【技術領域】
本發(fā)明涉及電池技術領域，尤其涉及一種高能量密度鋰電池的制備方法。
背景技術：
近年來國家政策的大力支持，新能源汽車產業(yè)呈現出良好的發(fā)展態(tài)勢，磷酸鐵鋰電池因具有安全性高、循環(huán)壽命長、性價比高和環(huán)保等優(yōu)勢成為了作為新能源汽車動力源的首選電池類型。然而現有工藝生產的磷酸鐵鋰電池的能量密度僅達到110-125wh/kg，難以滿足新能源汽車長續(xù)航里程的需求。
鑒于此，實有必要提供一種新型的高能量密度鋰電池的制備方法來克服以上缺陷。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高能量密度鋰電池的制備方法，應用本發(fā)明實施例制備的鋰電池不僅電池能量密度得到大幅提升，而且充放電循環(huán)性能優(yōu)良。
為了實現上述目的，本發(fā)明提供一種高能量密度鋰電池的制備方法，包括如下步驟：
步驟一：正極漿料的配置；
將第一粘結劑與第一溶劑混合分散60-80分鐘后形成固含量為8％的膠液，然后將第一導電劑加入到膠液中進行高速分散90-110分鐘后，最后加入正極活性物質進行高速分散210-240分鐘，得到正極漿料；
步驟二：負極漿料的配制；
先將增稠劑與第二溶劑混合分散60-80分鐘后形成固含量為1.5％的混合液，然后將第二導電劑加入到混合液中高速分散90-110分鐘后，再加入負極活性物質，進行高速分散210-240分鐘，最后加入第二粘結劑進行低速攪拌，得到負極漿料；
步驟三：電解液配置；
所述電解液的鋰鹽為六氟磷酸鋰，濃度為：1mol/l-1.3mol/l；所述電解液的第三溶劑在電解液中所占的質量分數為75％-85％；所述電解液的添加劑的添加比例為：0.5％-5％；
步驟四：極片制作；
將步驟一中制備好的正極漿料和步驟二中制備好的負極漿料分別涂覆在相應的集流體上，經過烘烤、分切工序完成后得到相應的正極極片和負極極片；
步驟五：電池裝配；
將步驟四中制備好的正極極片和負極極片與隔膜按正極極片、隔膜及負極極片的順序層疊卷繞成電芯，再將電芯放入密閉殼體中，并加注電解液于密閉殼體內，最后對密閉殼體進行密封。
具體的，步驟一中所述的第一粘結劑為：聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的一種，所述第一粘接劑的質量占正極活性物質、第一導電劑及第一粘結劑總質量的百分比為：1％-3％。
具體的，步驟一中所述的第一溶劑為：n-甲基吡咯烷酮；所述的正極活性物質為：石墨烯包覆的納米磷酸鐵鋰材料，所述正極活性物質的質量占正極活性物質、第一導電劑及第一粘結劑總質量的百分比為：96％-98％；所述第一導電劑為：單壁碳納米管和乙炔黑的混合物，所述單壁碳納米管和乙炔黑的質量分別占正極活性物質、第一導電劑及第一粘結劑總質量的百分比為：0.05％-0.1％和0.5％-1.5％。
具體的，步驟一中制備的正極漿料的固含量為：50％-55％，粘度為：6000mpa.s-12000mpa.s，細度≤20μm。
具體的，步驟二中所述的增稠劑為：羧甲基纖維素，所述增稠劑的質量占負極活性物質、第二導電劑及第二粘接劑總質量的百分比為：1％-1.5％。
具體的，步驟二中所述的第二溶劑為：去離子水；所述第二導電劑為：乙炔黑，所述第二導電劑的質量占負極活性物質、第二導電劑及第二粘接劑總質量的百分比為：1％-3％；所述的負極活性物質為：石墨碳、石墨烯和硅碳中的一種，所述負極活性物質的質量占負極活性物質、第二導電劑及第二粘接劑總質量的百分比為：95％-97％；所述第二粘結劑為：丁苯橡膠，所述第二粘接劑的質量占負極活性物質、第二導電劑及第二粘接劑總質量的百分比為：1％-3％。
具體的，步驟二中制備的負極漿料的固含量為：45％-50％，粘度為：600mpa.s-1500mpa.s，細度≤30μm。
具體的，步驟三中所述的第三溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一種。
具體的，步驟五中所述的隔膜為：聚丙烯/聚乙烯或聚乙烯/聚丙烯中的一種表面涂覆無機化合物的陶瓷隔膜，所述隔膜的厚度為：12μm-20μm。
與現有技術相比，應用本發(fā)明實施例制備的鋰電池不僅電池能量密度得到大幅提升，而且充放電循環(huán)性能優(yōu)良。
【附圖說明】
圖1為應用實施例1、實施例2及實施例3制備的鋰電池在25℃，2.0v-3.65v，3c倍率下的循環(huán)圖。
【具體實施方式】
為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益技術效果更加清晰明白，以下結合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的具體實施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不是為了限定本發(fā)明。
本發(fā)明提供一種高能量密度鋰電池的制備方法，包括如下步驟：
步驟一：正極漿料的配置；
將第一粘結劑與第一溶劑混合分散60-80分鐘后形成固含量為8％的膠液，然后將第一導電劑加入到膠液中進行高速分散90-110分鐘后，最后加入正極活性物質進行高速分散210-240分鐘，得到正極漿料；
步驟二：負極漿料的配制；
先將增稠劑與第二溶劑混合分散60-80分鐘后形成固含量為1.5％的混合液，然后將第二導電劑加入到混合液中高速分散90-110分鐘后，再加入負極活性物質，進行高速分散210-240分鐘，最后加入第二粘結劑進行低速攪拌，得到負極漿料；
步驟三：電解液配置；
所述電解液的鋰鹽為六氟磷酸鋰，濃度為：1mol/l-1.3mol/l；所述電解液的第三溶劑在電解液中所占的質量分數為75％-85％；所述電解液的添加劑的添加比例為：0.5％-5％；
步驟四：極片制作；
將步驟一中制備好的正極漿料和步驟二中制備好的負極漿料分別涂覆在相應的集流體上，經過烘烤、分切工序完成后得到相應的正極極片和負極極片；
步驟五：電池裝配；
將步驟四中制備好的正極極片和負極極片與隔膜按正極極片、隔膜及負極極片的順序層疊卷繞成電芯，再將電芯放入密閉殼體中，并加注電解液于密閉殼體內，最后對密閉殼體進行密封。
具體的，步驟一中所述的第一粘結劑為：聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的一種，所述第一粘接劑的質量占正極活性物質、第一導電劑及第一粘結劑總質量的百分比為：1％-3％。
具體的，步驟一中所述的第一溶劑為：n-甲基吡咯烷酮；所述的正極活性物質為：石墨烯包覆的納米磷酸鐵鋰材料，所述正極活性物質的質量占正極活性物質、第一導電劑及第一粘結劑總質量的百分比為：96％-98％；所述第一導電劑為：單壁碳納米管和乙炔黑的混合物，所述單壁碳納米管和乙炔黑的質量分別占正極活性物質、第一導電劑及第一粘結劑總質量的百分比為：0.05％-0.1％和0.5％-1.5％。
具體的，步驟一中制備的正極漿料的固含量為：50％-55％，粘度為：6000mpa.s-12000mpa.s，細度≤20μm。
具體的，步驟二中所述的增稠劑為：羧甲基纖維素，所述增稠劑的質量占負極活性物質、第二導電劑及第二粘接劑總質量的百分比為：1％-1.5％。
具體的，步驟二中所述的第二溶劑為：去離子水；所述第二導電劑為：乙炔黑，所述第二導電劑的質量占負極活性物質、第二導電劑及第二粘接劑總質量的百分比為：1％-3％；所述的負極活性物質為：石墨碳、石墨烯和硅碳中的一種，所述負極活性物質的質量占負極活性物質、第二導電劑及第二粘接劑總質量的百分比為：95％-97％；所述第二粘結劑為：丁苯橡膠，所述第二粘接劑的質量占負極活性物質、第二導電劑及第二粘接劑總質量的百分比為：1％-3％。
具體的，步驟二中制備的負極漿料的固含量為：45％-50％，粘度為：600mpa.s-1500mpa.s，細度≤30μm。
具體的，步驟三中所述的第三溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一種。
具體的，步驟五中所述的隔膜為：聚丙烯/聚乙烯或聚乙烯/聚丙烯中的一種表面涂覆無機化合物的陶瓷隔膜，所述隔膜的厚度為：12μm-20μm。
實施例1：
步驟一：正極漿料的配置；
先按質量比為94：2：1：3的比例稱取磷酸鐵鋰材料、乙炔黑、導電石墨及聚偏二氟乙烯，將聚偏二氟乙烯與n-甲基吡咯烷酮混合分散60分鐘后形成固含量為8％的膠液，然后將乙炔黑和導電石墨的混合物加入到膠液中進行高速分散90分鐘后，最后加入常規(guī)磷酸鐵鋰材料進行高速分散240分鐘，得到正極漿料，所述正極漿料的固含量為：52％，粘度為9000mpa.s，細度為15μm。
步驟二：負極漿料的配制；
先按質量比為94.5：2：1.3：2.2的比例稱取石墨碳、乙炔黑、羧甲基纖維素、丁苯橡膠，將羧甲基纖維素與去離子水混合分散60分鐘后形成固含量為1.5％的混合液，然后將乙炔黑加入到混合液中進行高速分散90分鐘后，再加入石墨碳進行高速分散240分鐘，最后加入丁苯橡膠進行低速攪拌，得到負極漿料，所述負極漿料的固含量為：48％，粘度為：1000mpa.s，細度為20μm。
步驟三：電解液配置；
所述電解液的鋰鹽為六氟磷酸鋰，濃度為：1.2mol/l；所述電解液的第三溶劑(其中采用碳酸乙烯酯)在電解液中所占的質量分數為：85％；所述電解液的添加劑的添加比例為：0.5％。
步驟四：極片制作；
將步驟一中制備好的正極漿料和步驟二中制備好的負極漿料分別涂覆在相應的集流體上，經過烘烤、分切工序完成后得到相應的正極極片和負極極片。
步驟五：電池裝配。
將步驟四中制備好的正極極片和負極極片與隔膜按正極極片、隔膜及負極極片的順序層疊卷繞成電芯，再將電芯放入密閉殼體中，并加注電解液于密閉殼體內，最后對密閉殼體進行密封。
實施例2：
步驟一：正極漿料的配置；
先按質量比為95：2：1：2的比例稱取包覆石墨烯的納米磷酸鐵鋰材料、乙炔黑、導電石墨及聚偏二氟乙烯，將聚偏二氟乙烯與n-甲基吡咯烷酮混合分散60分鐘后形成固含量為8％的膠液，然后將乙炔黑和導電石墨的混合物加入到膠液中進行高速分散90分鐘后，最后加入石墨烯包覆的納米磷酸鐵鋰材料進行高速分散240分鐘，得到正極漿料，所述正極漿料的固含量為：52％，粘度為9000mpa.s，細度為15μm。
步驟二：負極漿料的配制；
先按質量比為95.7：2：1.3：1的比例稱取石墨碳、乙炔黑、羧甲基纖維素、丁苯橡膠，將羧甲基纖維素與去離子水混合分散60分鐘后形成固含量為1.5％的混合液，然后將乙炔黑加入到混合液中進行高速分散90分鐘后，再加入石墨碳進行高速分散240分鐘，最后加入丁苯橡膠進行低速攪拌，得到負極漿料，所述負極漿料的固含量為：48％，粘度為：1000mpa.s，細度為20μm。
步驟三：電解液配置；
所述電解液的鋰鹽為六氟磷酸鋰，濃度為：1.2mol/l；所述電解液的第三溶劑(其中采用碳酸乙烯酯)在電解液中所占的質量分數為：85％；所述電解液的添加劑的添加比例為：0.5％。
步驟四：極片制作；
將步驟一中制備好的正極漿料和步驟二中制備好的負極漿料分別涂覆在相應的集流體上，經過烘烤、分切工序完成后得到相應的正極極片和負極極片。
步驟五：電池裝配。
將步驟四中制備好的正極極片和負極極片與隔膜按正極極片、隔膜及負極極片的順序層疊卷繞成電芯，再將電芯放入密閉殼體中，并加注電解液于密閉殼體內，最后對密閉殼體進行密封。
實施例3：
步驟一：正極漿料的配置；
先按質量比為97：0.95：0.05：2的比例稱取包覆石墨烯的納米磷酸鐵鋰材料、乙炔黑、單壁碳納米管及聚偏二氟乙烯，將聚偏二氟乙烯與n-甲基吡咯烷酮混合分散60分鐘后形成固含量為8％的膠液，然后將乙炔黑和導電石墨的混合物加入到膠液中進行高速分散90分鐘后，最后加入石墨烯包覆的納米磷酸鐵鋰材料進行高速分散240分鐘，得到正極漿料，所述正極漿料的固含量為：52％，粘度為9000mpa.s，細度為15μm。
步驟二：負極漿料的配制；
先按質量比為95.7：2：1.3：1的比例稱取石墨碳、乙炔黑、羧甲基纖維素、丁苯橡膠，將羧甲基纖維素與去離子水混合分散60分鐘后形成固含量為1.5％的混合液，然后將乙炔黑加入到混合液中進行高速分散90分鐘后，再加入石墨碳進行高速分散240分鐘，最后加入丁苯橡膠進行低速攪拌，得到負極漿料，所述負極漿料的固含量為：48％，粘度為：1000mpa.s，細度為20μm。
步驟三：電解液配置；
所述電解液的鋰鹽為六氟磷酸鋰，濃度為：1.2mol/l；所述電解液的第三溶劑(其中采用碳酸乙烯酯)在電解液中所占的質量分數為：85％；所述電解液的添加劑的添加比例為：0.5％。
步驟四：極片制作；
將步驟一中制備好的正極漿料和步驟二中制備好的負極漿料分別涂覆在相應的集流體上，經過烘烤、分切工序完成后得到相應的正極極片和負極極片。
步驟五：電池裝配。
將步驟四中制備好的正極極片和負極極片與隔膜按正極極片、隔膜及負極極片的順序層疊卷繞成電芯，再將電芯放入密閉殼體中，并加注電解液于密閉殼體內，最后對密閉殼體進行密封。
應用本發(fā)明實施例制備的鋰電池的性能如下表1及表2，其中：電池a為應用實施例1制備的鋰電池；電池b為應用實施例2制備的鋰電池；電池c為應用實施例3(本發(fā)明實施例)制備的鋰電池。
表1
由表1可以看出，采用石墨烯包覆的納米磷酸鐵鋰作為正極活性物質制備的鋰電池相比于常規(guī)磷酸鐵鋰制備的鋰電池具有較高的克容量發(fā)揮，降低了鋰電池的內阻，提升了鋰電池能量密度，而單壁碳納米管作為第一導電劑的一部分的加入可以進一步提高鋰電池的能量密度及克容量發(fā)揮。
表2
由上表2可以看出，采用石墨烯包覆的納米磷酸鐵鋰制備的鋰電池相比于常規(guī)磷酸鐵鋰制備的鋰電池具有更好的電導率，可以提高鋰電池的充電恒流比和放電中值電壓，而單壁碳納米管作為第一導電劑的一部分的加入可以進一步提升鋰電池的充放電性能。
圖1為應用實施例1、實施例2及實施例3制備的鋰電池在25℃，2.0v-3.65v，3c倍率下的循環(huán)圖。
由圖1可知，采用石墨烯包覆的納米磷酸鐵鋰作為正極活性物質，單壁碳納米管和乙炔黑混合作為第一導電劑，使得鋰電池具有極佳的充放電循環(huán)性能，尤其是在3c倍率下循環(huán)300周容量保持率可達98.51％。
綜上所述，應用本發(fā)明實施例制備的鋰電池不僅電池能量密度得到大幅提升，而且充放電循環(huán)性能優(yōu)良。
本發(fā)明并不僅僅限于說明書和實施方式中所描述，因此對于熟悉領域的人員而言可容易地實現另外的優(yōu)點和修改，故在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)、代表性的設備和這里示出與描述的圖示示例。