一種高能量密度快充型聚合物鋰離子電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及裡離子電池領(lǐng)域，尤其是一種高能量密度快充型聚合物裡離子電池及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池在目前的應(yīng)用十分廣泛，尤其是在3C產(chǎn)品（計(jì)算機(jī)、通訊和消費(fèi)電子 產(chǎn)品=類電子產(chǎn)品的簡稱）上的應(yīng)用。隨著3C產(chǎn)品的不斷發(fā)展，其功能越來越趨于多元化， 提升電池的能量密度和快速充電的能力，是裡離子電池發(fā)展的方向。目前市場上裡離子電 池的能量密度一般都在560Wh/LW上，但是電池的充電時(shí)間較長，一般在2小時(shí)W上，給人 們的使用帶來不便。
[0003] 本發(fā)明是在原來電池尺寸的基礎(chǔ)上，將電池整體的充電時(shí)間控制在80分鐘W內(nèi)， 充電30分鐘即可保證充入超過86%W上的電量，在保證循環(huán)壽命達(dá)1000次的同時(shí)將電池 的能量密度提升到590Wh/LW上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種高能量密度快充型聚合物裡離子電池及其制備方 法，W解決現(xiàn)有技術(shù)中裡離子電池充電時(shí)間長、能量密度低的技術(shù)問題。 陽〇化]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種高能量密度快充型聚合物裡離子電池用導(dǎo)電劑，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電碳材料混 合物，所述導(dǎo)電碳材料混合物包括A和B兩組分，其中A組分為線狀碳材料、纖維狀碳材料 的一種或兩種；B組分包括分點(diǎn)狀、球狀、片狀碳材料中的一種或兩種W上。
[0007] 進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電碳材料混合物中A組分與B組分的質(zhì)量比為（1-4)份：（1-3) 份。
[000引優(yōu)選的，所述導(dǎo)電碳材料混合物中A組分與B組分的質(zhì)量比為4:1。
[0009] 優(yōu)選的，所述點(diǎn)狀碳材料為炭黑，所述球狀碳材料為碳球，所述片狀碳材料為片狀 石墨，所述線狀碳材料為碳納米管，所述纖維狀碳材料為碳纖維。
[0010] 一種高能量密度快充型聚合物裡離子電池陰極材料，所述陰極材料中包含上述導(dǎo) 電劑。
[0011] 進(jìn)一步的，所述陰極材料還包括陰極活性物質(zhì)、聚偏氣乙締（PVD巧，所述陰極活性 物質(zhì)的質(zhì)量占陰極材料總質(zhì)量的94%-98. 5%，聚偏氣乙締（PVD巧的質(zhì)量占陰極材料總質(zhì) 量的0.6% -2.0%，其余為導(dǎo)電劑。
[0012] 一種高能量密度快充型聚合物裡離子電池陽極材料，所述陽極材料中包含上述導(dǎo) 電劑。
[0013] 進(jìn)一步的，所述陽極材料還包括陰極活性物質(zhì)、聚偏氣乙締（PVD巧，所述陽極活性 物質(zhì)的質(zhì)量占陽極材料總質(zhì)量的90%-97%，聚偏氣乙締（PVD巧的質(zhì)量占陽極材料總質(zhì)量 的2.0% -6.0%，其余為導(dǎo)電劑。
[0014] 一種高能量密度快充型聚合物裡離子電池，包括由上述陽極材料制備的陽極和由 上述陰極材料制備的陰極。
[0015] 進(jìn)一步的，所述電池中陽極材料與陰極材料之間活性物質(zhì)的容量比為1. 04-1. 2。
[0016] 進(jìn)一步的，所述電池還包括殼體、聚合物多孔膜W及電解液。
[0017] 優(yōu)選的，所述聚合物多孔膜的表面涂有的氣乙締類共聚物。
[0018] 進(jìn)一步的，所述殼體為厚度為0. 06mm-0. 16mm的侶塑包裝袋。
[0019] 上述高能量密度快充型聚合物裡離子電池的制備方法，包括如下步驟：
[0020] 將陰極活性物質(zhì)、聚偏氣乙締（PVD巧、導(dǎo)電劑分別按照上述質(zhì)量比混合，加入 N-甲基化咯燒酬（NI巧溶劑進(jìn)行攬拌，制成陰極漿料，然后涂敷在侶錐上進(jìn)行烘干，烘干后 進(jìn)行娠壓和分切操作，制成陰極片備用；
[002U將陽極活性物質(zhì)、聚偏氣乙締（PVD巧、導(dǎo)電劑分別按照上述質(zhì)量比混合，加入N-甲基化咯燒酬（NI巧溶劑進(jìn)行攬拌，制成陽極漿料，然后涂敷在銅錐上進(jìn)行烘干，烘干后 進(jìn)行娠壓和分切操作，制成陽極片備用；
[0022] 將氣乙締類共聚物溶解在丙酬溶劑中，然后涂敷在隔離膜表面，制成聚合物多孔 膜；
[0023] 將制備好的陰極片和陽極片之間加入聚合物多孔膜進(jìn)行卷繞，制成卷忍；
[0024] 通過封裝、注液、熱聚合、化成、排氣等操作制作成聚合物電池。
[0025] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的高能量密度快充型聚合物裡離子電池及其制備方 法具有W下優(yōu)勢：
[0026] (1)本發(fā)明所述的聚合物裡離子電池的陰極和陽極由活性物質(zhì)、具有特殊形貌的 導(dǎo)電碳（包括點(diǎn)狀、球狀、片狀、線狀及纖維狀）混合材料和聚偏氣乙締（PVD巧混合后涂在 錐材上組成，其中點(diǎn)狀、球狀、片狀、線狀及纖維狀的導(dǎo)電碳材料在混合過程中會(huì)將活性物 質(zhì)表面包裹起來，形成空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，在大電流充電的同時(shí)可使電流迅速導(dǎo)向電極內(nèi)部的 活性物質(zhì)，加快其化學(xué)反應(yīng)；同時(shí)此類導(dǎo)電碳材料還能對電解液溶劑有吸附作用，使電解液 中的溶劑和活性物質(zhì)形成很好的浸潤，電解液中的離子能夠輕松滲透至活性物質(zhì)，大大提 高了離子的導(dǎo)電能力；
[0027] (2)本發(fā)明所述的聚合物多孔膜表面涂有的氣乙締類共聚物，此類共聚物在熱引 發(fā)的條件下能和陰陽極內(nèi)的聚偏氣乙締（PVD巧發(fā)生聚合，使陰陽極和聚合物多孔膜能夠 緊密的貼合在一起，減小陰陽極的膨脹，進(jìn)一步縮減電池內(nèi)部體積，使相同體積下電池的能 量密度有了很大的提升，同時(shí)增加了電池的硬度，保證在電池殼體很薄的情況下整個(gè)電池 不會(huì)變形；
[0028] (3)本發(fā)明所述的聚合物電池空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成，減小了充放電過程中的極化， 對電池的循環(huán)壽命有很大的提升，能完全滿足3C類電池循環(huán)壽命大于500次的要求；
[0029] (4)本發(fā)明所述的聚合物電池的殼體采用超薄的侶塑包裝袋來減小殼體體積，提 高了內(nèi)部活性物質(zhì)的含量。
【附圖說明】
[0030] 構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0031] 圖I為本發(fā)明實(shí)施例所述的不同形貌導(dǎo)電碳材料形成的空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的高能量密度快充型聚合物裡離子電池中電極的SEM 圖；
[0033]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的電池在2C倍率下的充電曲線；
[0034] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例2制備的電池在2C倍率下的充電曲線；
[0035]圖5為本發(fā)明實(shí)施例3制備的電池在2C倍率下的充電曲線；
[0036] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例4-9中不同形貌碳材料配比所制備電池在2C倍率下充電曲 線；
[0037] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例4制備的電池的循環(huán)性能圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可W相 互組合。
[0039]另外，在本發(fā)明的實(shí)施例中所提到的能量密度，是指在一定的空間中儲(chǔ)存能量的 大小，單位:Wh/L;實(shí)施例中所提到的充電倍率：是指電池充電的電流值，它在數(shù)值上等于 額定容量的倍數(shù)，通常用C表示，2C倍率，即其充電電流值為額定容量的兩倍。
[0040] 下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。 柳41] 實(shí)施例1
[0042] 將鉆酸裡（陰極活性物質(zhì)）、聚偏氣乙締（PVD巧、導(dǎo)電碳材料混合物的分別按照質(zhì) 量比為94 :2 :4的比例混合得到混合物，其中導(dǎo)電碳材料混合物包括50%炭黑、50%碳納米 管，將混合物加入N-甲基化咯燒酬（NMP)溶劑進(jìn)行攬拌，制成陰極漿料，然后涂敷在侶錐上 進(jìn)行烘干，烘干后進(jìn)行娠壓和分切操作，制成陰極片備用。
[0043] 將石墨（陽極活性物質(zhì)）、聚偏氣乙締（PVD巧、導(dǎo)電碳材料混合物分別按照質(zhì)量比 為97 :2 :1的比例混合得到混合物，其中導(dǎo)電碳材料混合物包括50%炭黑、50%碳納米管， 將混合物加入N-甲基化咯燒酬（NI巧溶劑進(jìn)行攬拌，制成陽極漿料，然后涂敷在銅錐上進(jìn) 行烘干，烘干后進(jìn)行娠壓和分切操作，制成陽極片備用。
[0044] 將聚偏氣乙締-六氣丙締（P(VDF-HFP))共聚物溶解在丙酬溶劑中，然后涂敷在隔 離膜表面，制成聚合物多孔膜。
[0045] 將制備好的陰極片和陽極片之間加入聚合物多孔膜進(jìn)行卷繞，制成卷忍，然后通 過封裝、注液、熱聚合、化成、排氣等操作制作成聚合物電池。
[0046] 如圖2所示，上述方法制作的陰極電極，各種碳材料混合能夠?qū)⒒钚晕镔|(zhì)包裹起 來并填充活性物之間的空隙，能明顯看到碳材料形成的空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。
[0047] 將所制備的電池置于充放電設(shè)備上進(jìn)行2C倍率的充放電操作，充電曲線如圖3所 示，整體充電時(shí)間75. 7分鐘，充電的前30分鐘充入了整體87. 5%的電量。 引實(shí)施例2
[0049] 將鉆酸裡、聚偏氣乙締（PVD巧、導(dǎo)電碳材料混合物的分別按照質(zhì)量比為96.5 : 1. 5 :2的比例混合得到混合物，其中導(dǎo)電碳材料混合物