一種高能量密度長壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法與流程

本發明涉及一種鋰電池制備領域，特別是一種高能量密度長壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法。
背景技術：
：鋰電池是日常生活或生產活動中經常應用的一種常見產品。現有的鋰電池普遍存在能量密度低下、使用壽命不長等技術缺陷，嚴重影響了鋰電池的使用性能和進一步推廣應用。有鑒于此，本發明的目的在于提供一種新的技術方案以解決現存的技術缺陷。技術實現要素：為了克服現有技術的不足，本發明提供一種高能量密度長壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法，解決了現有鋰電池存在的能量密度低下、電池壽命短等技術缺陷。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種高能量密度長壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法，包括以下制作步驟：步驟一：制作電池正極，所述電池正極包括正極活性物和正極輔料；所述正極活性物采用磷酸鐵鋰材料制作，蓋磷酸鐵鋰材料為D50：2.0-4.0um,比面積：10-12m2/g，振實密度：0.8-1.0g/cm3，該材料0.2克容量可達152-155mAh/g,粉末壓實密度：2.6g/cm3；所述正極輔料包括高分子量高分子量120W的PVDF和采用鈷系CNT納米碳管的導電劑；步驟二：制作電池負極，所述電池負極包括負極活性物；所述負極活性物采用人造石墨材料制作，蓋人造石墨材料：D50：18-22um,比面積：1.3-1.5m2/g，振實密度：0.8-1.0g/cm3,該材料0.2克容量可達355-362mAh/g,粉末壓實密度：1.6-1.7g/cm3；步驟三：電解液的制作，所述電解液采用1.4-1.5moL/L的高濃度鋰鹽,在主溶劑EC/DMC/EMC/PA內添加2-3%PS、2%FEC、2-3%VC改善電解液和極片的浸潤性；步驟四：電池封口，所述電池封口采用遵封工藝進行封裝，所述遵封封裝產生的電池滾槽高度0.8mm，有效高度62mm。作為上述技術方案的進一步改進，所述電池制作過程中涉及到粉末的過程采用粉末攪拌工藝對粉末進行攪拌，所述粉末攪拌工藝包括一下步驟：第一步：將需要進行攪拌的粉末在攪拌鍋內部進行攪拌，在攪拌機內部上部，對粉末進行水平方向的360°攪拌；在攪拌機內部下部，對粉末進行豎直方向的360°攪拌；第二步：將進過第一步攪拌后的粉末利用高速分散機進行顆粒分散；第三步：將第二步中經高速分散機分散的粉末顆粒通過雙層過篩網過篩。作為上述技術方案的進一步改進，所述電池正極的正極極柱設置在正極片的中央，所述電池負極的負極極柱設置在負極片的兩端。作為上述技術方案的進一步改進，所述電池在制作過程涉及的使用的卷繞機對電池正極片及電池負極片的張力控制在12-15N，對隔膜擺臂的張力控制在1.1-1.3Kg。作為上述技術方案的進一步改進，所述電池制作過程中對水分的控制要求如下：1、片涂布后正負極片含水量干燥度2000ppm以內；2、卷繞后正負極片含水量干燥度1000ppm以內；3、電芯烘烤后正負極片含水量干燥度400ppm以內。作為上述技術方案的進一步改進，所述電池正極中的鈷系CNT納米碳管的材料參數為：管徑：7-15nm,管長：5-13um,比表面積：250-300。作為上述技術方案的進一步改進，所述電池正極中，所述磷酸鐵鋰材料占96.3-95.5%，所述CNT納米碳管占1.5-2.0%，所述PVDF占2.2-2.5%。作為上述技術方案的進一步改進，所述電池正極各材料采用的容積為NMP，固含量為52-56%。作為上述技術方案的進一步改進，所述電池負極的配方比例為：人造石墨占95.8-94.1%，導電劑占1-2%，曾稠劑1.2-1.6%，粘合劑2.0-2.3%。作為上述技術方案的進一步改進，所述電池負極所采用的溶劑為去離子水，溶劑添加劑NMP，其占石墨總量1-5%，異丙醇占石墨總量2-5%，固含量42-50%。本發明的有益效果是：本發明提供了一種高能量密度長壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法，通過本發明提供的電池制作方法生產的鋰電池具有能量密度高、使用壽命長的優點。該種高能量密度長壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法解決了現有鋰電池存在的能量密度低下、電池壽命短等技術缺陷。附圖說明下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明的步驟流程示意圖；圖2是現有技術電池封邊工藝的示意圖；圖3是本發明電池封邊工藝的示意圖；圖4是本發明中粉末的加工流程示意圖；圖5是本發明中電池正極與正極極柱的位置關系示意圖；圖6是本發明中電池負極與負極極柱的位置關系示意圖。具體實施方式以下將結合實施例和附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整地描述，以充分地理解本發明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本發明的實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本發明保護的范圍。另外，專利中涉及到的所有聯接/連接關系，并非單指構件直接相接，而是指可根據具體實施情況，通過添加或減少聯接輔件，來組成更優的聯接結構。本發明創造中的各個技術特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合，參照圖1-6。本發明提供了一種高能量密度長壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法，具體地：一、電池正極類用料：1、電池正極活性物（克容量高，壓實高）：磷酸鐵鋰（D50：2.0-4.0um,比面積：10-12m2/g，振實密度：0.8-1.0g/cm3）,該材料0.2克容量可達152-155mAh/g,粉末壓實密度：2.6g/cm3現有鋰電池采用的傳統磷酸鐵鋰：0.2克容量可達142-148mAh/g,粉末壓實密度：2.2-2.4g/cm3正極可提高能量密度：（155*2.6/148*2.4-1）*100%=13.4%。2、正極輔料：高分子量約120W的PVDF（只須2.2-2.5%），導電劑采用鈷系CNT納米碳管（管徑：7-15nm,管長：5-13um,比表面積：250-300）（只須1.5-2.0%），該結構吸液性，可大大提高電池使用壽命。現有鋰電池采用的傳統用料：PVDF分子量約80-100W（須用4.0-5.0%），導電碳黑（須用4-5%），正極活性物含量由原來的（90-92%）可提高到（95.0-96.0%），正極可提高能量密度4%。總的正極能量密度可提高17%左右，在一個電芯的極組中，正極約占50%的體積比，通過以上方法的結合可提高單體能量密度約8%的能量。正極配方如下表所示：類別磷酸鐵鋰CNT納米碳管PVDF百分比（%）96.3-95.51.5-2.02.2-2.5電池正極所采用的溶劑為：NMP，固含量（52-56%）。二電池負極的用料：1、電池負極活性物（克容量高，壓實高）：人造石墨（D50：18-22um,比面積：1.3-1.5m2/g，振實密度：0.8-1.0g/cm3）,該材料0.2克容量可達355-362mAh/g,粉末壓實密度：1.6-1.7g/cm3，形貌為多孔、球形石墨，為多個小球形石墨經多次燒結結合成一個大球形多孔石墨，該結構吸液性，可大大提高電池使用壽命。現有鋰電池采用的傳統人造石墨為：0.2克容量可達345-350mAh/g,粉末壓實密度：1.5-1.58g/cm3。本發明的電池負極可提高能量密度：（360*1.7/350*1.6-1）*100%=9.3%。在一個電芯的極組中，負極約占50%的體積比，可提高單體能量密度約4%的能量。負極配方如下表所示：類別石墨導電劑增稠劑粘合劑百分比（%）95.8-94.1%1-2%1.2-1.6%2.0-2.3%電池負極的溶劑為去離子水，溶劑添加劑NMP占石墨總量1-5%，異丙醇占石墨總量2-5%，固含量（42-50%）。三、電池的封口方式：本發明技術方案中電池采用蹲封方式，將滾槽高度蹲低，電池總高不變，增加殼體有效空間，來提高能量密度參照圖2，圖2顯示了傳統工藝滾槽工藝參數：滾槽高度2.0mm，有效高度61mm。參照圖3，圖3顯示了本發明技術方案中滾槽遵封工藝參數：滾槽高度0.8mm，有效高度62mm。電池總高不變，能量密度可提高：（62/61-1）*100%=1.6%結合以上三方面因素，整個電芯可提高10-15%的能量密度。四、電解液制作：本發明中，鋰電池的電解液為:采用高濃度鋰鹽（1.4-1.5moL/L）,在主溶劑EC/DMC/EMC/PA內添加少量約2-3%PS，2%FEC，2-3%VC改善電解液和極片的浸潤性，該鋰鹽濃度大大提高電池使用壽命。五、特有的粉末攪拌工藝：本發明涉及到的各種粉末需要采用攪拌鍋內部攪拌，在攪拌鍋內部上部，粉末在水平方向360°攪拌；在攪拌鍋內部底端：粉末被高速分散攪拌，在豎直方向360°攪拌。上述的粉末攪拌工藝可保證粉末被全方位攪拌。粉末從攪拌鍋出料時再經一個2000轉的高速分散機分散進行過篩，所配漿料各種物質分散均勻，無團聚，極片一致性好，有利于電池循環后期的使用壽命。粉末攪拌過程如圖4。六、特有的正負極極柱布局：本發明中，所述正極極柱設置在極片正中央，參照圖5。本發明中，所述負極極柱設置在極片兩端，參照圖6。該正負極極柱組合，電流流向距離一致，可滿足5C充放要求，充電過程中不存在析鋰問題，大大提高電池循環后期的安全性和使用壽命。七、電池卷繞過程中對卷繞機的要求：自動卷繞機參數控制（正負極進片張力12-15N，隔膜擺壁張力1.1-1.3Kg力），可保證電芯的直徑一致，松緊度適中和半人工卷繞松緊度一樣，電芯注液時好下液，極片吸液能力強，電解液全面浸潤充分，提高電池使用壽命。八、本發明中各工序適宜的水份控制：1）極片涂布后正負極片含水量干燥度2000ppm以內，2）卷繞后正負極片含水量干燥度1000ppm以內3）電芯烘烤后正負極片含水量干燥度400ppm以內（采用超真空干燥箱達0.1pa環境下烘烤，14h烘干水份）。該水份量控制有效解決水份和電解液的反應，保持鋰鹽的特有濃度，有利于SEI膜的穩定形成提高電池使用壽命通過以上方法可將正常的磷酸鐵鋰循環壽命由2000次提高至2500-3000次還保持初始容量的80%。以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。當前第1頁1 2 3