WO2018233327A1 - 一种具有高倍率性能锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

一种具有高倍率性能锂离子电池及其制备方法 Download PDF

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WO2018233327A1
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conductive agent
lithium ion
ion battery
negative electrode
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余志文
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深圳拓邦股份有限公司
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to the field of lithium ion batteries, and more particularly to a lithium ion battery having high rate performance and a method of fabricating the same.
  • lithium-ion batteries have been widely used in various fields such as power tools, electric vehicles, and power storage.
  • Lithium-ion battery charge and discharge current is small, long between turns; can not withstand high current fast charge; high current fast charge ⁇ Lithium ions cannot be effectively embedded in the anode, resulting in lithium deposition, which reduces the battery life.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a feasible preparation method for improving battery rate performance and a lithium ion battery produced by the method.
  • the technical solution adopted by the present invention to solve the technical problem thereof is: constructing a preparation method of a lithium ion battery having high rate performance; comprising the following steps:
  • Sl preparing a negative electrode sheet: using an active material having a particle diameter D50 of 1.0 to 1.5 ⁇ m as a cathode active material, mixing the cathode active material, a conductive agent, and a binder with a solvent, and dispersing and dispersing to obtain a negative electrode a negative electrode slurry is coated on a current collector according to a coating weight per unit area of 255 ⁇ 5 g/n to obtain a negative electrode sheet;
  • the conductive agent includes a tube bundle conductive agent and a particulate conductive agent;
  • S2 preparing a positive electrode sheet: using an active material having a particle diameter D50 of 8.0 to 8.5 micrometer as an anode active material, mixing the anode active material, the conductive agent, and the binder with a solvent, and preparing by stirring and dispersing a positive electrode slurry; the positive electrode slurry is coated on a current collector according to a coating weight per unit area of 121 ⁇ 5 g/n to obtain a positive electrode sheet; the conductive agent comprises a tube bundle conductive agent and a particulate conductive agent;
  • the mass ratio of the cathode active material, the conductive agent and the binder is: cathode active material
  • the cathode active material is lithium iron phosphate having a particle diameter D50 of 1.0 to 1.5 ⁇ m; the tube bundle conductive agent is KS-6, and the solvent is N-methylpyrrolidone.
  • the mass ratio of the anode active material, the conductive agent and the binder is: cathode active material
  • the cathode active material is obtained by the improvement of the particle diameter D50 of 8.0 ⁇ 8.
  • the tube bundle conductive agent is KS-6; and the solvent is N-methylpyrrolidone.
  • the layer spacing of the cathode, the anode and the separator in the battery is 209 ⁇ 1 ⁇ m.
  • the step S1 includes the following steps:
  • step S1.4 the slurry after the completion of the step S1.3 is vacuumed and defoamed, and the sieved material is discharged to obtain a lithium ion battery negative electrode slurry;
  • the negative electrode slurry is coated on a current collector according to a coating weight per unit area of 255 ⁇ 5 g/m 2 to obtain a negative electrode sheet.
  • the step S2 comprises the following steps:
  • S2.4 is to complete the step S2.3 after the slurry is vacuumed and defoamed, and the sieve is discharged to obtain a positive electrode of the lithium ion battery.
  • the positive electrode slurry is coated on a current collector according to a coating weight of the positive electrode unit area of 121 ⁇ 5 g/m 2 to obtain a positive electrode sheet.
  • step S3 the following steps are included:
  • the present invention also constructs a lithium ion battery having high rate performance, which is characterized by the preparation method of the lithium ion battery having high rate performance according to the present invention; the lithium ion battery having high rate performance includes a negative electrode sheet, a positive electrode sheet, and a separator; the negative electrode sheet, the positive electrode sheet, and the separator are wound into a battery cell of the lithium ion battery.
  • the lithium ion battery having high rate performance of the present invention and the preparation method thereof have the following beneficial effects:
  • the present invention uses an active material having a particle diameter D50 of 1.0 to 1.5 ⁇ m as a cathode active material and a particle diameter D50 of 8.0.
  • the active material of 8.5 micrometers as an anode active material increases the migration rate of lithium ions, and the present invention combines the cathode active material, the conductive agent and the binder with a solvent, and prepares the anode slurry by unity by stirring and dispersing.
  • a negative electrode sheet is prepared by coating a 255 ⁇ 5 g/n coating onto a current collector, and the anode active material, the conductive agent and the binder are mixed with a solvent, and the anode slurry is prepared by stirring and dispersing.
  • the positive electrode sheet was prepared by coating on a current collector with a coating weight of 121 ⁇ 5 g/n per unit area, and the coating weight per unit area of the anode and cathode was reduced. With the reduction of the coating weight per unit area of the anode and cathode, and the compaction density, the thickness of the anode and cathode sheets is also reduced, and the interlayer spacing of the cathode, the anode and the separator is reduced.
  • the interlayer spacing of the ion shuttle is reduced, thereby improving the migration ability of lithium ions; in addition, the present invention also employs a tubular conductive agent to improve the electron conductivity.
  • the tubular conductive agent is uniformly dispersed in the active material of the anode and the cathode, and functions as an electron bridge, thereby being more conductive than the general particulate conductive agent.
  • the invention improves the rapid charge and discharge performance of the lithium ion battery by improving the lithium ion migration ability and the electron conduction capability inside the lithium ion battery.
  • the battery prepared by the scheme has the advantages of short charging time, superior rate performance, stable cycle performance and the like.
  • FIG. 1 is a process flow diagram of a method for preparing a lithium ion battery having high rate performance according to the present invention
  • FIG. 2 is a S EM diagram of the improved anode active material in the method for preparing a lithium ion battery having high rate performance according to the present invention
  • FIG. 3 is a S EM diagram of the improved anode active material in the method for preparing a lithium ion battery having high rate performance according to the present invention
  • FIG. 4 is an SEM image of a tubular conductive agent in a method for preparing a lithium ion battery having high rate performance according to the present invention
  • FIG. 5 is a SEM of a particle conductive agent in a method for preparing a lithium ion battery having high rate performance according to the present invention
  • FIG. 6 is a diagram showing a variation of a cathode-anode layer spacing of a lithium ion battery prepared by using an improved anode active material in a method for preparing a lithium ion battery having high rate performance;
  • FIG. 7 is a graph showing a 5C constant current charging curve of a lithium ion battery prepared by the method of FIG. 1 according to the present invention.
  • FIG. 8 is a relationship diagram of improved DC internal resistance and cycle number of a lithium ion battery prepared by the method of FIG. 1 according to the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing improved cycle before and after circulation of a lithium ion battery produced by the method of FIG. 1 of the present invention.
  • FIG. 1 shows a method of preparing a lithium ion battery having high rate performance of the present invention.
  • the method for preparing a high-rate performance lithium ion battery includes the following steps:
  • the negative electrode sheet was prepared by drying on a fluid.
  • the conductive agent comprises a tube bundle conductive agent and a particulate conductive agent
  • the tube bundle conductive agent may be KS-6
  • the cathode active material may be a cathode active material having a relatively small particle diameter D50 obtained by the improvement, specifically
  • the cathode active material may be lithium iron phosphate having a particle diameter D50 of 1.0 to 1.5 ⁇ m obtained by improvement
  • the solvent may be N-methylpyrrolidone; in other embodiments, the solvent may also be water
  • the binder may be one or more selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, styrene-butadiene copolymer, acrylic copolymer, carboxymethylcellulose, and styrene-butadiene rubber.
  • the mass ratio of the cathode active material, the conductive agent and the binder is: cathode active material 94 ⁇ 3 ⁇ 4-98 ⁇ 3 ⁇ 4, conductive agent 0.5 ⁇ 3 ⁇ 4-3.0 ⁇ 3 ⁇ 4, adhesive 1.5 ⁇ 3 ⁇ 4-3.0 ⁇ 3 ⁇ 4.
  • the current collector can be a copper plate.
  • step S1 may include:
  • Sl.l, the cathode active material, the conductive agent and the binder are weighed according to the formulation ratio, and are placed in a mixer together with the solvent, and mixed to obtain a negative electrode premixed slurry.
  • the mixer used therein may be a twin-shaft high-efficiency mixer, and the mixing chamber may be 3-5 minutes.
  • the mixer revolution speed is ⁇ 15 rpm, the rotation speed ⁇ . . . ⁇ !, stirring the crucible ⁇ 601 ⁇ ⁇ [0050] S1.3, the slurry after the completion of the step S1.2 is dispersed at a high speed.
  • dispersion can be carried out by using a high-speed disperser, the rotation speed of the disperser can be controlled to 1400 O rpm, and the linear velocity is 66 m/s ; the slurry temperature can be controlled to 20 to 45 ° C, if necessary ( The slurry heats up a bit higher.) You can wipe the homogenizer with alcohol or add cooling water or reduce the speed.
  • step S1.4 the slurry after the completion of step S1.3 is vacuumed and defoamed, and the discharged material is sieved to obtain a negative electrode slurry of a lithium ion battery.
  • the degree of vacuum may be ⁇ -0.08 MPa, and the vacuum may be 10-30 minutes.
  • the negative electrode slurry is coated on a current collector according to a coating weight per unit area of 255 ⁇ 5 g/n to prepare a negative electrode sheet.
  • the anode active material, the conductive agent and the binder are mixed with a solvent, and the anode slurry is prepared by stirring and dispersing; and the positive electrode slurry is coated to a coating weight of 121 ⁇ 5 g/n per unit area.
  • the positive electrode sheet was obtained by drying on a current collector.
  • the conductive agent comprises a tube bundle conductive agent and a particulate conductive agent
  • the tube bundle conductive agent may be KS-6
  • the anode active material may be an anode active material having a relatively small particle diameter D50 obtained by the improvement, specifically
  • the anode active material may be artificial graphite having a particle diameter D50 of 8.0 to 8.5 ⁇ m by improvement
  • the solvent may be N-methylpyrrolidone; in other embodiments, the solvent may also be water;
  • the mixture can be selected from polyvinylidene fluoride, styrene-butadiene copolymer, acrylic copolymer, and carboxymethyl One or more of a base cellulose and a styrene-butadiene rubber.
  • the mass ratio of the anode active material, the conductive agent and the binder is: anode active material 94 ⁇ 3 ⁇ 4-98 ⁇ 3 ⁇ 4, conductive agent 0.5 ⁇ 3 ⁇ 4-3.0 ⁇ 3 ⁇ 4, adhesive 1.5 ⁇ 3 ⁇ 4-3.0 ⁇ 3 ⁇ 4
  • the current collector can be an aluminum plate.
  • the step 2 may further include:
  • the anode active material, the conductive agent and the binder are weighed according to the formulation ratio and placed in a mixer with the solvent, and mixed to obtain a positive electrode premixed slurry.
  • the mixer used therein may be a biaxial-leaf type high-efficiency mixer, and the mixing chamber may be 3-5 minutes.
  • the mixer revolution speed is ⁇ 15 rpm
  • the rotation speed ⁇ . . . ⁇ ! stirring time ⁇ 601 ⁇ ⁇
  • step S2.2 the slurry after the completion of step S2.2 is dispersed at a high speed.
  • dispersion can be carried out by using a high-speed disperser, the rotation speed of the disperser can be controlled to 1400 O rpm, the linear velocity is 66 m/s ; the slurry temperature can be controlled to 20 to 45 ° C, if necessary ( The slurry warms up ⁇
  • S2.4 will complete the step S2.3 after the slurry is vacuumed and defoamed, and the sieved material is discharged to obtain a lithium ion battery positive electrode slurry.
  • the degree of vacuum may be ⁇ -0.08 MPa, and the vacuum may be 10-30 minutes.
  • the positive electrode slurry was coated on a current collector according to a positive electrode unit area coating weight of 121 ⁇ 5 g/m 2 to obtain a positive electrode sheet.
  • steps S1 and S2 are not sequentially defined, and may be performed in any order, or may be performed in the same manner.
  • the step S3 includes:
  • the battery is placed in a packaging bag, and an electrolyte is injected, and a lithium ion battery is obtained by secondary packaging.
  • the packaging bag is an insulating material to stabilize the structure of the battery core and prevent the battery core from contacting the battery to cause a short circuit.
  • the commonly used anode active material has a D50 of 15 ⁇ m; and the improved anode active material has a D50 of 8.0 to 8.5 ⁇ m; in the preparation method, the D50 used is relatively Small anode active material, because the smaller the D50 of the anode active material, the shorter the path of lithium ion migration from the electrolyte to the active material, and the smaller the resistance of lithium ion migration, the more favorable the migration of lithium ions.
  • the improved artificial graphite having a particle diameter D50 of 8.0 to 8.5 ⁇ m can be selected to increase the lithium ion migration rate.
  • the tubular conductive agent has a smaller particle diameter and a larger specific surface area than the particulate conductive agent, and is tubularly filled between the active materials; in S1 and S2,
  • the conductive agents are tube bundle conductive agents and particulate conductive agents, mainly utilizing the complementary synergistic effect between the two to enhance the conductivity and enhance the absorption of the electrolyte.
  • the tubular conductive agent is uniformly dispersed in the active material of the cathode and the anode, and functions as an electron bridge, thereby having a larger electrical conductivity than that of the general particulate conductive agent, and the conductive properties thereof are shown in the following table.
  • the present invention reduces the coating weight per unit area of the anode and cathode, and prepares a negative electrode sheet according to a coating weight per unit area of the cathode from 350 ⁇ 5 g/m 2 to 255 ⁇ 5 g/m 2 ;
  • the positive electrode sheet was prepared by reducing the area coating weight from 166 ⁇ 5 g / n to 121 ⁇ 5 g / n.
  • the thickness of the roll of the anode and cathode sheets is also reduced, so that the layer spacing composed of the cathode, the anode and the separator is 311 ⁇
  • the reduction of 1 micron is 209 ⁇ 1 micron, which is 29%, which shortens the lithium ion migration path and improves the migration ability of lithium ions.
  • the lithium ion battery prepared by the preparation method of the present invention comprises a negative electrode sheet, a positive electrode sheet and a separator; the separator is located between the negative electrode sheet and the positive electrode sheet, and the negative electrode sheet is consistent with the number of the positive electrode sheet.
  • the negative electrode sheet, the positive electrode sheet, and the separator are wound into a battery cell of the lithium ion battery.
  • Charging performance test First, discharge at a constant current of 1.0 C rate to 2.0 V, and let it stand for 30 minutes. Next, charge 3.65V with a constant current of 5.0 C rate and leave it for 30 minutes. Then the test is ended; the same is used to record the charging capacity and data under the 5C rate condition. Its 5C constant current charging capability has been increased from the original 75% rated capacity to 96% rated capacity.
  • the DC internal resistance is reduced from the original 2.0 ⁇ ⁇ to 1.2 ⁇ ⁇ , which is improved by 0.8 ⁇ ⁇ and the cycle performance is also improved.
  • the 1C capacity retention rate of the improved sample was about 88%, which was superior to the sample before improvement.
  • the lithium-ion battery obtained by the method has a 5C constant current charging capability from the original 75% rated capacity to 96% rated capacity; the DC internal resistance is from the original The 2.0m ⁇ is reduced to 1.2 ⁇ , the 0.8 ⁇ is improved, and the cycle performance is also improved.

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Abstract

本发明涉及具有高倍率性能锂离子电池的制备方法, 包括以下步骤：采用粒径D50 为 1.0～1.5微米的活性材料作为阴极活性材料，将所述阴极活性材料、导电剂以及粘接剂与溶剂混合，并通过搅拌分散制得负极浆料；将所述负极浆料按照单位面积涂覆重量为255±5g/㎡涂覆到集流体上烘干制得负极片；采用粒径D50 为8.0～8.5微米的活性材料作为阳极活性材料，将所述阳极活性材料、导电剂以及粘接剂与溶剂混合，通过搅拌分散制得正极浆料；将所述正极浆料按照单位面积涂覆重量为121±5g/㎡涂覆到集流体上烘干制得正极片；所述导电剂包括管束导电剂和颗粒状导电剂；将所述负极片、所述正极片以及隔膜组装形成电池。采用该方法制得的电池具有充电时间短、倍率性能优越等优点。

Description

一种具有高倍率性能锂离子电池及其制备方法 技术领域
[0001] 本发明涉及锂离子电池领域， 更具体地说， 涉及一种具有高倍率性能的锂离子 电池及其制备方法。
背景技术
[0002] 目前， 锂离子电池已经广泛应用于电动工具， 电动汽车， 电网储能等各种领域
， 随着可移动电动工具和其它大倍率充放电用品的发展和环保意识的增强， 用 于大倍率充放电的电池从镍氢和镍镉的普通电池快速地向更高能量密度和环保 的锂离子电池转变。 近年来， 锂离子电池在车用领域呈爆炸式增长。
技术问题
[0003] 目前， 倍率型锂离子电池在整个行业中所占比例较小， 问题在于： 锂离子电池 充放电电流偏小、 吋间较长； 不能够承受大电流快速充电； 大电流快速充电吋 ， 锂离子不能够有效的嵌入阳极， 导致析锂， 从而降低电池的使用寿命。
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 本发明要解决的技术问题在于， 提供一种可行的改善电池倍率性能的制备方法 以及由该方法制得的锂离子电池。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 构造一种具有高倍率性能锂离子 电池的制备方法； 包括以下步骤：
[0006] Sl、 制备负极片： 采用粒径 D50为 1.0〜1.5微米的活性材料作为阴极活性材料 ， 将所述阴极活性材料、 导电剂以及粘接剂与溶剂混合， 并通过搅拌分散制得 负极浆料； 将所述负极浆料按照单位面积涂覆重量为 255±5g/n涂覆到集流体上 烘干制得负极片； 所述导电剂包括管束导电剂和颗粒状导电剂；
[0007] S2、 制备正极片： 采用粒径 D50为 8.0〜8.5微米的活性材料作为阳极活性材料 ， 将所述阳极活性材料、 导电剂以及粘接剂与溶剂混合， 并通过搅拌分散制得 正极浆料； 将所述正极浆料按照单位面积涂覆重量为 121±5g/n涂覆到集流体上 烘干制得正极片； 所述导电剂包括管束导电剂和颗粒状导电剂；
[0008] S3、 制备电池： 将所述负极片、 所述正极片以及隔膜组装形成电池。
[0009] 优选地， 在 S1步骤中， 所述阴极活性材料、 所述导电剂以及所述粘结剂的质量 比为： 阴极活性材料
Figure imgf000004_0001
[0010] 优选地， 在 S1步骤中， 所述阴极活性材料为粒径 D50为 1.0〜1.5微米的磷酸铁 锂； 所述管束导电剂为 KS-6, 所述溶剂为 N-甲基吡咯烷酮。
[0011] 优选地， 在 S2步骤中， 所述阳极活性材料、 所述导电剂以及所述粘结剂的质量 比为： 阴极活性材料
Figure imgf000004_0002
[0012] 优选地， 在 S1步骤中， 所述阴极活性材料为通过改善得到的粒径 D50为 8.0〜8.
5微米的人造石墨； 所述管束导电剂为 KS-6; 所述溶剂为 N-甲基吡咯烷酮。
[0013] 优选地， 在 S3步骤中， 所述电池中由阴极、 阳极和隔膜组成的层间距为 209±1 微米。
[0014] 优选地， 所述 S1步骤包括以下步骤：
[0015] Sl.l、 按配方比例称取所述阴极活性材料、 所述导电剂及所述粘结剂并与溶剂 同吋放入混合机中， 混合制得负极预混浆料；
[0016] S1.2、 将所有负极预混浆料加入搅拌机中并调节搅拌速度；
[0017] S1.3、 将完成所述步骤 S1.2后的浆料进行高速分散；
[0018] S1.4、 将完成所述步骤 S1.3后的浆料抽真空除泡， 过筛出料制得锂离子电池负 极浆料；
[0019] S1.5、 将所述负极浆料按照单位面积涂覆重量为 255±5g/m2涂覆到集流体上烘干 制得负极片。
[0020] 优选地， 所述 S2步骤包括以下步骤：
[0021] S2. 按配方比例称取所述阳极活性材料、 所述导电剂及所述粘结剂并与溶剂 同吋放入混合机中， 混合制得正极预混浆料；
[0022] S2.2、 将所有正极预混浆料加入搅拌机中并调节搅拌速度；
[0023] S2.3、 将完成所述步骤 S2.2后的浆料进行高速分散；
[0024] S2.4将完成所述步骤 S2.3后的浆料抽真空除泡， 过筛出料制得锂离子电池正极 装料；
[0025] S2.5、 将所述正极浆料按照正极单位面积涂覆重量为 121±5g/m2涂覆到集流体上 烘干制得正极片。
[0026] 优选地， 在 S3步骤中， 包括以下步骤：
[0027] S3.1将所述负极片、 所述正极片、 所述隔膜卷绕制成电芯；
[0028] S3.2、 将所述电芯放入包装袋， 并注入电解液， 经二次封装制得锂离子电池。
[0029] 本发明还构造一种具有高倍率性能锂离子电池， 其特征在于， 采用本发明所述 的具有高倍率性能锂离子电池的制备方法制得； 所述具有高倍率性能锂离子电 池包括负极片、 正极片以及隔膜； 所述负极片、 所述正极片、 所述隔膜卷绕成 所述锂离子电池的电芯。
发明的有益效果
有益效果
[0030] 实施本发明的具有高倍率性能的锂离子电池及其制备方法， 具有以下有益效果 ： 本发明采用粒径 D50为 1.0〜1.5微米的活性材料作为阴极活性材料以及采用粒 径 D50为 8.0〜8.5微米的活性材料作为阳极活性材料提高了锂离子的迁移速率， 并且本发明将由该阴极活性材料、 导电剂以及粘接剂与溶剂混合， 并通过搅拌 分散制得负极浆料按照单位面积涂覆重量为 255±5g/n涂覆到集流体上烘干制得 负极片， 以及将由该将所述阳极活性材料、 导电剂以及粘接剂与溶剂混合， 并 通过搅拌分散制得阳极浆料按照单位面积涂覆重量为 121±5g/n涂覆到集流体上 烘干制得正极片， 降低了阴阳极的单位面积涂覆重量。 随着阴阳极的单位面积 涂覆重量的降低， 压实密度不变的情况下， 阴阳极片的辊压厚度也随之变小， 阴极、 阳极和隔膜组成的层间距就减小了， 锂离子穿梭的层间距减小了， 从而 提高了锂离子的迁移能力； 此外本发明还采用管状导电剂， 来提高电子导电能 力。 管状导电剂均匀分散在阴阳极活性物质中， 起到电子桥梁的作用， 从而比 一般颗粒状导电剂的导电能力大。 本发明通过提高锂离子电池内部锂离子迁移 能力和电子导电能力， 来提高锂离子电池的快速充放电性能。 采用该方案制备 的电池， 具有充电吋间短、 倍率性能优越、 循环性能稳定等优点。
对附图的简要说明 附图说明
[0031] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明， 附图中：
[0032] 图 1是本发明具有高倍率性能锂离子电池的制备方法的工艺流程图；
[0033] 图 2是本发明具有高倍率性能锂离子电池的制备方法中改善前阳极活性材料的 S EM图；
[0034] 图 3是本发明具有高倍率性能锂离子电池的制备方法中改善后阳极活性材料的 S EM图；
[0035] 图 4是本发明具有高倍率性能锂离子电池的制备方法中管状导电剂的 SEM图； [0036] 图 5是本发明具有高倍率性能锂离子电池的制备方法中颗粒导电剂的 SEM图； [0037] 图 6是本发明具有高倍率性能锂离子电池的制备方法中采用改善后的阳极活性 材料制得的锂离子电池的阴阳极层间距变化图；
[0038] 图 7是本发明采用图 1方法制得的锂离子电池的改善前后 5C恒定电流充电曲线图
[0039] 图 8是本发明采用图 1方法制得的锂离子电池的改善前后直流内阻与循环次数关 系图；
[0040] 图 9是本发明采用图 1方法制得的锂离子电池的改善前后循环曲线图。
实施该发明的最佳实施例
本发明的最佳实施方式
[0041] 图 1示出本发明具有高倍率性能锂离子电池的制备方法。
[0042] 如图 1所示， 该具有高倍率性能锂离子电池的制备方法， 包括以下步骤：
[0043] Sl、 制备负极片： 采用粒径 D50为 1.0〜1.5微米的活性材料作为阴极活性材料
， 将所述阴极活性材料、 导电剂以及粘接剂与溶剂混合， 并通过搅拌分散制得 负极浆料； 将所述负极浆料按照单位面积涂覆重量为 255±5g/n涂覆到集流体上 烘干制得负极片。
[0044] 其中， 导电剂包括管束导电剂和颗粒状导电剂， 该管束导电剂可以为 KS-6; 该 阴极活性材料可以为通过改善后得到的粒径 D50相对较小的阴极活性材料， 具体 地， 该阴极活性材料可以为通过改善得到的粒径 D50为 1.0〜1.5微米的磷酸铁锂 ； 该溶剂可以为 N-甲基吡咯烷酮； 在其他一些实施例中， 该溶剂也可以为水； 该粘结剂可以选用聚偏氟乙烯、 苯乙烯-丁二烯共聚物、 丙烯酸系共聚物、 羧甲 基纤维素及丁苯橡胶中的一种或多种。 该阴极活性材料、 该导电剂以及该粘结 剂的质量比为： 阴极活性材料 94<¾-98<¾、 导电剂 0.5<¾-3.0<¾、 粘接剂 1.5<¾-3.0<¾ 。 该集流体可以为铜板。
[0045] 具体地， 步骤 S1可包括：
[0046] Sl.l、 按配方比例称取阴极活性材料、 导电剂及粘结剂并与溶剂同吋放入混合 机中， 混合制得负极预混浆料。
[0047] 其中采用的混合机可以为双轴叶式高效混合机， 混合吋间可以为 3-5min。
[0048] S1.2、 将所有负极预混浆料加入搅拌机中并调节搅拌速度。
[0049] 其中， 该搅拌机公转速度为≤15rpm， 自转速度^。。。^^!,搅拌吋间≤601^^ [0050] S1.3、 将完成步骤 S1.2后的浆料进行高速分散。
[0051] 在该步骤中， 可以采用高速分散机进行分散， 该分散机的转速可以控制为 1400 O rpm,线速度 66m/s; 该浆料温度可以控制为 20~45°C， 必要吋 （浆料升温较高吋 ) 可以用酒精擦拭匀浆锅或加冷却水或降低转速。
[0052] S1.4、 将完成步骤 S1.3后的浆料抽真空除泡， 过筛出料制得锂离子电池负极浆 料。
[0053] 在该步骤中， 该真空度可以为≥-0.08Mpa,抽真空吋间可以为 10-30min。
[0054] S1.5、 将负极浆料按照单位面积涂覆重量为 255±5g/n涂覆到集流体上烘干制得 负极片。
[0055] S2、 制备正极片： 采用粒径 D50为 8.0〜8.5微米的活性材料作为阳极活性材料
， 将所述阳极活性材料、 导电剂以及粘接剂与溶剂混合， 并通过搅拌分散制得 阳极浆料； 将所述正极极浆料按照单位面积涂覆重量为 121±5g/n涂覆到集流体 上烘干制得正极片。
[0056] 其中， 导电剂包括管束导电剂和颗粒状导电剂， 该管束导电剂可以为 KS-6; 该 阳极活性材料可以为通过改善后得到的粒径 D50相对较小的阳极活性材料， 具体 地， 该阳极活性材料可以为通过改善得到的粒径 D50为 8.0〜8.5微米的人造石墨 ； 该溶剂可以为 N-甲基吡咯烷酮； 在其他一些实施例中， 该溶剂也可以为水； 该粘结剂可以选用聚偏氟乙烯、 苯乙烯-丁二烯共聚物、 丙烯酸系共聚物、 羧甲 基纤维素及丁苯橡胶中的一种或多种。 该阳极活性材料、 该导电剂以及该粘结 剂的质量比为： 阳极活性材料 94<¾-98<¾、 导电剂 0.5<¾-3.0<¾、 粘接剂 1.5<¾-3.0<¾
。 该集流体可以为铝板。
[0057] 具体地， 该步骤 2还可以包括：
[0058] 2.1、 按配方比例称取所述阳极活性材料、 所述导电剂及所述粘结剂并与溶剂同 吋放入混合机中， 混合制得正极预混浆料。
[0059] 其中， 其中采用的混合机可以为双轴叶式高效混合机， 混合吋间可以为 3-5min
[0060] S2.2、 将所有正极预混浆料加入搅拌机中并调节搅拌速度。
[0061] 其中， 该搅拌机公转速度为≤15rpm， 自转速度^。。。^^!,搅拌吋间≤601^^
[0062] S2.3、 将完成步骤 S2.2后的浆料进行高速分散。
[0063] 在该步骤中， 可以采用高速分散机进行分散， 该分散机的转速可以控制为 1400 O rpm,线速度 66m/s; 该浆料温度可以控制为 20~45°C， 必要吋 （浆料升温较高吋
) 可以用酒精擦拭匀浆锅或加冷却水或降低转速。
[0064] S2.4将完成步骤 S2.3后的浆料抽真空除泡， 过筛出料制得锂离子电池正极浆料
[0065] 在该步骤中， 该真空度可以为≥-0.08Mpa,抽真空吋间可以为 10-30min。
[0066] S2.5、 将正极浆料按照正极单位面积涂覆重量为 121±5g/m2涂覆到集流体上烘干 制得正极片。
[0067] 可以理解地， 步骤 S1和 S2没有先后顺序限定， 可以任意依次进行， 也可以同吋 进行。
[0068] S3、 制备电池： 将所制得的负极片和正极片以及隔膜组装形成电池。
[0069] 具体地， 该步骤 S3包括：
[0070] S3.1将所制得的负极片和正极片以及隔膜卷绕制成电芯。
[0071] 其中， 该负极片和该正极片数量一致， 将隔膜放置在该正极片和该负极片的中 间， 在进行卷绕制得电芯。
[0072] S3.2、 将该电芯放入包装袋， 并注入电解液， 经二次封装制得锂离子电池。
[0073] 其中， 包装袋为绝缘材料， 以稳定该电芯结构和防止电芯与电池接触造成短路 [0074] 如图 2及图 3所示， 常用的阳极活性材料， 其 D50为 15微米； 改善后的阳极活性 材料， 其 D50为 8.0〜8.5微米； 在该制备方法中， 采用的 D50相对较小的阳极活性 材料， 因为阳极活性材料的 D50越小， 锂离子从电解液迁移到活性材料的路径就 越短， 锂离子迁移所受的阻力就越小， 越有利于锂离子的迁移， 通过选择改善 得到的粒径 D50为 8.0〜8.5微米的人造石墨可以提高锂离子迁移速率。
[0075] 如图 4及图 5所示， 该管状导电剂相比颗粒导电剂粒径较小， 比表面积较大， 且 其呈管状能够填充到活性物质之间； 在 S1和 S2中， 采用的导电剂均为管束导电 剂和颗粒导电剂， 主要是利用两者之间的互补协同效应， 以增强该导电性能同 吋增强其对电解液的吸收。 该管状导电剂均匀分散在阴阳极活性物质中， 起到 电子桥梁的作用， 从而比一般颗粒状导电剂的导电能力大， 其导电性能如下表 所示。
[0076] 表 1管状导电剂和颗粒导电剂的导电能力
[] [表 1]
Figure imgf000009_0001
[0077] 如图 6所示， 本发明降低了阴阳极的单位面积涂覆重量， 按照阴极单位面积涂 覆重量由 350±5g/m2降为 255±5g/m2制备负极片； 阳极单位面积涂覆重量由 166±5g /n降为 121±5g/n制备正极片。 随着阴阳极的单位面积涂覆重量的降低， 压实密 度不变的情况下， 阴阳极片的辊压厚度也随之变小， 使得由阴极、 阳极和隔膜 组成的层间距由原来 311±1微米降低为 209±1微米， 降幅达 29%， 从而缩短锂离子 迁移路径， 提高了锂离子的迁移能力。
[0078] 采用本发明的制备方法制得锂离子电池包括负极片、 正极片以及隔膜； 该隔膜 位于该负极片与该正极片的中间， 且该负极片与该正极片的数量相一致， 该负 极片、 正极片以及隔膜通过卷绕成该锂离子电池的电芯。
[0079] 图 7至 9示出了采用该制备方法制得的锂离子电池的充电性能测试、 直流内阻与 循环次数关系测试以及循环后容量测试的结果。
[0080] 充电性能测试： 首先以 1.0C倍率恒定电流放电至 2.0V， 搁置 30分钟。 其次以 5.0 C倍率恒定电流充电充 3.65V, 搁置 30分钟。 然后结束测试； 同吋记录 5C倍率条 件下充电容量及数据。 其 5C恒流充电能力从原来的 75%额定容量， 提升至 96%额 定容量。
[0081] 如图 7所示， 其 5C恒流充电能力从原来的 75%额定容量， 提升至 96%额定容量
[0082] 直流内阻与循环次数关系测试： 直流内阻从侧面可以说明电芯在大倍率充电下 ， 电芯内部极化程度； 根据欧姆定律 R=U/I可知， 直流阻抗越小， 说明极化程度 越小， 倍率充电性能越优。
[0083] 如图 8所示， 直流内阻由原来的 2.0ηιΩ降低到 1.2ηιΩ， 提升了 0.8ηιΩ且循环性能 也有所提高。
[0084] 循环后容量测试： Sl、 将该电池在 1C倍率恒流恒压充电至 3.65V (截止电流 0.0 5C) ， 搁置 lO min; S2、 将该电池在 1C倍率放电至 2.0V， 搁置 lOmin; S3、 将该 电池在 1C倍率恒流充电至 45%SOC (充电 27min) ， 搁置 2min; S4、 将该电池在 4C倍率恒流充电至 55%SOC (充电 1.5min) ， 搁置 2min; S5、 将该电池在 4C倍 率放电至 45<¾SOC (放电 1.5min) ， 搁置 2min; S6、 重复步骤 4-5， 循环 1000次 ； S7、 将该电池在 1C倍率恒流放电至 2.0V， 搁置 lOmin; S8、 将该电池在 1C倍 率恒流恒压充电至 3.65V (截止电流 0.05C) ， 搁置 lOmin; S9、 将该电池在 1C倍 率恒流放电至 2.0V并记录放电容量， 搁置 lOmin; 10重复步骤 3-9， 共循环 10000 次后停止测试。
[0085] 如图 9所示， 经过 10000次循环后， 改善后样品的 1C容量保持率在 88%左右， 较 改善前样品优越。
[0086] 可以理解地， 通过上述测试， 可知， 采用该方法制得的锂离子电池， 其 5C恒流 充电能力从原来的 75%额定容量， 提升至 96%额定容量； 直流内阻由原来的 2.0m Ω降低到 1.2ηιΩ， 提升了 0.8ηιΩ且循环性能也有所提高。
[0087] 可以理解的， 以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式， 其描述较为具体和 详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制； 应当指出的是， 对于 本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 可以对上述技术 特点进行自由组合， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护范 围； 因此， 凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰， 均应属于本发明 权利要求的涵盖范围。

Claims

权利要求书
一种具有高倍率性能锂离子电池的制备方法， 其特征在于， 包括以下 步骤：
51、 制备负极片： 采用粒径 D50为 1.0〜1.5微米的活性材料作为阴极 活性材料， 将所述阴极活性材料、 导电剂以及粘接剂与溶剂混合， 并 通过搅拌分散制得负极浆料； 将所述负极浆料按照单位面积涂覆重量 为 255±5g/n涂覆到集流体上烘干制得负极片； 所述导电剂包括管束 导电剂和颗粒状导电剂；
52、 制备正极片： 采用粒径 D50为 8.0〜8.5微米的活性材料作为阳极 活性材料， 将所述阳极活性材料、 导电剂以及粘接剂与溶剂混合， 并 通过搅拌分散制得正极浆料； 将所述正极浆料按照单位面积涂覆重量 为 121±5g/n涂覆到集流体上烘干制得正极片； 所述导电剂包括管束 导电剂和颗粒状导电剂；
53、 制备电池： 将所述负极片、 所述正极片以及隔膜组装形成电池。 根据权利要求 1所述的具有高倍率性能锂离子电池的制备方法， 其特 征在于， 在 S1步骤中， 所述阴极活性材料、 所述导电剂以及所述粘结 剂的质量比为： 阴极活性材料 94<¾-98%、 导电剂 0.5<¾-3.0<¾、 粘接剂 1 根据权利要求 2所述的具有高倍率性能锂离子电池的制备方法， 其特 征在于， 在 S1步骤中， 所述阴极活性材料为粒径 D50为 1.0〜1.5微米 的磷酸铁锂； 所述管束导电剂为 KS-6, 所述溶剂为 N-甲基吡咯烷酮 根据权利要求 1所述的具有高倍率性能锂离子电池的制备方法， 其特 征在于， 在 S2步骤中， 所述阳极活性材料、 所述导电剂以及所述粘结 剂的质量比为： 阴极活性材料 94<¾-98%、 导电剂 0.5<¾-3.0<¾、 粘接剂 1 根据权利要求 4所述的具有高倍率性能锂离子电池的制备方法， 其特 征在于， 在 SI步骤中， 所述阴极活性材料为通过改善得到的粒径 D50为 8.0〜8.
5微米的人造石墨； 所述管束导电剂为 KS-6; 所述溶剂为 N-甲基吡咯 烷酮。
[权利要求 6] 根据权利要求 1所述的具有高倍率性能锂离子电池的制备方法， 其特 征在于， 在 S3步骤中， 所述电池中由阴极、 阳极和隔膜组成的层间距 为 209±1微米。
[权利要求 7] 根据权利要求 1至 6中任意一项所述的具有高倍率性能锂离子电池的制 备方法， 其特征在于， 所述 S1步骤包括以下步骤：
51.1、 按配方比例称取所述阴极活性材料、 所述导电剂及所述粘结剂 并与溶剂同吋放入混合机中， 混合制得负极预混浆料；
51.2、 将所有负极预混浆料加入搅拌机中并调节搅拌速度；
S 1.3、 将完成所述步骤 S 1.2后的浆料进行高速分散；
51.4、 将完成所述步骤 S1.3后的浆料抽真空除泡， 过筛出料制得锂离 子电池负极浆料；
51.5、 将所述负极浆料按照单位面积涂覆重量为 255±5g/m2涂覆到集 流体上烘干制得负极片。
[权利要求 8] 根据权利要求 1至 6中任意一项所述的具有高倍率性能锂离子电池的制 备方法， 其特征在于， 所述 S2步骤包括以下步骤： S2. 按配方比例称取所述阳极活性材料、 所述导电剂及所述粘结剂 并与溶剂同吋放入混合机中， 混合制得正极预混浆料；
S2.2、 将所有正极预混浆料加入搅拌机中并调节搅拌速度；
S2.3、 将完成所述步骤 S2.2后的浆料进行高速分散；
S2.4将完成所述步骤 S2.3后的浆料抽真空除泡， 过筛出料制得锂离子 电池正极浆料；
S2.5、 将所述正极浆料按照正极单位面积涂覆重量为 121±5g/m2涂覆 到集流体上烘干制得正极片。
[权利要求 9] 根据权利要求 1所述的具有高倍率性能锂离子电池的制备方法， 其特 征在于， 在 S3步骤中， 包括以下步骤： S3.1将所述负极片、 所述正极片、 所述隔膜卷绕制成电芯；
S3.2、 将所述电芯放入包装袋， 并注入电解液， 经二次封装制得锂离 子电池。
[权利要求 10] —种具有高倍率性能锂离子电池， 其特征在于， 采用权利要求 1至 9任
一项所述的具有高倍率性能锂离子电池的制备方法制得； 所述具有高 倍率性能锂离子电池包括负极片、 正极片以及隔膜； 所述负极片、 所 述正极片、 所述隔膜卷绕成所述锂离子电池的电芯。
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