一種高比能量密度鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高比能量密度鋰離子電池，所述的鋰離子電池包括復(fù)合鋁塑封裝膜，交錯堆疊的正極片和負(fù)極片，夾于正極片與負(fù)極片之間的隔膜，正、負(fù)極極片分別伸出有正極耳、負(fù)極耳；本發(fā)明中采用的生產(chǎn)工藝是“Z”字形疊片法，采用多層涂膜厚膜技術(shù)工藝制備正、負(fù)極極片，既保障粘結(jié)力，又提高電池性能。本發(fā)明中采用了鎳鈷鋁三元復(fù)合材料作為正極活性物質(zhì)，硅碳復(fù)合材料作為負(fù)極活性物質(zhì)，制備得到重量比能量高達(dá)261.7Wh/kg的高比能量密度鋰離子電池。
【專利說明】
一種高比能量密度鋰離子電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種高比能量密度鋰離子電池，尤其涉及一種高比能量密度鋰離子電 池。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)下國內(nèi)面臨著環(huán)境污染和能源危機(jī)兩大問題，而燃油汽車的普及則是造成以上 兩個問題的重要原因之一，發(fā)展電動汽車是有效解決上述問題的重要手段，而其技術(shù)瓶頸 在于為其供能的鋰離子電池。鋰離子電池在上世紀(jì)八十年代初開始被研究和開發(fā)，最初主 要用于便攜設(shè)備，隨著其市場持續(xù)擴(kuò)大，在各類型電動汽車和儲能系統(tǒng)中也發(fā)揮了重要性 作用。與其他傳統(tǒng)的二次電池相比，鋰離子電池具有單體電壓高、比能量大和自放電小等優(yōu) 點(diǎn)，但也存在安全性差、成本高以及長期循環(huán)后性能下降等問題。為了充分發(fā)揮鋰離子電池 在動力電池領(lǐng)域的優(yōu)勢，目前亟需發(fā)展出具有容量高、優(yōu)異循環(huán)性能的商品化鋰離子電池， 由此也引起世界各汽車制造商和相關(guān)科技人員的重視。
[0003] 國內(nèi)新能源汽車科技界普遍認(rèn)為目前具有現(xiàn)實(shí)推廣意義的技術(shù)是混合動力，但這 屬于過渡技術(shù)，未來方向仍舊會走向純電動。對于純電動汽車，長時間行駛對電池的能量密 度要求很高，而目前車用電池成組后能量密度一般在100_150Wh/kg，相當(dāng)于汽油的百分之 一，因此當(dāng)下動力電池最大的技術(shù)短板在于能量密度太低。
[0004] 目前鋰離子電池的生產(chǎn)工藝主要采取繞卷法和"Z"字形疊片法，繞卷式生產(chǎn)工藝 應(yīng)用較為普遍，它的優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)速度較快，產(chǎn)品一致性有保證。"Z"字形疊片法特點(diǎn)在于 采用了Z字形連續(xù)折疊，正極和負(fù)極極板在Z字形隔膜之間。雖然這種生產(chǎn)工藝較繞卷式復(fù) 雜，但能更加靈活的設(shè)計電池尺寸并降低電池內(nèi)阻，提高功率性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服使用現(xiàn)有技術(shù)制造動力鋰離子電池時比容量低的不足， 提供一種高比能量密度鋰離子電池。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)解決方案來實(shí)現(xiàn)的：一種高比能量密度鋰離子電 池，所述的鋰離子電池包括復(fù)合鋁塑封裝膜，交錯堆疊的正極片和負(fù)極片，夾于正極片與負(fù) 極片之間的隔膜，其特征在于，每個正極片的一端通過一輸出極耳箱固定一正極耳，另一端 固定一連接極耳箱;每個負(fù)極片的一端通過一輸出極耳箱固定一負(fù)極耳，另一端固定一連 接極耳箱;所有正極耳和負(fù)極耳頂部對齊，所有正極片上固定的連接極耳箱連接在一起，所 有負(fù)極片上固定的連接極耳箱連接在一起。
[0007] 進(jìn)一步地，所述正極片的集流體為鋁箱，活性物質(zhì)為鎳鈷鋁三元材料;所述負(fù)極片 的集流體為銅箱，活性物質(zhì)為娃碳復(fù)合材料。所述娃碳復(fù)合材料的娃含量為3-1 Owt %，所述 銀鈷錯二兀材料的分子式可表不為LiNio. 8C〇Q. 15A1q. 05〇2。
[0008] 進(jìn)一步地，所述隔膜采用陶瓷涂覆聚烯烴隔膜。
[0009] 進(jìn)一步地，所述復(fù)合鋁塑封裝膜是在鋁箱上依次涂覆聚丙烯層、尼龍層和粘結(jié)劑 層得到，鋁箱的厚度為35-45微米，復(fù)合鋁塑膜的厚度為100-150微米。
[0010] 進(jìn)一步地，所述連接極耳箱安裝在正極片和負(fù)極片的底邊上，連接極耳箱之間的 連接為焊接或者熱合連接。
[0011] 進(jìn)一步地，所述正極片通過以下方法制備得到:在鋁箱表面涂一層導(dǎo)電粘結(jié)劑，涂 覆厚度為1-5微米;真空干燥15-20小時后，繼續(xù)涂覆正極活性物質(zhì)漿料，涂覆厚度為50-300 微米;然后用輥壓機(jī)壓實(shí)至厚度為30-200微米，真空干燥24-36小時后，得到正極片。所述負(fù) 極片通過以下方法制備得到:在銅箱表面涂一層導(dǎo)電粘結(jié)劑，涂覆厚度為1-5微米;真空干 燥15-20小時后，繼續(xù)涂覆負(fù)極活性物質(zhì)漿料，涂覆厚度為50-300微米;然后用輥壓機(jī)壓實(shí) 至厚度為30-200微米，真空干燥24-36小時后，得到負(fù)極片。
[0012] 進(jìn)一步地，所述真空干燥溫度為50-80°C，干燥的真空度為0.8-1.5bar。
[0013]進(jìn)一步地，所述正極活性物質(zhì)漿料通過以下方法制備得到：在球磨機(jī)內(nèi)加入15.0-23.0重量份鎳鈷鋁三元材料，0.2-2.5重量份Super P Li，1.0-2.5重量份聚偏氟乙烯，150-300r/min下球磨60-120分鐘，隨后將上述物料轉(zhuǎn)移至真空攪拌缸中，加入72.0-83.8重量份 N-甲基吡咯烷酮，30-50r/min下低速攪拌10-20分鐘，攪拌完畢后刮料，150-200r/min下高 速攪拌90-120分鐘，即得正極活性物質(zhì)漿料。
[0014] 進(jìn)一步地，所述負(fù)極活性物質(zhì)漿料由16.0-20.0重量份硅碳復(fù)合材料、0.3-2.5重 量份導(dǎo)電劑、1.0-8.0重量份粘結(jié)劑、1.0-1.5重量份增稠劑、70.0-80.0重量份分散介質(zhì)組 成。所述粘結(jié)劑是聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯嵌段型共聚物水基膠乳;所述導(dǎo)電劑 是導(dǎo)電炭黑;所述增稠劑是羧甲基纖維素鈉;所述分散介質(zhì)是去離子水，，所述粘結(jié)劑為聚 苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯膠乳。
[0015] 進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電粘結(jié)劑為石墨烯和納米聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯嵌 段型共聚物粒子分散在水中形成的漿料，通過以下方法制備得到:將20.0-50.0重量份的石 墨烯加入50.0-80.0重量份的聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯膠乳，300-500r/min下攪 拌1-3小時，即得。
[0016] 進(jìn)一步地，所述聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯膠乳中，嵌段共聚物分子量為 (15-50)K-(40-150)K-(15-50)K，粒徑為80-150納米，聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚丙乙烯與 水的重量配比為20-50:80-50。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明采用Ζ字形疊片法生產(chǎn)以鎳鈷鋁三元復(fù)合材料做正 極、硅碳復(fù)合材料做負(fù)極，制備得到的高比能量密度鋰離子電池，具有以下幾個特點(diǎn)：
[0018] 1、采用鎳鈷鋁三元復(fù)合材料做正極、碳硅復(fù)合材料做負(fù)極，相對傳統(tǒng)鋰離子電池 比能量、功率性能得以大幅提高，重量比能量可達(dá)到261.7Wh/kg。
[0019] 2、電池正負(fù)極極片制備采用多層涂膜厚膜工藝，即先涂一層導(dǎo)電粘結(jié)劑，再涂一 層活性物質(zhì)，其中導(dǎo)電粘結(jié)劑由聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯嵌段型共聚物膠乳與石 墨烯共混制得，將導(dǎo)電粘結(jié)劑先涂一層在集流體上可提高集流體表面的粗糙度，同時還保 證較高的導(dǎo)電率，再次涂覆活性物質(zhì)層后提高了導(dǎo)電效果和粘結(jié)力，提高了電池的電化學(xué) 性能和壽命。
[0020] 3、電池的制備過程工藝簡單，過程環(huán)保。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明高比能量密度鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中，復(fù)合鋁塑封裝膜1、正極片2、負(fù)極片3、隔膜4、正極耳5、負(fù)極耳6、輸出極耳箱 7、連接級耳箱8。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明提供一種高比能量密度鋰離子電池，所述的鋰離子電池包括復(fù)合鋁塑封裝 膜，交錯堆疊的正極片和負(fù)極片，夾于正極片與負(fù)極片之間的隔膜，其特征在于，每個正極 片的一端通過一輸出極耳箱固定一正極耳，另一端固定一連接極耳箱;每個負(fù)極片的一端 通過一輸出極耳箱固定一負(fù)極耳，另一端固定一連接極耳箱;所有正極耳和負(fù)極耳頂部對 齊，所有正極片上固定的連接極耳箱連接在一起，所有負(fù)極片上固定的連接極耳箱連接在 一起。
[0024]所述正極片的集流體為鋁箱，活性物質(zhì)為鎳鈷鋁三元材料;所述負(fù)極片的集流體 為銅箱，活性物質(zhì)為硅碳復(fù)合材料。所述硅碳復(fù)合材料的硅含量為3-lOwt%，所述鎳鈷鋁三 元材料的分子式可表示為LiNi Q.8C〇Q.15Al().()5〇 2。所述隔膜采用陶瓷涂覆聚烯烴隔膜。所述復(fù) 合鋁塑封裝膜是在鋁箱上依次涂覆聚丙烯層、尼龍層和粘結(jié)劑層得到，鋁箱的厚度為35-45 微米，復(fù)合鋁塑膜的厚度為100-150微米。所述連接極耳箱安裝在正極片和負(fù)極片的底邊 上，連接極耳箱之間的連接為焊接或者熱合連接。所述正極片通過以下方法制備得到:在鋁 箱表面涂一層導(dǎo)電粘結(jié)劑，涂覆厚度為1-5微米;真空干燥15-20小時后，繼續(xù)涂覆正極活性 物質(zhì)漿料，涂覆厚度為50-300微米;然后用輥壓機(jī)壓實(shí)至厚度為30-200微米，真空干燥24-36小時后，得到正極片。所述負(fù)極片通過以下方法制備得到：在銅箱表面涂一層導(dǎo)電粘結(jié) 劑，涂覆厚度為1-5微米;真空干燥15-20小時后，繼續(xù)涂覆負(fù)極活性物質(zhì)漿料，涂覆厚度為 50-300微米;然后用輥壓機(jī)壓實(shí)至厚度為30-200微米，真空干燥24-36小時后，得到負(fù)極片。 所述真空干燥溫度為50-80°C，干燥的真空度為0.8-1.5bar。所述正極活性物質(zhì)漿料通過以 下方法制備得到:在球磨機(jī)內(nèi)加入15.0-23.0重量份鎳鈷錯三元材料，0.2-2.5重量份Super P Li，1.0-2.5重量份聚偏氟乙烯，150-300r/min下球磨60-120分鐘，隨后將上述物料轉(zhuǎn)移 至真空攪拌缸中，加入72.0-83.8重量份N-甲基吡咯烷酮，30-50r/min下低速攪拌10-20分 鐘，攪拌完畢后刮料，150-200r/min下高速攪拌90-120分鐘，即得正極活性物質(zhì)漿料。所述 負(fù)極活性物質(zhì)漿料由16.0-20.0重量份硅碳復(fù)合材料、0.3-2.5重量份導(dǎo)電劑、1.0-8.0重量 份粘結(jié)劑、1.0-1.5重量份增稠劑、70.0-80.0重量份分散介質(zhì)組成。所述粘結(jié)劑是聚苯乙 烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯嵌段型共聚物水基膠乳;所述導(dǎo)電劑是導(dǎo)電炭黑;所述增稠劑 是羧甲基纖維素鈉;所述分散介質(zhì)是去離子水。所述負(fù)極活性物質(zhì)漿料的制備方法詳見專 利申請?zhí)枮?201610142109.8"的發(fā)明專利申請文件。所述導(dǎo)電粘結(jié)劑為石墨烯和納米聚苯 乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯嵌段型共聚物粒子分散在水中形成的漿料，通過以下方法制 備得到:將20.0-50.0重量份的石墨烯加入50.0-80.0重量份的聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚 苯乙烯膠乳，300-500r/min下攪拌1-3小時，即得。所述聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯 膠乳中，嵌段共聚物分子量為（15-50)K-(40-150)K-(15-50)K，粒徑為80-150納米，聚苯乙 烯-聚丙烯酸丁酯-聚丙乙烯與水的重量配比為20-50:80-50。所述聚苯乙烯-聚丙烯酸丁 酯-聚苯乙烯嵌段型共聚物水基膠乳的制備方法詳見專利申請?zhí)枮?200910099918.5"的發(fā) 明專利申請文件。
[0025] 所述正極活性物質(zhì)可以采用貝特瑞公司生產(chǎn)的三元系NCA正極材料產(chǎn)品，但不限 于此。所述負(fù)極活性物質(zhì)可以采用貝特瑞公司生產(chǎn)的S系列硅基復(fù)合材料，但不限于此。所 述隔膜可以采用美國Celgard?公司生產(chǎn)的PP2320隔膜，但不限于此。所述封裝材料采用日 本DNP公司生產(chǎn)的鋁塑膜，但不限于此。
[0026] 比能量測試由ST-BTJCY300型智能電池充放電檢測儀進(jìn)行測試。
[0027] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例， 對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028] 實(shí)施例1:
[0029]如圖1所示，用復(fù)合鋁塑封裝膜1將鋰離子電池交錯堆疊的正極片2和負(fù)極片3,夾 于正極片2與負(fù)極片3之間的隔膜4進(jìn)行封裝，商業(yè)電解液按照常規(guī)方法注入。每個正極片2 的一端通過一輸出極耳箱7固定一正極耳5，另一端固定一連接極耳箱8;每個負(fù)極片3的一 端通過一輸出極耳箱7固定一負(fù)極耳6,另一端固定一連接極耳箱8;所有正極耳5和負(fù)極耳6 頂部對齊，所有正極片2上固定的連接極耳箱8連接在一起，所有負(fù)極片3上固定的連接極耳 箱8連接在一起。所述正極片2的集流體為錯箱，活性物質(zhì)為鎳鈷錯三元材料;所述負(fù)極片3 的集流體為銅箱，活性物質(zhì)為硅碳復(fù)合材料。所述硅碳復(fù)合材料的硅含量為10%，所述鎳鈷 鋁三元材料其分子式可表示為LiNi Q.8C〇Q.15Al().()5〇 2。所述隔膜4采用陶瓷涂覆聚烯烴隔膜。 所述復(fù)合鋁塑封裝膜1是在鋁箱上依次涂覆聚丙烯層、尼龍層和粘結(jié)劑層得到，鋁箱的厚度 為45微米，復(fù)合鋁塑膜1的厚度為150微米。所述連接極耳箱8安裝在正極片2和負(fù)極片3的底 邊上，連接極耳箱8間的固定連接為焊接。
[0030]該鋰離子電池正極片2,通過以下加工工藝制備而得：采用多層涂膜厚膜技術(shù)工 藝，在鋁箱表面涂一層導(dǎo)電粘結(jié)劑，涂覆厚度為5微米;真空干燥20小時后，繼續(xù)涂覆正極活 性物質(zhì)漿料，涂覆厚度為300微米;然后用輥壓機(jī)壓實(shí)至厚度為200微米，真空干燥36小時 后，得到正極片2。所述負(fù)極片3通過以下加工工藝制備而得:采用多層涂膜厚膜技術(shù)工藝， 在銅箱表面涂一層導(dǎo)電粘結(jié)劑，涂覆厚度為5微米;真空干燥20小時后，繼續(xù)涂覆負(fù)極活性 物質(zhì)漿料，涂覆厚度為300微米;然后用輥壓機(jī)壓實(shí)至厚度為200微米，真空干燥36小時后， 得到負(fù)極片3。真空干燥溫度為80°C，干燥的真空度為1.5bar。所述正極活性物質(zhì)漿料通過 以下方法制備得到：在球磨機(jī)內(nèi)加入23.0重量份鎳鈷錯三元材料，2.5重量份Super P Li， 2.5重量份聚偏氟乙烯，300r/min下球磨120分鐘，隨后將上述物料轉(zhuǎn)移至真空攪拌缸中，加 入72.0重量份N-甲基吡咯烷酮，50r/min下低速攪拌20分鐘，攪拌完畢后刮料，200r/min下 高速攪拌120分鐘，即得正極活性物質(zhì)漿料。所述負(fù)極活性物質(zhì)漿料由20.0重量份硅碳復(fù)合 材料、2.5重量份導(dǎo)電劑、6.0重量份粘結(jié)劑、1.5重量份增稠劑、70.0重量份分散介質(zhì)組成。 所述粘結(jié)劑是聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯嵌段型共聚物水基膠乳;所述導(dǎo)電劑是導(dǎo) 電炭黑;所述增稠劑是羧甲基纖維素鈉;所述分散介質(zhì)是去離子水。所述導(dǎo)電粘結(jié)劑為石墨 烯和納米聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯嵌段型共聚物粒子分散在水中形成的漿料，通 過以下方法制備得到:將50.0重量份的石墨烯加入50.0重量份的聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯膠乳，500r/min下攪拌3小時，即得。所述聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯膠乳 中，嵌段共聚物分子量為50K-150K-50K，粒徑為150納米，聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚丙乙 烯與水的重量配比為50:50。
[0031]該方法制備高比能量密度型鋰離子電池，其放電容量為18455mAh，中值電壓為 3.71V，重量比能量為261.7Wh/kg。
[0032] 實(shí)施例2:
[0033] 如圖1所示，用復(fù)合鋁塑封裝膜1將鋰離子電池交錯堆疊的正極片2和負(fù)極片3,夾 于正極片2與負(fù)極片3之間的隔膜4進(jìn)行封裝，商業(yè)電解液按照常規(guī)方法注入。每個正極片2 的一端通過一輸出極耳箱7固定一正極耳5，另一端固定一連接極耳箱8;每個負(fù)極片3的一 端通過一輸出極耳箱7固定一負(fù)極耳6,另一端固定一連接極耳箱8;所有正極耳5和負(fù)極耳6 頂部對齊，所有正極片2上固定的連接極耳箱8連接在一起，所有負(fù)極片3上固定的連接極耳 箱8連接在一起。所述正極片2的集流體為錯箱，活性物質(zhì)為鎳鈷錯三元材料;所述負(fù)極片3 的集流體為銅箱，活性物質(zhì)為碳硅復(fù)合材料。所述硅碳復(fù)合材料的硅含量為3%，所述的鎳 鈷鋁三元材料其分子式可表示為LiNi Q.8C〇Q.15Al().()5〇 2。所述隔膜4是采用陶瓷涂覆聚烯烴隔 膜。所述復(fù)合鋁塑封裝膜1是在鋁箱上依次涂覆聚丙烯層、尼龍層和粘結(jié)劑層得到，鋁箱的 厚度為35微米，復(fù)合鋁塑膜1的厚度為100微米。所述連接極耳箱7安裝在在正極片2和負(fù)極 片3的底邊上，連接極耳箱7間的固定連接為焊接。
[0034]該鋰離子電池正極片2,通過以下加工工藝制備而得：采用多層涂膜厚膜技術(shù)工 藝，在鋁箱表面涂一層導(dǎo)電粘結(jié)劑，涂覆厚度為1微米;真空干燥15小時后，繼續(xù)涂覆正極活 性物質(zhì)漿料，涂覆厚度為50微米;然后用輥壓機(jī)壓實(shí)至厚度為30微米，真空干燥24小時后， 得到正極片2。所述負(fù)極片3通過以下加工工藝制備而得:采用多層涂膜厚膜技術(shù)工藝，在銅 箱表面涂一層導(dǎo)電粘結(jié)劑，涂覆厚度為1微米;真空干燥15小時后，繼續(xù)涂覆負(fù)極活性物質(zhì) 漿料，涂覆厚度為50微米;然后用輥壓機(jī)壓實(shí)至厚度為30微米，真空干燥24小時后，得到負(fù) 極片3。真空干燥溫度為50°C，干燥的真空度為O.Sbar。所述正極活性物質(zhì)漿料通過以下方 法制備得到:在球磨機(jī)內(nèi)加入15.0重量份鎳鈷錯三元材料，0.2重量份Super P Li，1.0重量 份聚偏氟乙稀，150r/min下球磨60分鐘，隨后將上述物料轉(zhuǎn)移至真空攪拌缸中，加入83.8重 量份N-甲基吡咯烷酮，30r/min下低速攪拌10分鐘，攪拌完畢后刮料，150r/min下高速攪拌 90分鐘，即得正極活性物質(zhì)漿料。所述負(fù)極活性物質(zhì)漿料由16.0重量份硅碳復(fù)合材料、0.3 重量份導(dǎo)電劑、8.0重量份粘結(jié)劑、1.0重量份增稠劑、74.7重量份分散介質(zhì)組成。所述粘結(jié) 劑是聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯嵌段型共聚物水基膠乳;所述導(dǎo)電劑是導(dǎo)電炭黑； 所述增稠劑是羧甲基纖維素鈉;所述分散介質(zhì)是去離子水。所述導(dǎo)電粘結(jié)劑為石墨烯和納 米聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯嵌段型共聚物粒子分散在水中形成的漿料，通過以下 方法制備得到:將20.0重量份的石墨烯加入80.0重量份的聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙 烯膠乳，300r/min下攪拌1小時，即得。所述聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯膠乳中，嵌段 共聚物分子量為15-K-40K-15K，粒徑為80納米，聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚丙乙烯與水的 重量配比為20:80。
[0035]該方法制備高比能量密度型鋰離子電池，其放電容量為18268mAh，中值電壓為 3.71V，重量比能量為239.4Wh/kg。
[0036] 實(shí)施例3:
[0037]如圖1所示，用復(fù)合鋁塑封裝膜1將鋰離子電池交錯堆疊的正極片2和負(fù)極片3,夾 于正極片2與負(fù)極片3之間的隔膜4進(jìn)行封裝，商業(yè)電解液按照常規(guī)方法注入。每個正極片2 的一端通過一輸出極耳箱7固定一正極耳5，另一端固定一連接極耳箱8;每個負(fù)極片3的一 端通過一輸出極耳箱7固定一負(fù)極耳6,另一端固定一連接極耳箱8;所有正極耳5和負(fù)極耳6 頂部對齊，所有正極片2上固定的連接極耳箱8連接在一起，所有負(fù)極片3上固定的連接極耳 箱8連接在一起。所述正極片2的集流體為錯箱，活性物質(zhì)為鎳鈷錯三元材料;所述負(fù)極片3 的集流體為銅箱，活性物質(zhì)為硅碳復(fù)合材料。所述硅碳復(fù)合材料的硅含量為5%，所述鎳鈷 鋁三元材料其分子式可表示為LiNi Q.8C〇Q.15Al().()5〇 2。所述隔膜4采用陶瓷涂覆聚烯烴隔膜。 所述復(fù)合鋁塑封裝膜1是在鋁箱上依次涂覆聚丙烯層、尼龍層和粘結(jié)劑層得到，鋁箱的厚度 為40微米，復(fù)合鋁塑膜1的厚度為130微米。所述連接極耳箱8安裝在在正極片2和負(fù)極片3的 底邊上，連接極耳箱8間的固定連接為熱合連接。
[0038]該鋰離子電池正極片2,通過以下加工工藝制備而得：采用多層涂膜厚膜技術(shù)工 藝，在鋁箱表面涂一層導(dǎo)電粘結(jié)劑，涂覆厚度為3微米;真空干燥18小時后，繼續(xù)涂覆正極活 性物質(zhì)漿料，涂覆厚度為100微米;然后用輥壓機(jī)壓實(shí)至厚度為70微米，真空干燥30小時后， 得到正極片2。所述負(fù)極片3通過以下加工工藝制備而得:采用多層涂膜厚膜技術(shù)工藝，在銅 箱表面涂一層導(dǎo)電粘結(jié)劑，涂覆厚度為3微米;真空干燥18小時后，繼續(xù)涂覆負(fù)極活性物質(zhì) 漿料，涂覆厚度為100微米;然后用輥壓機(jī)壓實(shí)至厚度為70微米，真空干燥30小時后，得到負(fù) 極片3。真空干燥溫度為60°C，干燥的真空度為l.Obar。所述正極活性物質(zhì)漿料通過以下方 法制備得到:在球磨機(jī)內(nèi)加入18.0重量份鎳鈷錯三元材料，1.5重量份Super P Li，2.0重量 份聚偏氟乙稀，200r/min下球磨100分鐘，隨后將上述物料轉(zhuǎn)移至真空攪拌缸中，加入78.5 重量份N-甲基吡咯烷酮，40r/min下低速攪拌15分鐘，攪拌完畢后刮料，180r/min下高速攪 拌100分鐘，即得正極活性物質(zhì)漿料。所述負(fù)極活性物質(zhì)漿料由16.2重量份硅碳復(fù)合材料、 0.7重量份導(dǎo)電劑、2.0重量份粘結(jié)劑、1.1重量份增稠劑、80.0重量份分散介質(zhì)組成。所述粘 結(jié)劑是聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯嵌段型共聚物水基膠乳；所述導(dǎo)電劑是導(dǎo)電炭 黑;所述增稠劑是羧甲基纖維素鈉;所述分散介質(zhì)是去離子水。所述導(dǎo)電粘結(jié)劑為石墨烯和 納米聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯嵌段型共聚物粒子分散在水中形成的漿料，通過以 下方法制備得到:將40.0重量份的石墨烯加入60.0重量份的聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯 乙烯膠乳，400r/min下攪拌2小時，即得。所述聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯膠乳中，嵌 段共聚物分子量為20K-80K-20K，粒徑為100納米，聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚丙乙烯與水 的重量配比為30:70。
[0039]該方法制備高比能量密度型鋰離子電池，其放電容量為18353mAh，中值電壓為 3.71V，重量比能量為249. OWh/kg。
[0040]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的 詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種高比能量密度鋰離子電池，所述的鋰離子電池包括復(fù)合鋁塑封裝膜（1)，交錯堆 疊的正極片（2)和負(fù)極片(3)，夾于正極片（2)與負(fù)極片(3)之間的隔膜(4)，其特征在于，每 個正極片（2)的一端通過一輸出極耳箱（7)固定一正極耳（5)，另一端固定一連接極耳箱 (8);每個負(fù)極片(3)的一端通過一輸出極耳箱(7)固定一負(fù)極耳(6)，另一端固定一連接極 耳箱(8);所有正極耳(5)和負(fù)極耳(6)頂部對齊，所有正極片(2)上固定的連接極耳箱(8)連 接在一起，所有負(fù)極片(3)上固定的連接極耳箱(8)連接在一起。2. 如權(quán)利要求1所述高比能量密度鋰離子電池，其特征在于:所述正極片（2)的集流體 為鋁箱，活性物質(zhì)為鎳鈷鋁三元材料;所述負(fù)極片（3)的集流體為銅箱，活性物質(zhì)為硅碳復(fù) 合材料。所述娃碳復(fù)合材料的娃含量為3_ 1 Owt %，所述鎳鈷錯三元材料的分子式可表示為 LiNio.8Coo.15Alo.05O2。3. 如權(quán)利要求1所述高比能量密度鋰離子電池，其特征在于:所述隔膜(4)采用陶瓷涂 覆聚烯烴隔膜。4. 如權(quán)利要求1所述高比能量密度鋰離子電池，其特征在于:所述復(fù)合鋁塑封裝膜（1) 是在鋁箱上依次涂覆聚丙烯層、尼龍層和粘結(jié)劑層得到，鋁箱的厚度為35-45微米，復(fù)合鋁 塑膜的厚度為100-150微米。5. 如權(quán)利要求1所述高比能量密度鋰離子電池，其特征在于:所述連接極耳箱(8)安裝 在正極片(2)和負(fù)極片(3)的底邊上，連接極耳箱(8)之間的連接為焊接或者熱合連接。6. 如權(quán)利要求2所述高比能量密度鋰離子電池，其特征在于:所述正極片（2)通過以下 方法制備得到：在鋁箱表面涂一層導(dǎo)電粘結(jié)劑，涂覆厚度為1-5微米;真空干燥15-20小時 后，繼續(xù)涂覆正極活性物質(zhì)漿料，涂覆厚度為50-300微米;然后用輥壓機(jī)壓實(shí)至厚度為30-200微米，真空干燥24-36小時后，得到正極片(2)。所述負(fù)極片(3)通過以下方法制備得到： 在銅箱表面涂一層導(dǎo)電粘結(jié)劑，涂覆厚度為1-5微米;真空干燥15-20小時后，繼續(xù)涂覆負(fù)極 活性物質(zhì)漿料，涂覆厚度為50-300微米;然后用輥壓機(jī)壓實(shí)至厚度為30-200微米，真空干燥 24-36小時后，得到負(fù)極片(3)。7. 如權(quán)利要求6所述高比能量密度鋰離子電池，其特征在于:所述真空干燥溫度為50-80°C，干燥的真空度為0.8-1.5bar。8. 如權(quán)利要求6所述高比能量密度鋰離子電池，其特征在于:所述正極活性物質(zhì)漿料通 過以下方法制備得到:在球磨機(jī)內(nèi)加入15.0-23.0重量份鎳鈷錯三元材料，0.2-2.5重量份 Super P Li，1 · 0-2 · 5重量份聚偏氟乙烯，150-300r/min下球磨60-120分鐘，隨后將上述物 料轉(zhuǎn)移至真空攪拌缸中，加入72.0-83.8重量份N-甲基吡咯烷酮，30-50r/min下低速攪拌 10-20分鐘，攪拌完畢后刮料，150-200r/min下高速攪拌90-120分鐘，即得正極活性物質(zhì)漿 料。9. 如權(quán)利要求6所述高比能量密度鋰離子電池，其特征在于:所述負(fù)極活性物質(zhì)漿料由 16.0-20.0重量份硅碳復(fù)合材料、0.3-2.5重量份導(dǎo)電劑、1.0-8.0重量份粘結(jié)劑、1.0-1.5重 量份增稠劑、70.0-80.0重量份分散介質(zhì)組成。所述粘結(jié)劑是聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯 乙烯嵌段型共聚物水基膠乳;所述導(dǎo)電劑是導(dǎo)電炭黑;所述增稠劑是羧甲基纖維素鈉;所述 分散介質(zhì)是去離子水，所述粘結(jié)劑為聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯膠乳。10. 如權(quán)利要求6所述高比能量密度鋰離子電池，其特征在于:所述導(dǎo)電粘結(jié)劑為石墨 烯和納米聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯嵌段型共聚物粒子分散在水中形成的漿料，通 過以下方法制備得到：將20.0-50.0重量份的石墨烯加入50.0-80.0重量份的聚苯乙烯-聚 丙烯酸丁酯-聚苯乙烯膠乳，300-500r/min下攪拌1-3小時，即得;所述聚苯乙烯-聚丙烯酸 丁酯-聚苯乙烯膠乳中，嵌段共聚物分子量為（15-50)K-(40-150)K-(15-50)K，粒徑為80-150納米，聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯-聚丙乙烯與水的重量配比為20-50:80-50。
【文檔編號】H01M10/058GK106025347SQ201610600899
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月27日
【發(fā)明人】高翔, 張帆, 羅英武, 鄭哲楠
【申請人】浙江大學(xué)