專利名稱：一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池制作技術領域，特別是涉及一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法。
背景技術：
化學電源體系中，鋰離子二次電池相對于傳統(tǒng)的電池而言，具有輸出電壓高(3.6V)，高的能量密度和長的循環(huán)壽命，鋰離子電池迅速成為電源市場的成員。隨著石油燃料的逐步減少、環(huán)境污染以及人們對于環(huán)保意識的增強，開發(fā)新型的混合電動車電池或者純電動電池以及相應電池技術得到長足的發(fā)展。鋰離子電池由正極、負極、隔膜、電解液、集流體等部分組成，其中集流體作為正負極材料支撐體顯得非常重要，正極材料、負極材料通過一定的涂布方式涂覆在集流體上，然后經過不同的工序裝配成電池。為了提高鋰離子電池的能量密度、活性物質的利用率及電池的倍率性能，研究人員開展了大量的工作，如科研人員通過摻雜、包覆等技術改善正極材料的性能，尋找新型的負極材料以替代目前鋰離子電池所采用的石墨類材料，采用固體電解質替代液體電解質等技術的發(fā)展都促進了鋰離子電池的進步。但是，研究人員對集流體的關注比較少，多數(shù)鋰離子電池生產廠家也很少對集流體進行改進。如中國專利CN1945878A正負極的集流體是帶孔的箔材，正極是帶孔的鋁箔，負極是帶孔的銅箔，但該專利不利于鋰離子電池在充放電過程中電子傳導，且該集流體采用公知的方法打孔，規(guī)?；a復雜。
發(fā)明內容
為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了 一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，解決動力電池容量低、倍率性能差、安全性低等問題。本發(fā)明所采用的技術方案是:一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:采用正極材料、網(wǎng)狀集流體、負極材料、隔膜、電解液，將正、負極材料涂覆到集流體上制成極片制成電池，所述的集流體的制作步驟如下:(I)在攪拌鍋中將PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)中或者將CMC(羥甲基纖維素鈉)溶解于去離子水中后加入SBR(丁苯橡膠)，攪拌時間3-6h，然后將二氧化硅、三氧化二鋁中的一種或者兩者的粉體混合物加入其中，濃度0.5-2%，經攪拌后，粉體均勻的分散于PVDF溶液中；(2)用涂布機將粉體的膠液涂覆在網(wǎng)狀的集流體，經過烘箱烘烤后，粉體在網(wǎng)狀集流體的厚度在0.5-3 μ m。作為優(yōu)選的，所述的正極材料采用磷酸鐵鋰或錳酸鋰或鈷酸鋰。作為優(yōu)選的，所述的負極材料采用天然石墨或人造石墨。作為優(yōu)選的，所述的隔膜采用聚乙烯、聚丙烯或者兩者的摻和。作為優(yōu)選的，所述的電解液的溶質采用LiPF6或LiC104，電解液有機溶劑采用碳酸丙稀酯(PO、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、甲乙基碳酸酯(MEC)組成的二元或者三元的混合溶劑。
作為優(yōu)選的，所述的正極材料涂覆在經改進的網(wǎng)狀鋁箔上，負極材料涂覆在經改進的網(wǎng)狀銅箔上。
作為優(yōu)選的，所述步驟⑴中PVDF溶解中NMP，PVDF的濃度為1_10%，攪拌時間為3-6h。
作為優(yōu)選的，所述步驟⑴中CMC溶解于去離子水中，CMC的濃度為0.8-1.6%，攪拌時間3-6h，然后加入1.5-3.6%的SBR0
作為優(yōu)選的，所述步驟(2)中通過刮涂的方式將粉體均勻的涂覆在集流體上。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是: (I)正負極極片的集流體采用網(wǎng)狀的箔材，更有利于鋰離子電池在大倍率放電時電流的傳輸，電流密度更均勻； (2)由于采用網(wǎng)狀的集流體，相應的節(jié)約電池空間進而增大了鋰離子電池體積比能量，重量比能量、提高了單體電池的容量； (3)在集流體上涂覆一層二氧化硅、三氧化二鋁粉體，增加了鋰離子電池的安全性同時電池的循環(huán)壽命延長。
該方法制備簡單，易于生產，適于大規(guī)模推廣應用。
具體實施方式
為了能更清楚地理解本發(fā)明的技術方案，下面對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明所述的一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:采用正極材料、網(wǎng)狀集流體、負極材料、隔膜、電解液，將正、負極材料涂覆到集流體上制成極片制成電池，所述的集流體的制作步驟如下:(1)在攪拌鍋中將PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)中或者將CMC(羥甲基纖維素鈉)溶解于去離子水中后加入SBR(丁苯橡膠)，攪拌時間3-6h，然后將二氧化硅、三氧化二鋁中的一種或者兩者的粉體混合物加入其中，濃度0.5-2%，經攪拌后，粉體均勻的分散于PVDF溶液中；(2)用涂布機將粉體的膠液涂覆在網(wǎng)狀的集流體，經過烘箱烘烤后，粉體在網(wǎng)狀集流體的厚度在0.5-3 μ m。
實施例一在攪拌鍋中加入適量的NMP，然后加入粉狀的PVDF，PVDF濃度為5%，PVDF的攪拌時間為3h，待PVDF完全溶解于NMP中后將二氧化硅粉體加入，二氧化硅的濃度為1%，溶液配制好備用。將二氧化硅溶液用涂布機均勻的涂覆在網(wǎng)狀的鋁箔與網(wǎng)狀的銅箔集流體上，二氧化硅粉體在網(wǎng)狀鋁箔與網(wǎng)狀銅箔的厚度為I μ m,其孔隙率為50%，孔徑為80nm，正極活性材料是錳酸鋰，負極活性材料是中間相炭微球(MCMB)，制成7568270方形鋰離子電池，容量為 IOAh。
正極片 的制造:將錳酸鋰、粘結劑、導電劑按照配方比例配置成正極漿料，將正極漿料涂覆在經過改進的網(wǎng)狀的鋁箔集流體上，經烘烤、輥壓、分切成正極片； 負極片的制造:將中間相炭微球、粘結劑、導電劑按照配方比例配置成負極漿料，將負極漿料涂覆在改進的網(wǎng)狀的銅箔集流體上，經烘烤、輥壓、分切成負極片；將正極片、負極片、隔膜裝配成電芯，置于殼體中注入電解液，電解液采用IM的六氟磷酸鋰為溶質，EC:DMC:DEC=1:1:1的混合溶劑，經化成、分容后，電池的體積比容量相應的增加了 15%。實施例2
在攪拌鍋中加入適量的NMP，然后加入粉狀的PVDF，PVDF濃度為5%，PVDF的攪拌時間為3h，待PVDF完全溶解于NMP中后將二氧化硅粉體加入，二氧化硅的濃度為1.5% ;將CMC溶解在去離子水中，CMC的濃度為1.0%，然后加入1.5%的SBR，待完全溶解后將二氧化硅粉體加入，濃度為1%，兩溶液配制好備用。將二氧化硅溶液用涂布機均勻的涂覆在網(wǎng)狀的鋁箔集流體上，二氧化硅粉體在網(wǎng)狀鋁箔的厚度為1.5 μ m，其孔隙率為50%，孔徑為80nm ;將二氧化硅的CMC溶液均勻的涂覆在網(wǎng)狀的銅箔上，厚度為I μ m,其孔隙率為50%，孔徑為80nm，正極活性材料是納米磷酸鐵鋰，負極活性材料是中間相炭微球(MCMB)，制成7568270方形鋰尚子電池，容量為10Ah。正極片的制造:將磷酸鐵鋰、粘結劑、導電劑按照配方比例配置成正極漿料，將正極漿料涂覆在經過改進的網(wǎng)狀的鋁箔集流體上，經烘烤、輥壓、分切成正極片；
負極片的制造:將中間相炭微球、粘結劑、導電劑按照配方比例配置成負極漿料，將負極漿料涂覆在改進的網(wǎng)狀的銅箔集流體上，經烘烤、輥壓、分切成負極片；
將正極片、負極片、隔膜裝配成電芯，置于殼體中注入電解液，電解液采用IM的六氟磷酸鋰為溶質，EC:DMC:DEC=1:1:1的混合溶劑，經化成、分容后，電池在20C倍率放電時，容量保持率在98%以上。實施例3
在攪拌鍋中加入適量的NMP，然后加入粉狀的PVDF，PVDF濃度為6%，PVDF的攪拌時間為5h，待PVDF完全溶解于NMP中后將二氧化硅粉體加入，二氧化硅的濃度為1% ;將CMC溶解在去離子水中，CMC的濃度為1.40%，然后加入2.0%的SBR，待完全溶解后將二氧化硅粉體加入，濃度為1%，溶液配制好備用。將二氧化硅溶液用涂布機均勻的涂覆在網(wǎng)狀的鋁箔集流體上，二氧化硅粉體在網(wǎng)狀鋁箔的厚度為I μ m,其孔隙率為50%，孔徑為80nm ;將二氧化硅的CMC溶液均勻的涂覆在網(wǎng)狀的銅箔上，厚度為1.5 μ m，其孔隙率為50%，孔徑為80nm，正極活性材料是納米磷酸鐵鋰，負極活性材料是中間相炭微球(MCMB)，制成7568270方形鋰尚子電池，容量為10Ah。正極片的制造:將磷酸鐵鋰、粘結劑、導電劑按照配方比例配置成正極漿料，將正極漿料涂覆在經過改進的網(wǎng)狀的鋁箔集流體上，經烘烤、輥壓、分切成正極片；
負極片的制造:將中間相炭微球、粘結劑、導電劑按照配方比例配置成負極漿料，將負極漿料涂覆在改進的網(wǎng)狀的銅箔集流體上，經烘烤、輥壓、分切成負極片；
將正極片、負極片、隔膜裝配成電芯，置于殼體中注入電解液，電解液采用IM的六氟磷酸鋰為溶質，EC:DMC:DEC=1:1:1的混合溶劑，經化成、分容后，電池經過充、過放、短路測試，電池不起火、不爆炸、不冒煙、不漏液。
以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施方式，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構造、特征及原理所做的等效變化或修飾， 均包括于本發(fā)明專利申請范圍內。
權利要求
1.一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:采用正極材料、網(wǎng)狀集流體、負極材料、隔膜、電解液，將正、負極材料涂覆到集流體上制成極片制成電池，所述的集流體的制作步驟如下:(I)在攪拌鍋中將PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)中或者將CMC(羥甲基纖維素鈉)溶解于去離子水中后加入SBR(丁苯橡膠)，攪拌時間3-6h，然后將二氧化硅、三氧化二鋁中的一種或者兩者的粉體混合物加入其中，濃度0.5-2%，經攪拌后，粉體均勻的分散于PVDF溶液中；(2)用涂布機將粉體的膠液涂覆在網(wǎng)狀的集流體，經過烘箱烘烤后，粉體在網(wǎng)狀集流體的厚度在0.5-3 μ mD
2.根據(jù)權利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述的正極材料采用磷酸鐵鋰或錳酸鋰或鈷酸鋰。
3.根據(jù)權利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述的負極材料采用天然石墨或人造石墨。
4.根據(jù)權利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述的隔膜采用聚乙烯、聚丙烯或者兩者的摻和。
5.根據(jù)權利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述的電解液的溶質采用LiPF6或LiC104，電解液有機溶劑采用碳酸丙稀酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、甲乙基碳酸酯(MEC)組成的二元或者三元的混合溶劑。
6.根據(jù)權利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述的正極材料涂覆在經改進的網(wǎng)狀鋁箔上，負極材料涂覆在經改進的網(wǎng)狀銅箔上。
7.根據(jù)權利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述步驟(I)中PVDF溶解中NMP，PVDF的濃度為1_10%，攪拌時間為3_6h。
8.根據(jù)權利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述步驟(I)中CMC溶解于去離子水中，CMC的濃度為0.8-1.6%，攪拌時間3_6h，然后加入 1.5-3.6% 的 SBR0
9.根據(jù)權利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述步驟(2)中通過刮涂的方式將粉體均勻的涂覆在集流體上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，采用正極材料、網(wǎng)狀集流體、負極材料、隔膜、電解液，將正、負極材料涂覆到集流體上制成極片制成電池，所述的集流體的制作步驟如下(1)在攪拌鍋中將PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)中或者將CMC溶解于去離子水中后加入SBR，攪拌時間3-6h，然后將二氧化硅、三氧化二鋁中的一種或者兩者的粉體混合物加入其中，濃度0.5-2%，經攪拌后，粉體均勻的分散于PVDF溶液中；(2)用涂布機將粉體的膠液涂覆在網(wǎng)狀的集流體，經過烘箱烘烤后，粉體在網(wǎng)狀集流體的厚度在0.5-3μm。本發(fā)明的有益效果是該方法制備簡單，易于生產，適于大規(guī)模推廣應用。
文檔編號H01M4/66GK103199262SQ20131010787
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權日2013年3月29日
發(fā)明者賴見, 趙海剛, 蔡振勇 申請人:山東潤峰集團新能源科技有限公司