CN1949562A

CN1949562A - 一种高功率型锂离子电池极组制造方法

Info

Publication number: CN1949562A
Application number: CNA200510015385XA
Authority: CN
Inventors: 张泽波; 王伯良; 李恩花
Original assignee: CETC 18 Research Institute
Current assignee: CETC 18 Research Institute
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2007-04-18

Abstract

本发明涉及一种高功率型锂离子电池极组制造方法，选用重量比为正极活性物：导电碳黑：粘结剂混合在一起，制成正极浆料；选用负极活性物：导电碳黑：粘结剂混合在一起，制成负极浆料；将所述正极浆料间隔涂在正极金属薄体上；所述负极浆料间隔涂在负极金属薄体上，用刮刀将浆料刮涂成双面薄膜涂层，碾压裁分成薄电极，间隔处焊接极耳后，按隔膜、负极片、隔膜、正极片的叠放顺序卷绕成方形或圆柱形极芯。组装成电池后，能够极大地降低电池的内阻及极化程度，有效地改善电池的倍率放电性能和安全性能，电池能够以15倍率放电，而且电池在短路、过充、挤压、针刺等安全试验中，均达到不起火、不爆炸。整个生产过程简单、工艺容易控制，效率也比较高。

Description

一种高功率型锂离子电池极组制造方法

技术领域

本发明属于锂离子蓄电池制造技术领域，特别是涉及一种高功率型锂离子电池极组制造方法。

背景技术

随着锂离子电池技术的发展，越来越多的领域需要高功率锂离子电池。而锂离子电池电极的质量直接影响电池性能，现有的锂离子电池的电极制作多采用浆料涂敷成型技术，即经过碾压、裁分等工艺制成所需电极，该方法制成的电极厚度稍厚，再加上电极组分、配比等问题，造成电极的大电流放电能力差，不适应高功率电池要求，远远达不到混合电动汽车等高功率设备的放电要求，并且安全性能和倍率性能都不理想，特别是在滥用情况下，电池容易发生起火和爆炸现象。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种操作方便、工艺过程简单、能够有效提高电池高倍率放电性能及安全性能的高功率型锂离子电池极组制造方法。

本发明为解决现有技术中存在的技术问题采用的技术方案是：高功率型锂离子电池极组制造方法，选用重量比为80～90％∶3～10％∶3～8％的正极活性物∶导电碳黑∶粘结剂混合在一起，搅拌均匀，制成粘度为4000～8000Cps的正极浆料；选用重量比为88～94％∶1～5％∶3～10％的负极活性物∶导电碳黑∶粘结剂混合在一起，搅拌均匀，制成粘度为4000～8000Cps的负极浆料；将所述正极浆料按照24～34mg/cm²涂敷量间隔涂在正极金属薄体的两面上，每段电极平面面积150～250cm²，间歇宽度4～10mm；将所述负极浆料按照11～16mg/cm²涂敷量间隔涂在负极金属薄体的两面上，每段电极平面面积150～250cm²，间歇宽度4～10mm；用刮刀将浆料刮涂成双面薄膜涂层，用碾压机碾压至80～110μm后裁分成薄电极，间隔处焊接极耳后，按隔膜、负极片、隔膜、正极片的叠放顺序卷绕成方形或圆柱形极组。

本发明还可以采用如下技术措施来实现：所述粘结剂为PVDF的正负极活性物；所述正极片厚度保持在90～110μm，负极片厚度保持在85～100μm；所述隔膜的厚度为30～40μm；所述正极片宽度为70mm，负极片宽度为74mm，隔膜的宽度为84mm；所述极片为多段式多极耳极片，正极片为18段，极耳为16个，负极片为18段，极耳为16个。

本发明具有的优点和积极效果是：通过采用本方法制造的极组，组装成电池后，能够极大地降低电池的内阻及极化程度，有效地改善电池的倍率放电性能和安全性能，电池能够以15倍率放电，而且电池在短路、过充、挤压、针刺等安全试验中，均达到不起火、不爆炸。整个生产过程简单、工艺容易控制，效率也比较高。

附图说明

图1为本发明实施例1的电池短路曲线图；

图2为本发明实施例1的电池过充电曲线图；

图3为本发明实施例1的电池挤压曲线图；

图4为本发明实施例1的电池针刺曲线图；

图5为本发明实施例1的电池5倍率放电容量曲线图；

图6为本发明实施例1的电池15倍率放电曲线图；

图7为本发明实施例1的电池功率密度图；

图8为本发明实施例1的电池循环寿命图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1：

按质量百分比计，80％～90％的钴酸锂与3％～10％的石墨、炭黑作为导电剂，3％～8％的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯，聚合类树脂中的一种作为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮或二甲基酰胺作溶剂，制成浆料，以20um厚的铝箔作集流体，将浆料逐段均匀地涂布到铝箔两面上，并经干燥、辊压、裁分、点焊极耳等操作工艺制成多极耳的正极片；按质量百分比计，88％～94％的中间相球形炭(MCMB)、石墨炭作为负极活性物质，与1％～5％的炭黑作为导电剂，3％～10％的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯，聚合类树脂中的一种作为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮或二甲基酰胺作溶剂，制成浆料，以10um厚的铜箔作集流体，将浆料逐段均匀地涂敷于铜箔两面，并经干燥、辊压、裁分、焊接极耳等操作工艺制成多极耳负极片；选用厚度为20um～40um的聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的复合膜作为隔膜，电液型号为LB3121A的有机非水电液，溶剂体系以EC为基体的三元混合物，电解质为LiPF₆，；将正负极片与隔膜按隔膜、负极片、隔膜、正极片顺序的叠层卷绕成圆柱形极芯，放入壳内，使极耳与极柱连接好，然后将壳体与顶盖用氩弧焊接密封，注入电解液并将注液口密封。电池经24h搁置后再进行化成后处理等操作。

为说明本发明的特点，以45/150(8Ah)型电池为例，结合说明书附图对电池性能进行如下说明：

图1为电池短路试验曲线，在环境温度为20℃±5℃的条件下，将满电电池经外部短路，外部线路电阻小于10mΩ。图1中电池的最高电流为353.5A，最高温度为97.6℃，电压平台为0.13V，整个实验过程中，电池不起火、不爆炸。

图2为电池的过充电试验曲线，在环境温度为20℃±5℃的条件下，用1倍率电流对满电电池进行过充电，当电池电压充到5.0V时，停止充电。图2中电池的最高温度为106.2℃，最高电压为5.0V。整个试验过程中，电池不起火、不爆炸。

图3为电池的挤压试验曲线，在环境温度为20℃±5℃的条件下，用油压机将电池挤压到内部短路。电池的最高温度为36.5℃，电池不起火、不爆炸。

图4为电池的针刺试验曲线，将试验电池固定在夹具上，用Φ3mm～Φ8mm的钢针沿径向刺穿电池，电池的最高温度为212.0℃，电池不起火、不爆炸。

图5为电池的10倍率放电容量曲线，电池的放电容量为8.99Ah。

图6为电池的15倍率放电曲线，电池以120A电流放电持续时间为30S，使用间歇式放电方式。

图7为电池的功率密度图。电池顺序以7、9、15、1倍率放电。

图8为电池的循环寿命曲线，电池以1倍率电流充放电，充放电压范围为4.2-3.0V。

刮涂薄膜电极技术即把电极活性物质、添加剂和粘接剂混合在一起制成一定粘度的浆料，浆料通过料口下口定量敷于移动的金属薄体上，刮刀随即将浆料刮涂成一定厚度的双面薄膜涂层，经过碾压裁分等工序制成薄电极，此技术要求设备的精度高。

Claims

1.一种高功率型锂离子电池极组制造方法，其特征在于：选用重量比为80～90％∶3～10％∶3～8％的正极活性物∶导电碳黑∶粘结剂混合在一起，搅拌均匀，制成粘度为4000～8000Cps的正极浆料；选用重量比为88～94％∶1～5％∶3～10％的负极活性物∶导电碳黑∶粘结剂混合在一起，搅拌均匀，制成粘度为4000～8000Cps的负极浆料；将所述正极浆料按照24～34mg/cm²涂敷量间隔涂在正极金属薄体的两面上，每段电极平面面积150～250cm²，间歇宽度4～10mm；将所述负极浆料按照11～16mg/cm²涂敷量间隔涂在负极金属薄体的两面上，每段电极平面面积150～250cm²，间歇宽度4～10mm；用刮刀将浆料刮涂成双面薄膜涂层，用碾压机碾压至80～110μm后裁分成薄电极，间隔处焊接极耳后，按隔膜、负极片、隔膜、正极片的叠放顺序卷绕成方形或圆柱形极组。

2.权利要求1所述的高功率型锂离子电池极组制造方法，其特征在于：所述粘结剂为PVDF的正负极活性物。

3.权利要求1所述的高功率型锂离子电池极组制造方法，其特征在于：所述正极片厚度保持在90～110μm，负极片厚度保持在85～100μm。

4.权利要求1所述的高功率型锂离子电池极组制造方法，其特征在于：所述隔膜的厚度为30～40μm。

5.权利要求1所述的高功率型锂离子电池极组制造方法，其特征在于：所述正极片宽度为70mm，负极片宽度为74mm，隔膜的宽度为84mm。

6.权利要求1所述的高功率型锂离子电池极组制造方法，其特征在于：所述极片为多段式多极耳极片，正极片为18段，极耳为16个，负极片为18段，极耳为16个。