本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高倍率快充鋰離子電池的制備方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池具有工作高電壓、高比能量、長循環(huán)壽命、低自放電率、無污染等優(yōu)勢，現(xiàn)已廣泛用于數(shù)碼類、家庭儲能類等電子設(shè)備，并已在汽車啟停電池、電動汽車和混合動力汽車等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景和強勁的發(fā)展勢頭。

目前，高倍率快充鋰離子電池受到廣泛關(guān)注。為了提高電池高倍率快充性能，一般通過增加負(fù)極的導(dǎo)電性來達(dá)到高倍率快充的目的，比如減小負(fù)極面密度、增加負(fù)極導(dǎo)電劑含量、增加集流體厚度等都可以在一定程度上提高電池的高倍率快充性能，但是這種方法，會大大降低電池的比能量及實用性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種高倍率快充鋰離子電池的制備方法，以實現(xiàn)鋰離子電池高倍率及快充的目的。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的制備方法如下：

（a）制作負(fù)極制片

（a1）將聚丙烯酸酯、海藻酸鈉、導(dǎo)電劑、溶劑按比例在高溫下加熱分散，配制成負(fù)極導(dǎo)電膠液；所述負(fù)極導(dǎo)電膠液由以下物質(zhì)按照質(zhì)量百分比制成：聚丙烯酸酯20~30%、海藻酸鈉1%~5%、導(dǎo)電劑10~20%、溶劑45~65%；加熱溫度范圍在70~100℃，加熱時間在0.5~2h；

（a2）將上述負(fù)極導(dǎo)電膠液、負(fù)極材料、溶劑按比例均勻混合，配制成負(fù)極漿料；所述負(fù)極漿料由以下物質(zhì)按照質(zhì)量百分比制成：負(fù)極導(dǎo)電膠液5%~10%、負(fù)極材料40%~45%、溶劑45%~55%；

（a3）使用涂布機，將負(fù)極漿料涂布在集流體上，經(jīng)干燥得到負(fù)極卷；再經(jīng)過軋輥、分切后得到負(fù)極制片；

（b）制作正極制片

（b1）將聚丙烯酸酯、丙烯腈多元共聚物、導(dǎo)電劑、溶劑按比例在高溫下加熱分散，配制成正極導(dǎo)電膠液；所述正極導(dǎo)電膠液由以下物質(zhì)按照質(zhì)量百分比制成：聚丙烯酸酯20~30%、丙烯腈多元共聚物1%~5%、導(dǎo)電劑10~20%、溶劑45~65%；加熱溫度范圍在70~100℃，加熱時間在0.5~2h；

（b2）將上述正極導(dǎo)電膠液、正極材料、溶劑按比例均勻混合，配制成正極漿料；所述正極漿料由以下物質(zhì)按照重量百分比制成：正極導(dǎo)電膠液5%~10%、正極材料40%~45%、溶劑45%~55%；

（b3）使用涂布機，將正極漿料涂布在集流體上，經(jīng)干燥得到正極卷；再經(jīng)過軋輥、分切后得到正極制片；

（c）電池制作

（c1）將制備好的上述負(fù)極制片和正極制片、無紡布隔膜卷繞成電芯；

（c2）將電芯裝入殼體，經(jīng)超高真空干燥后注入電解液，高溫靜置后化成、老化、分容，即得到鋰離子電池。

所述溶劑為去離子水、異丙醇兩種中的一種；或按比例制作的混合溶液，所述混合溶液按照質(zhì)量百分比制成：去離子水97%~99.5%、異丙醇0.5%~3%。

所述正極材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸鐵錳鋰中的一種或多種的混合物；所述負(fù)極材料為硬碳、軟碳、中間相炭微球、硅錫負(fù)極、復(fù)合石墨、硅碳負(fù)極、鈦酸鋰中的一種或多種的混合物。

所述導(dǎo)電劑為超導(dǎo)碳黑、導(dǎo)電石墨、碳納米管cnts、納米碳纖維vgcf、多層石墨烯中的任意一種或幾種組成的復(fù)合導(dǎo)電劑。

所述無紡布隔膜孔隙率在40%~75%，透氣率在40-500s/ml，厚度為12-40um。

所述電解液包括1~1.5摩爾/升的六氟磷酸鋰、質(zhì)量百分比為3~6%的碳酸丙烯脂、15~20%的碳酸乙烯酯、20~25%碳酸二甲酯、10~15%碳酸甲乙酯、1~2%的二十二冠五醚、1~2%碳酸亞乙烯酯、0.5~1%的環(huán)己基苯、5~10%的乙酸乙酯。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過本發(fā)明制作的鋰離子電池具有優(yōu)異的電化學(xué)性能、高倍率快充性能。通過使用聚丙烯酸酯和海藻酸鈉兩種不同類型膠與導(dǎo)電劑在高溫下加熱分散形成均勻負(fù)極導(dǎo)電膠液，使用該導(dǎo)電膠液制成的電池可提高鋰離子嵌入負(fù)極的速度，降低負(fù)極界面阻抗，進而減小電池內(nèi)阻，增大高倍率快充性能；使用聚丙烯酸酯和丙烯腈多元共聚物兩種不同類型的膠與導(dǎo)電劑在高溫下加熱分散形成均勻的正極導(dǎo)電膠液，可提高正極表面鋰離子脫出正極的速度，降低正極界面阻抗，進而減小電池內(nèi)阻，增大高倍率快充性能；使用含有特定添加劑的電解液，可提高電池的高倍率快充性能；使用具有高孔隙率和透氣率的隔膜，可快速提升鋰離子通過的速率。

附圖說明

圖1為實施例1的高倍率快充鋰離子電池的倍率充電曲線。

圖2為實施例2的高倍率快充鋰離子電池的倍率充電曲線。

圖3為實施例3的高倍率快充鋰離子電池的倍率充電曲線。

具體實施方式

基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1

1、樣品制作

（1）取聚丙烯酸酯30%、海藻酸鈉1%、超導(dǎo)碳黑17%、溶劑52%，加熱溫度70℃、加熱分散時間2h，制成負(fù)極導(dǎo)電膠液。

（2）取聚丙烯酸酯30%、丙烯腈多元共聚物1%、超導(dǎo)碳黑17%、溶劑52%；加熱溫度70℃、加熱分散時間2h，制成正極導(dǎo)電膠液。

（3）取磷酸鐵鋰45%、正極導(dǎo)電膠液5%和溶劑50%按攪拌工藝均勻混合，配制成正極漿料；使用涂布機，將正極漿料涂布在集流體上，經(jīng)干燥得到正極卷；再經(jīng)過軋輥、分切后得到正極制片。

（4）取硬碳45%、負(fù)極導(dǎo)電膠液5%和溶劑50%按攪拌工藝均勻混合，配制成負(fù)極漿料；使用涂布機，將負(fù)極漿料涂布在集流體上，經(jīng)干燥得到負(fù)極卷；再經(jīng)過軋輥、分切后得到負(fù)極制片。

（5）將制備好的上述負(fù)極制片和正極制片、無紡布隔膜卷繞成電芯；將電芯裝入殼體，經(jīng)超高真空干燥后注入電解液，高溫靜置后化成、老化、分容等工序，即得到鋰離子電池。所述電解液包括1.2摩爾/升的六氟磷酸鋰、質(zhì)量百分比為3%的pc碳酸丙烯脂、20%的碳酸乙烯酯、25%碳酸二甲酯、10%碳酸甲乙酯、1%的二十二冠五醚、2%的碳酸亞乙烯酯、0.5%的環(huán)己基苯、5%的乙酸乙酯。

2、高倍率快充性能測試

2.1測試方法

在常溫25℃下，將電池以1c電流恒流放電到2500mv，擱置5分鐘，再分別以3c、4c、5c、6c、8c、10c恒流恒壓充電至3650mv，控制截止電流為0.05c，擱置30分鐘；過程中記錄電池總充電容量、恒流段的電池容量及電池表面最高溫升數(shù)據(jù)，并作出倍率充電曲線。

2.2測試數(shù)據(jù)如表1及倍率充電曲線如圖1所示。

實施例2

1、樣品制作

（1）取聚丙烯酸酯20%、海藻酸鈉5%、導(dǎo)電石墨16%、去離子水59%，加熱溫度80℃、加熱分散時間1.5h，制成負(fù)極導(dǎo)電膠液。

（2）取聚丙烯酸酯20%、丙烯腈多元共聚物5%、導(dǎo)電石墨16%、溶劑59%；加熱溫度80℃、加熱分散時間1.5h制成正極導(dǎo)電膠液。

（3）取磷酸鐵鋰40%、正極導(dǎo)電膠液10%和溶劑50%按攪拌工藝均勻混合，配制成正極漿料；使用涂布機，將正極漿料涂布在集流體上，經(jīng)干燥得到正極卷；再經(jīng)過軋輥、分切后得到正極制片。

（4）取軟碳40%、負(fù)極導(dǎo)電膠液10%和溶劑50%按攪拌工藝均勻混合，配制成負(fù)極漿料；使用涂布機，將負(fù)極漿料涂布在集流體上，經(jīng)干燥得到負(fù)極卷；再經(jīng)過軋輥、分切后得到負(fù)極制片。

（5）將制備好的上述負(fù)極制片和正極制片、無紡布隔膜卷繞成電芯；將電芯裝入殼體，經(jīng)超高真空干燥后注入電解液，高溫靜置后化成、老化、分容等工序，即得到鋰離子電池。所述電解液包括1摩爾/升的六氟磷酸鋰、質(zhì)量百分比為3%的pc碳酸丙烯脂、15%的碳酸乙烯酯、20%的碳酸二甲酯、10%的碳酸甲乙酯、1%的二十二冠五醚、2%的碳酸亞乙烯酯、1%的環(huán)己基苯、10%的乙酸乙酯。

2、高倍率快充性能測試

2.1測試方法

在常溫25℃下，將電池以1c電流恒流放電到2500mv，擱置5分鐘，再分別以3c、4c、5c、6c、8c、10c恒流恒壓充電至3650mv，控制截止電流為0.05c，擱置30分鐘；過程中記錄電池總充電容量、恒流段的電池容量及電池表面最高溫升數(shù)據(jù)，并作出倍率充電曲線。

2.2測試數(shù)據(jù)如表2及倍率充電曲線如圖2所示。

實施例3

1、樣品制作

（1）取聚丙烯酸酯24%、海藻酸鈉2.5%、碳納米管cnts15%，異丙醇58.5%，加熱溫度90℃、加熱分散時間1h，制成負(fù)極導(dǎo)電膠液。

（2）取聚丙烯酸酯24%、丙烯腈多元共聚物2.5%、碳納米管cnts15%、異丙醇58.5%；加熱溫度90℃、加熱分散時間1h制成正極導(dǎo)電膠液。

（3）取磷酸鐵鋰43%、正極導(dǎo)電膠液8%和溶劑49%按攪拌工藝均勻混合，配制成正極漿料；使用涂布機，將正極漿料涂布在集流體上，經(jīng)干燥得到正極卷；再經(jīng)過軋輥、分切后得到正極制片。

（4）取硬碳43%、負(fù)極導(dǎo)電膠液8%和溶劑49%按攪拌工藝均勻混合，配制成負(fù)極漿料；使用涂布機，將負(fù)極漿料涂布在集流體上，經(jīng)干燥得到負(fù)極卷；再經(jīng)過軋輥、分切后得到負(fù)極制片。

（5）將制備好的上述負(fù)極制片和正極制片、無紡布隔膜卷繞成電芯；將電芯裝入殼體，經(jīng)超高真空干燥后注入電解液，高溫靜置后化成、老化、分容等工序，即得到鋰離子電池。所述電解液包括1.5摩爾/升的六氟磷酸鋰、質(zhì)量百分比為3%的pc碳酸丙烯脂、20%的碳酸乙烯酯、20%的碳酸二甲酯、15%的碳酸甲乙酯、2%的二十二冠五醚、2%的碳酸亞乙烯酯、1%的環(huán)己基苯、10%的乙酸乙酯。

2、高倍率快充性能測試

2.1測試方法

在常溫25℃下，將電池以1c電流恒流放電到2500mv，擱置5分鐘，再分別以3c、4c、5c、6c、8c、10c恒流恒壓充電至3650mv，控制截止電流為0.05c，擱置30分鐘；過程中記錄電池總充電容量、恒流段的電池容量及電池表面最高溫升數(shù)據(jù)，并作出倍率充電曲線。

2.2測試數(shù)據(jù)如表3及倍率充電曲線如圖3所示。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其它的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其它實施方式。