜箔；7-负极浆料；8-电解液；9-铝膜；10-锂电池；11-正极片；12-负极片。
具体实施方式
就本发明的具体实施方式作进一步说明，如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
实施例1
一种长日历寿命的高功率锂电池10的制作方法，包括以下步骤：
1)90份含质量百分比3％碳的磷酸铁锂颗粒，粒径2μm，3份导电碳黑，4份PVDF，130份NMP匀浆混合成正极浆料2；92份石墨，1份导电碳黑，4份PVDF，130份NMP匀浆混合成负极浆料7；
将正极浆料2用涂布机设定涂布面密度为48g/cm2涂布在厚度为15μm双面涂碳的铝箔1的两面后用碾压机设定压实密度1.94g/cc碾压，将负极浆料7用涂布机设定涂布面密度27g/cm2涂布在厚度为8μm铜箔6的两面后用碾压机设定压实密度1.35/cc碾压；
2)在PP基膜4上涂覆二氧化硅涂层制成隔膜5，并将步骤1)制备的正极片11、负极片12与隔膜5叠加在一起并装入铝膜9；
3)将LIFSI和LiPF6以质量比0.1:1混合成锂盐，加入碳酸亚乙酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC、丙酸乙酯EP以质量比34:5:49:7混合成溶剂，加入碳酸亚乙烯酯VC、亚硫酸丙烯酯PS、氟代碳酸乙烯酯FEC、亚硫酸乙烯酯ES以质量比25:23:23:25混合成添加剂，锂盐、溶剂和添加剂以重量比15:76:4混合成电解液8；
4)向步骤2)中的铝膜9中注入步骤3)制成的电解液8后密封成未活化锂电池；
5)将步骤4)制成的未活化锂电池进行充电和放电活化制成锂电池10，活化过程参照申请号为2021109316175专利。
实施例2
一种长日历寿命的高功率锂电池的制作方法，包括以下步骤：
1)93份含质量百分比3％碳的磷酸铁锂颗粒，粒径35μm，4份导电碳黑，6份PVDF，140份NMP匀浆混合成正极浆料2；94份软碳，2份科琴碳黑，6份PVDF，150份NMP匀浆混合成负极浆料7；
将正极浆料2用涂布机设定涂布面密度为144g/cm2涂布在厚度为20μm双面涂碳的铝箔1的两面后用碾压机设定压实密度2g/cc碾压，将负极浆料用涂布机设定涂布面密度72g/cm2涂布在厚度为10μm铜箔6的两面后用碾压机设定压实密度1.55g/cc碾压；
2)在PE基膜4上涂覆氧化铝涂层制成隔膜5，并将步骤1)制备的正极片11、负极片12与隔膜5叠加在一起并装入铝膜9；
3)将LIFSI和LiPF6以质量比3:7混合成锂盐，加入碳酸亚乙酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC、丙酸乙酯EP以质量比36:6:51:9混合成溶剂，加入碳酸亚乙烯酯VC、亚硫酸丙烯酯PS、氟代碳酸乙烯酯FEC、亚硫酸乙烯酯ES以质量比27:25:25:27混合成添加剂，锂盐、溶剂和添加剂以17:80:7质量比混合成电解液8；
4)向步骤2)中的铝膜9中注入步骤3)制成的电解液8后密封成未活化锂电池；
5)将步骤4)制成的未活化锂电池进行充电和放电活化制成锂电池10，活化过程参照申请号为2021109316175专利。
实施例3
一种长日历寿命的高功率锂电池的制作方法，包括以下步骤：
1)91.5份含质量百分比2.5％碳的磷酸铁锂颗粒，粒径18.5μm，3.5份科琴碳黑，5份PVDF，135份NMP匀浆混合成正极浆料2；93份硬碳，1.5份碳纳米管，5份PVDF，140份NMP匀浆混合成负极浆料7；
将正极浆料2用涂布机设定涂布面密度为96g/cm2涂布在厚度为17.5μm双面涂碳的铝箔1的两面后用碾压机设定压实密度1.97g/cc碾压，将负极浆料7用涂布机设定涂布面密度49.5g/cm2涂布在厚度为9μm铜箔6的两面后用碾压机设定压实密度1.4g/cc碾压；
2)在PE基膜4上涂覆氧化钙涂层制成隔膜5，并将步骤1)制备的正极片11、负极片12与隔膜5叠加在一起并装入铝膜9；
3)将LIFSI和LiPF6以质量比5:5混合成锂盐，加入碳酸亚乙酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC、丙酸乙酯EP以质量比35:5.5:50:8混合成溶剂，加入碳酸亚乙烯酯VC、亚硫酸丙烯酯PS、氟代碳酸乙烯酯FEC、亚硫酸乙烯酯ES以质量比26:24:24:26混合成添加剂，锂盐、溶剂和添加剂以16:78:5.5质量比混合成电解液8；
4)向步骤2)中的铝膜9中注入步骤3)制成的电解液8后密封成未活化锂电池；
5)将步骤4)制成的未活化锂电池进行充电和放电活化制成锂电池10，活化过程参照申请号为2021109316175专利。
实施例4
一种长日历寿命的高功率锂电池的制作方法，包括以下步骤：
1)90份含质量百分比2.3％碳的磷酸铁锂颗粒，粒径18μm，3.2份碳纳米管，5.4份PVDF，137份NMP匀浆混合成正极浆料2；92.5份钛酸锂，1.6份导电碳纤维，4.7份PVDF，138份NMP匀浆混合成负极浆料7；
将正极浆料2用涂布机设定涂布面密度为57g/cm2涂布在厚度为16μm双面涂碳的铝箔1的两面后用碾压机设定压实密度1.98g/cc碾压，将负极浆料7用涂布机设定涂布面密度62g/cm2涂布在厚度为9.1μm铜箔6的两面后用碾压机设定压实密度1.45g/cc碾压；
2)在PP基膜4上涂覆勃姆石涂层3制成隔膜5，并将步骤1)制备的正极片11、负极片12与隔膜5叠加在一起并装入铝膜9；
3)将LIFSI和LiPF6以质量比8:2混合，加入碳酸亚乙酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC、丙酸乙酯EP以质量比35.2:5.3:50.2:8.3混合成溶剂，加入碳酸亚乙烯酯VC、亚硫酸丙烯酯PS、氟代碳酸乙烯酯FEC、亚硫酸乙烯酯ES以质量比26.3:24.4:23:25混合成添加剂，锂盐、溶剂和添加剂以质量比16.3:77:6混合成电解液8；
4)向步骤2)中的铝膜9中注入步骤3)制成的电解液后密封成未活化锂电池；
5)将步骤4)制成的未活化锂电池进行充电和放电活化制成锂电池10，活化过程参照申请号为2021109316175专利。
实施例5
一种长日历寿命的高功率锂电池的制作方法，包括以下步骤：
1)91.2份含质量百分比2.8％碳的磷酸铁锂颗粒，粒径25μm，3份导电碳纤维，4.8份PVDF，137份NMP匀浆混合成正极浆料2；93份钛酸锂，1.6份科琴碳黑，5.1份PVDF，143份NMP匀浆混合成负极浆料7；
将正极浆料2用涂布机设定涂布面密度为100g/cm2涂布在厚度为16μm双面涂碳的铝箔1的两面后用碾压机设定压实密度2g/cc碾压，将负极浆料7用涂布机设定涂布面密度54g/cm2涂布在厚度为8μm铜箔6的两面后用碾压机设定压实密度1.55g/cc碾压；
2)在PP基膜4上涂覆氧化镁涂层3制成隔膜5，并将步骤1)制备的正极片11、负极片12与隔膜5叠加在一起并装入铝膜9；
3)将LIFSI和LiPF6以质量比10:1混合，加入碳酸亚乙酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC、丙酸乙酯EP以质量比36:6:51:9混合成溶剂，加入碳酸亚乙烯酯VC、亚硫酸丙烯酯PS、氟代碳酸乙烯酯FEC、亚硫酸乙烯酯ES以质量比27:25:25:27混合成添加剂，锂盐、溶剂和添加剂以质量比17:80:7混合成电解液8；
4)向步骤2)中的铝膜中注入步骤3)制成的电解液8后密封成未活化锂电池；
5)将步骤4)制成的未活化锂电池进行充电和放电活化制成锂电池10，活化过程参照申请号为2021109316175专利。
对比例1
与实施例4不同之处在于，正极片11所用的铝箔无双面涂碳。
对比例2
与实施例4不同之处在于，隔膜仅有基膜4，无勃姆石涂层3。
对比例3
与实施例4不同之处在于，电解液8中加入碳酸亚乙酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC、丙酸乙酯EP以质量比30:6:37:23混合成溶剂，加入碳酸亚乙烯酯VC、亚硫酸丙烯酯PS、氟代碳酸乙烯酯FEC、亚硫酸乙烯酯ES以质量比18:31:25:26混合成添加剂。
对比例4
与对比例3不同之处在于，涂布机设定涂布面密度为36g/cm2，N/P为0.8。
对比例5
与实施例4不同之处在于，电解液8中的锂盐只有LiPF6。
锂电池性能检测方法
锂电池直流内阻测试：25℃，30％SOC下，放电条件下测试，电流200A，时间10s，记录起始电压值，计算内阻；
锂电池倍率放电测试：标准1C充电后，室温下以不同的电流(1C,2.5C,5C,10C,20C,30C)放电到2.0V，测试放电容量；
锂电池60℃存储测试：按标准1C充电方法充满电的电池，然后在60±2℃的环境下进行存储搁置，每间隔30天进行一次容量标定，以此类推，记录容量保持。每次容量标定需要在室温下1C放电测试。记录容量跟时间的关系；
锂电池自放电测试：按标准1C/1C充放电方法调整对应SOC 25％，50％，100％，然后电池在25±2℃，40±2℃的环境下存储放置6个月后，以标准1C放电方法测量剩余容量,然后计算每个月的月均自放电率；
锂电池20％-90％5C/5C倍率循环测试：电池在25℃温度下进行+5C/-5C的充放电，SOC范围为20％-90％，测量剩余容量。记录容量随圈数的变化；
锂电池10s放电功率：按标准1C充电方法充满电的电池，调整SOC 50％然后分别在不同温度(25℃，0℃，-10℃，-30℃)下搁置12h后，进行15C放电，10s，记录电压值，然后计算功率值。
锂电池性能检测数据结果如表1～表5所示。
表1铝箔涂碳和不涂碳对锂电池内阻的影响
直流内阻/mΩ
实施例4 0.7
对比例1 1.2
表2铝箔涂碳和不涂碳对锂电池倍率性能的影响
25℃放电倍率 1C 2.5C 5C 10C 20C 30C
对比例1 100.0％ 98.0％ 96％ 92％ 86％ 80％
实施例4 100.0％ 100.0％ 99.8％ 99.0％ 98％ 95％
如表1～表2所示，正极片的铝箔涂碳时的实施例4在内阻上低于不涂碳的对比例1，25℃放电倍率实施例4的倍率性能数据也优于对比例1，说明铝箔上的涂碳层有降低内阻，提升倍率性能的功能。
表3对比例2基膜隔膜与实施例4陶瓷隔膜性能比较
电芯性能测试 基膜隔膜 陶瓷隔膜 标准
过充测试 EUCAR HL＝3 EUCAR HL＝2 EUCAR HL<5
过放测试 EUCAR HL＝3 EUCAR HL＝2 EUCAR HL<5
短路测试 EUCAR HL＝3 EUCAR HL＝2 EUCAR HL<5
针刺测试 EUCAR HL＝4 EUCAR HL＝2 EUCAR HL<5
加热测试 EUCAR HL＝4 EUCAR HL＝2 EUCAR HL<5
涂了勃姆石陶瓷层的实施例4的性能优于仅有基膜的对比例2，说明陶瓷层对保护基膜完整性、防止过度放电有正面效果。
表4 60℃日历寿命测试对比
Figure BDA0003645332570000081
表5-30℃，30s放电功率性能(KW)
电解液类型 LiPF<sub>6</sub>:LiFSI 20％SOC 40％SOC 60％SOC 80％SOC 100％SOC
实施例1 1:0.1 1.34 1.61 1.74 1.90 1.99
实施例2 7:3 1.51 1.83 1.97 2.16 2.19
实施例3 5:5 1.57 1.91 2.05 2.25 2.23
实施例4 2:8 1.57 1.93 2.09 2.30 2.31
实施例5 0.1:1 1.43 1.77 1.90 2.08 2.15
对比例5 0:1 1.43 1.76 1.89 2.08 2.12
如表4～表5所示，LiPF6:LiFSI比例适中的实施例2～实施例4的容量保持率都比LiPF6:LiFSI比例靠近极端的实施例1、5和对比例5较高，而实施例2～实施例4内阻增长率较低，说明LiPF6:LiFSI比例适度时的锂电池性能优越，少了任何一种都有导致性能下降，尤其是LiFSI量过少时的实施例1，-30℃，30s放电功率性能数据也表现出实施例2～实施例4相对优越的数据分布，性能最优的实施例4LiPF6:LiFSI等于2:8为最优选。
如图2～图3所示，对比例3图2中较高的虚曲线，相比最低实曲线的对比例4有较高的正负极涂布面密度和保护范围内的N/P比，因而对比例3相应锂电池随时间推移的容量衰减率下降速度比对比例4慢，而实施例4为图3中最高的圆点虚曲线比中间曲线的对比例3有在保护范围内的电解液配方，因而实施例4的容量衰减率下降速度比对比例3慢，可见较高的正负极涂布面密度和保护范围内的N/P比能增进锂电池的存储性能，本发明配制的电解液配方进一步增进锂电池的存储性能，增进安全性。

Claims (13)

1.一种长日历寿命的高功率锂电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和铝膜，其特征在于，正极片由双面都涂覆有正极浆料的铝箔构成，负极片由双面都涂覆有负极浆料铜箔构成，隔膜由基膜和陶瓷涂层构成；
正极片、隔膜与负极片叠加在一起浸润在电解液里并置于铝膜中。
2.根据权利要求1所述的一种长日历寿命的高功率锂电池，其特征在于，所述隔膜的基膜由聚丙烯PP、聚乙烯PE中的一种或多种复合制成；
所述隔膜中陶瓷涂层由氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钙和勃姆石中的一种或多种混合而成。
3.根据权利要求2所述的一种长日历寿命的高功率锂电池，其特征在于，所述陶瓷涂层的陶瓷颗粒孔隙率为40~45%。
4.根据权利要求1所述的一种长日历寿命的高功率锂电池，其特征在于，所述正极浆料由以下化学组分以以下质量份匀浆混合而成：
90-93份含碳的磷酸铁锂颗粒，3-4份导电剂，4-6份PVDF，130-140份NMP；
所述含碳的磷酸铁锂颗粒的含有质量百分比为2-3%的碳。
5.根据权利要求4所述的一种长日历寿命的高功率锂电池，其特征在于，所述磷酸铁锂颗粒粒径为2-35μm，其中粒径在10-20μm间的磷酸铁锂质量占比90%，磷酸铁锂颗粒比表面积为1.5-2.5m2/g，振实密度为0.7-0.9g/cc。
6.根据权利要求1所述的一种长日历寿命的高功率锂电池，其特征在于，所述负极浆料由以下化学组分以以下质量份匀浆混合而成：
92-94份负极活性物质，1-2份导电剂，4-6份PVDF，130-150份NMP；
所述负极活性物质为石墨材料、软碳材料、硬碳材料和钛酸锂材料中的一种或多种混合。
7.根据权利要求6所述的一种长日历寿命的高功率锂电池，其特征在于，所述负极活性物质粒径为2-35μm，其中粒径在10-20μm间的负极活性物质质量占比90%，负极活性物质颗粒比表面积为1.5-2.5m2/g，振实密度为0.7-0.9g/cc。
8.根据权利要求4或6所述的一种长日历寿命的高功率锂电池，其特征在于，所述导电剂为导电碳黑、科琴碳黑、碳纳米管、导电碳纤维中的一种或多种混合。
9.如权利要求1-7任一所述的一种长日历寿命的高功率锂电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将正极浆料用涂布机涂布在铝箔的两面后用碾压机碾压，将负极浆料用涂布机涂布在铜箔的两面后用碾压机碾压；
2）在基膜上涂覆陶瓷涂层制成隔膜，并将步骤1）制备的正极片、负极片与隔膜叠加在一起并装入铝膜；
3）向步骤2）中的铝膜中注入电解液后密封成未活化锂电池；
4）将步骤3）制成的未活化锂电池进行充电和放电活化制成锂电池。
10.根据权利要求9所述的一种长日历寿命的高功率锂电池的制作方法，其特征在于，所述铝箔两面涂碳且厚为15-20μm，正极浆料的涂布面密度用涂布机控制为48-144g/cm2，压实密度用碾压机控制为1.94-2g/cc；
所述铜箔厚为8-10μm，负极浆料的涂布面密度用涂布机控制为27-72g/cm2，压实密度用碾压机控制为1.35-1.55g/cc；
锂电池的单位面积负极容量/单位面积正极容量在1.2-1.4之间。
11.根据权利要求9所述的一种长日历寿命的高功率锂电池的制作方法，其特征在于，所述电解液包括锂盐、溶剂和添加剂以质量比15-17:76-80:4-7混合而成；
锂盐包括双氟磺酰亚胺锂LIFSI、六氟磷酸锂LiPF6以质量比0.1-10:1混合。
12.根据权利要求11所述的一种长日历寿命的高功率锂电池的制作方法，其特征在于，所述LiPF6与LIFSI的质量比为2:8。
13.根据权利要求11或12所述的一种长日历寿命的高功率锂电池的制作方法，其特征在于，所述溶剂为碳酸亚乙酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC、丙酸乙酯EP以质量比34-36:5-6:49-51:7-9混合；
所述添加剂为碳酸亚乙烯酯VC、亚硫酸丙烯酯PS、氟代碳酸乙烯酯FEC、亚硫酸乙烯酯ES以质量比25-27:23-25:23-25:25-27混合。
CN202210533753.3A 2022-05-16 2022-05-16 一种长日历寿命的高功率锂电池及其制作方法 Pending CN115000631A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210533753.3A CN115000631A (zh) 2022-05-16 2022-05-16 一种长日历寿命的高功率锂电池及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210533753.3A CN115000631A (zh) 2022-05-16 2022-05-16 一种长日历寿命的高功率锂电池及其制作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115000631A true CN115000631A (zh) 2022-09-02

Family

ID=83027753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210533753.3A Pending CN115000631A (zh) 2022-05-16 2022-05-16 一种长日历寿命的高功率锂电池及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115000631A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115395081A (zh) * 2022-09-05 2022-11-25 江苏正力新能电池技术有限公司 一种二次电池及用电装置

Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101540419A (zh) * 2009-04-28 2009-09-23 广州天赐高新材料股份有限公司 一种锰酸锂动力电池用电解液
CN101771167A (zh) * 2010-02-05 2010-07-07 九江天赐高新材料有限公司 一种高容量锂离子电解液、电池以及电池的制备方法
CN102362384A (zh) * 2009-09-01 2012-02-22 日立车辆能源株式会社 非水电解质二次电池
US20120060360A1 (en) * 2010-04-09 2012-03-15 Jiansheng Liu Polymer electrolyte for lithium battery and method for preparing lithium battery using same
CN102952099A (zh) * 2011-08-30 2013-03-06 海洋王照明科技股份有限公司 吡咯类离子液体及其制备方法和应用
CN103187568A (zh) * 2013-03-31 2013-07-03 复旦大学 一种锂离子电池正极材料及其合成方法
CN103187593A (zh) * 2011-12-30 2013-07-03 万向电动汽车有限公司 一种软包装高功率锂离子动力电池的制备方法
CN105390748A (zh) * 2015-12-14 2016-03-09 苏州华一新能源科技有限公司 一种锂离子电池电解液及一种锂离子电池
CN107644968A (zh) * 2017-08-31 2018-01-30 上海空间电源研究所 一种高安全性长寿命锂离子蓄电池正极片及其制备方法和用途
WO2018049984A1 (zh) * 2016-09-19 2018-03-22 深圳拓邦新能源技术有限公司 电池电解液及其制备方法、锂电池
CN108520947A (zh) * 2018-04-08 2018-09-11 广州鹏辉能源科技股份有限公司 改性磷酸铁锂材料、锂离子电池、动力电池组及其应用
US20190006704A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-03 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Electrolyte and lithium-ion battery
CN109560244A (zh) * 2018-08-07 2019-04-02 深圳市电科电源股份有限公司 磷酸铁锂锂离子电池制备方法及磷酸铁锂锂离子电池
CN109980282A (zh) * 2019-04-09 2019-07-05 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种耐低温锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN110299562A (zh) * 2019-07-17 2019-10-01 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种新型锂盐添加剂及其锂离子电池非水电解液
CN110739484A (zh) * 2019-10-28 2020-01-31 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 一种耐宽温锂电池及其制作方法
CN111403801A (zh) * 2020-03-23 2020-07-10 孚能科技(赣州)股份有限公司 一种锂离子电池及其制备方法
CN111710908A (zh) * 2020-06-22 2020-09-25 中国电力科学研究院有限公司 一种直流电源锂离子电池及其制备方法
CN112331833A (zh) * 2020-11-10 2021-02-05 江西省汇亿新能源有限公司 一种磷酸铁锂启动电池及其制作方法
CN113036222A (zh) * 2021-03-04 2021-06-25 昆山宝创新能源科技有限公司 一种锂离子电池电解液及快充锂离子电池
CN114023923A (zh) * 2021-11-03 2022-02-08 天津市捷威动力工业有限公司 一种负极极片、锂离子电池及其制备方法和应用
CN114156439A (zh) * 2021-10-21 2022-03-08 浙江南都电源动力股份有限公司 一种负极极片及磷酸铁锂电池
CN114203985A (zh) * 2021-11-08 2022-03-18 风帆有限责任公司 宽温域的锂离子电池及其制备方法

Patent Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101540419A (zh) * 2009-04-28 2009-09-23 广州天赐高新材料股份有限公司 一种锰酸锂动力电池用电解液
CN102362384A (zh) * 2009-09-01 2012-02-22 日立车辆能源株式会社 非水电解质二次电池
CN101771167A (zh) * 2010-02-05 2010-07-07 九江天赐高新材料有限公司 一种高容量锂离子电解液、电池以及电池的制备方法
US20120060360A1 (en) * 2010-04-09 2012-03-15 Jiansheng Liu Polymer electrolyte for lithium battery and method for preparing lithium battery using same
CN102952099A (zh) * 2011-08-30 2013-03-06 海洋王照明科技股份有限公司 吡咯类离子液体及其制备方法和应用
CN103187593A (zh) * 2011-12-30 2013-07-03 万向电动汽车有限公司 一种软包装高功率锂离子动力电池的制备方法
CN103187568A (zh) * 2013-03-31 2013-07-03 复旦大学 一种锂离子电池正极材料及其合成方法
CN105390748A (zh) * 2015-12-14 2016-03-09 苏州华一新能源科技有限公司 一种锂离子电池电解液及一种锂离子电池
WO2018049984A1 (zh) * 2016-09-19 2018-03-22 深圳拓邦新能源技术有限公司 电池电解液及其制备方法、锂电池
US20190006704A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-03 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Electrolyte and lithium-ion battery
CN107644968A (zh) * 2017-08-31 2018-01-30 上海空间电源研究所 一种高安全性长寿命锂离子蓄电池正极片及其制备方法和用途
CN108520947A (zh) * 2018-04-08 2018-09-11 广州鹏辉能源科技股份有限公司 改性磷酸铁锂材料、锂离子电池、动力电池组及其应用
CN109560244A (zh) * 2018-08-07 2019-04-02 深圳市电科电源股份有限公司 磷酸铁锂锂离子电池制备方法及磷酸铁锂锂离子电池
CN109980282A (zh) * 2019-04-09 2019-07-05 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种耐低温锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN110299562A (zh) * 2019-07-17 2019-10-01 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种新型锂盐添加剂及其锂离子电池非水电解液
CN110739484A (zh) * 2019-10-28 2020-01-31 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 一种耐宽温锂电池及其制作方法
CN111403801A (zh) * 2020-03-23 2020-07-10 孚能科技(赣州)股份有限公司 一种锂离子电池及其制备方法
CN111710908A (zh) * 2020-06-22 2020-09-25 中国电力科学研究院有限公司 一种直流电源锂离子电池及其制备方法
CN112331833A (zh) * 2020-11-10 2021-02-05 江西省汇亿新能源有限公司 一种磷酸铁锂启动电池及其制作方法
CN113036222A (zh) * 2021-03-04 2021-06-25 昆山宝创新能源科技有限公司 一种锂离子电池电解液及快充锂离子电池
CN114156439A (zh) * 2021-10-21 2022-03-08 浙江南都电源动力股份有限公司 一种负极极片及磷酸铁锂电池
CN114023923A (zh) * 2021-11-03 2022-02-08 天津市捷威动力工业有限公司 一种负极极片、锂离子电池及其制备方法和应用
CN114203985A (zh) * 2021-11-08 2022-03-18 风帆有限责任公司 宽温域的锂离子电池及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115395081A (zh) * 2022-09-05 2022-11-25 江苏正力新能电池技术有限公司 一种二次电池及用电装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110707361B (zh) 一种适用于高倍率充放电的高电压软包锂离子电池用电解液
JP2021536112A (ja) リチウムイオン二次電池
CN102332556B (zh) 一种锂离子二次电池及其负极
CN109346767A (zh) 一种固态聚合物电解质及其在锂金属电池中的应用
JP2014127242A (ja) リチウム二次電池
CN109671982B (zh) 一种匹配硅碳负极材料的锂离子电池高温高安全电解液
KR102447443B1 (ko) 정극 시트 및 그 제조 방법과 리튬 이온 이차 전지
CN112467209A (zh) 一种高低温性能兼顾的高电压锂离子电池
CN106972193A (zh) 一种高倍率快充锂离子电池的制备方法
CN114023965A (zh) 固态锂电池
CN112688022A (zh) 一种快速充放锂离子电池及其制备方法
CN110212247A (zh) 电芯
TWI635640B (zh) 鋰二次電池及鋰二次電池用電解液
WO2023241428A1 (zh) 一种锂离子电池
WO2014162529A1 (ja) リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池、およびそれらの製造方法
WO2023071691A1 (zh) 一种电化学装置及电子装置
CN114361588B (zh) 一种锂离子电池
CN115000631A (zh) 一种长日历寿命的高功率锂电池及其制作方法
CN101826640A (zh) 一种锂离子电池用极芯和使用该极芯的锂离子电池
CN108933277A (zh) 一种锂离子二次电池
CN113013486A (zh) 一种电解液及包括该电解液的锂离子电池
CN218827239U (zh) 一种补锂硅基负极片及二次电池
WO2024066088A1 (zh) 二次电池及用电装置
WO2024066087A1 (zh) 二次电池及用电装置
CN113555600B (zh) 一种固态电池

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