一種鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電池技術領域，具體為一種鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著現代社會信息化和智能化的高速發展，以及環境污染和能源匱乏日漸嚴重，社會對蓄電器件的容量和輸出功率要求越來越高，鋰離子電池和電容器等成為當前研究熱點。鋰離子電池具有能量密度高、自放電率低等優點，但倍率性能不理想，功率密度較低，而且鋰離子電池的電壓范圍在3.0?4.1V之間，高于4.1V時，電池正極材料和電解液不穩定、易氧化，負極表面易析鋰形成鋰枝晶，帶來安全隱患。電容器雖然具有功率密度高、循環壽命長等優點，但能量密度相對較低，而且自放電率較大。
[0003]為了滿足高能量密度、高輸出特性的需求，近年來，將鋰離子電池和電容器的蓄電原理結合的、被稱之為混合式電容器的蓄電裝置引人注目。但是，目前將鋰離子電池與電容器的聯用多局限在鋰離子電池和活性炭雙層電解電容器聯用，一般把活性炭材料加入到鋰離子電池的活性材料中，如中國專利申請CN103021671 A提出了一種鋰離子電池電容器，透過在正極活性材料中加入活性炭和在負極活性材料中加入軟碳或硬碳形成雙電層活性炭電容器，使其制備的鋰離子電池電容器同時具有鋰離子電池高能量密度和電容器高公路的特點，拓寬了其使用的溫度范圍和電壓范圍，具有優良的電量(電荷)保持率。但是，在其技術方案中，活性碳占正極活性材料容量百分比的5.0%?50.0%，軟碳或硬碳等A類材料占負極活性材料容量百分比的50.0?95.0%，嚴重降低了鋰離子電池的能量密度；而且，把諸如軟碳或硬碳等A類材料加入負極材料、活性炭加入正極材料中，在加工過程在正極和負極的混漿過程即需要加入，不僅加工難度較大不利于生產效率的提升，而且給正負極打漿過程造成諸多不確定因素，產品品質嚴重依賴于混漿的均勻性，品質風險過高。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法，具有結構簡單、加工方便、品質穩定、性能優異和成本低廉的特點。
[0005]本發明可以通過以下技術方案來實現:
本發明公開了一種鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟:
正極片制作:將85%-95%重量的正極活性物質、1%_10%的導電劑和1%_15%的粘結劑溶于溶劑中制作正極漿料，以鋁電解電容器的陽極鋁箔作為正極集流體，將正極漿料單面涂覆到正極集流體形成正極活性材料層上并干燥，制作極片，然后將將極片輾壓，剪切分條制成正極片。
[0006]負極片制作:將90%_98%重量的負極活性物質、1%_5%的導電劑和1%_5%的粘結劑溶于溶劑中制作負極漿料，將負極漿料雙面涂覆到負極集流體上形成負極活性材料層并干燥，制作極片，然后將將極片輾壓，剪切分條制成負極片。
[0007]裝配成型:將正極片、負極片、隔膜、陰極鋁箔和隔離紙采用卷繞或疊片的方式裝配成型得到電芯，在裝配過程中，所述隔膜設置在負極片和正極片之間，間隔的負極片之間設有兩正極片，所述兩正極片的正極活性材料層分別與相鄰負極片的負極活性材料層相對，兩陽極鋁箔之間設有鋁電解電容器的陰極鋁箔，陽極鋁箔和陰極鋁箔之間設有浸泡有電容器電解液的隔離紙。
[0008]通過采用正極片單面涂層結構，正極集流體選用鋁電解電容器的陽極鋁箔，進而在陽極鋁箔之間設置陰極鋁箔，從而實現了鋰離子電池和鋁電解電容器在結構上的一體化設計，結構簡單；通過采用鋰離子電池和鋁電解電容器一體化的結構設計，在加工過程中鋰離子電池的正極片、負極片和鋁電解電容器的陽極鋁箔、陰極鋁箔均采用常規成熟的加工工藝進行加工，不僅便于規模化生產提高生產效率，而且有效避免諸如活性炭電容器中的電容器活性材料對加工過程造成的品質隱患，有效保證了鋰離子電池和鋁電解電容器聯用的品質穩定性。此外，鋁電解電容器相的陽極鋁箔厚度為40?105um，陰極鋁箔的厚度為15?60um，通過層疊或卷繞后，占據的看見體積小，有效保證了鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法能量密度的提升。同時，鋁電解電容器相對于傳統的活性炭雙層電容器具有耐壓性強、電容容量高的特點，可以根據實際需要靈活設置鋁電解電容器的額定電壓和通過調整陽極鋁箔、陰極鋁箔的長度來調整電容容量，相對于活性炭雙電層電容器優勢明顯。此外，應用在電容器的鋁箔加工過程簡單，工藝成熟，相對于應用在活性炭電容器的活性炭材料無論從材料來源還是加工過程均均有明顯優勢，有效降低鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法的制造成本。
[0009]進一步地，所述鋰離子電池還包括鋰離子電池電解液，所述鋰離子電池電解液由溶劑、電解質鹽和添加劑組成，其中溶劑由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙烯酯(EC)四元組分組成，其體積百分如下:DMC占20%?30%，DEC占20%?30%，EMC占10%?20%，EC占25%?50%。鋰離子電池電解液體系與鋁電解電容器的電解液體系均為性質現實的有機溶劑體系，既滿足鋰離子電池的要求，又滿足了鋁電解電容器的工作需要，有效簡化了加工制造過程。
[0010]進一步地，所述添加劑由成膜添加劑、防過充添加劑和高溫添加劑組成，其中，成膜添加劑有碳酸乙烯亞乙酯(VEC)、碳酸亞乙烯酯(VC)，濃度為0.5?3.0%，防過充添加劑有環已苯(CHB)、聯苯、二甲苯，濃度為0.5?3.0%，高溫添加劑有1，3_丙烷磺內酯(AS)、鄰苯二甲酸酐(PA)，其濃度為0.5?3.0%。
[0011]進一步地，所述鋰離子電池為卷繞結構結構設計，所述卷繞結構設計的鋰離子電池還包括圓柱形外殼。
[0012]進一步地，所述鋰離子電池為層疊結構結構設計，所述層疊結構設計的鋰離子電池還包括方形鋁塑膜外殼。
[0013]進一步地，所述負極集流體為銅箔。
[0014]進一步地，所述隔膜為PE隔膜、PP隔膜或PE/PP復合隔膜。
[0015]進一步地，所述負極活性材料層為天然石墨材料層和/或人工石墨材料層。
[0016]進一步地，所述正極活性材料層為磷酸鐵鋰正極材料層、錳酸鋰正極材料層、鈷酸鋰正極材料層或鎳鈷錳三元正極材料層。
[0017]進一步地，所述陽極鋁箔表面包括經過腐蝕處理形成的陽極氧化膜，所負極鋁箔表面包括未經腐蝕處理的天然氧化膜，所述陽極氧化膜和天然氧化膜透過隔離紙彼此相對。
[0018]本發明一種鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法，具有如下的有益效果:
第一、結構簡單，通過采用正極片單面涂層結構，正極集流體選用鋁電解電容器的陽極鋁箔，進而在陽極鋁箔之間設置陰極鋁箔，從而實現了鋰離子電池和鋁電解電容器在結構上的一體化設計，結構簡單；
第二、加工方便，通過采用鋰離子電池和鋁電解電容器一體化的結構設計，在加工過程中鋰離子電池的正極片、負極片和鋁電解電容器的陽極鋁箔、陰極鋁箔均采用常規成熟的加工工藝進行加工，便于規模化生產提高生產效率；
第三、品質穩定，通過采用鋰離子電池和鋁電解電容器一體化的結構設計，在加工過程中鋰離子電池的正極片、負極片和鋁電解電容器的陽極鋁箔、陰極鋁箔均采用常規成熟的加工工藝進行加工，有效避免諸如活性炭電容器中的電容器活性材料對加工過程造成的品質隱患，有效保證了鋰離子電池和鋁電解電容器聯用的品質穩定性；
第四、性能優異，鋁電解電容器相的陽極鋁箔厚度為40?105um，陰極鋁箔的厚度為15?60um，通過層疊或卷繞后，占據的看見體積小，有效保證了鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法能量密度的提升。同時，鋁電解電容器相對于傳統的活性炭雙層電容器具有耐壓性強、電容容量高的特點，可以根據實際需要靈活設置鋁電解電容器的額定電壓和通過調整陽極鋁箔、陰極鋁箔的長度來調整電容容量，相對于活性炭雙電層電容器優勢明顯；
第五、成本低廉，應用在電容器的鋁箔加工過程簡單，工藝成熟，相對于應用在活性炭電容器的活性炭材料無論從材料來源還是加工過程均均有明顯優勢，有效降低鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法的制造成本。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明一種鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法的工藝流程圖。
[0020]圖2為本發明一種鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法制備得到的方形電芯內部結構示意圖。
[0021]圖3為本發明一種鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法制備得到的圓柱形電芯內部結構示意圖。
[0022]圖中標記包括:100、負極片，101、負極集流體，102、負極活性材料層，200、正極片，201、正極集流體，202、正極活性材料層；300、陰極鋁箔，400、隔膜，500、隔離紙，600、鋁塑膜，700、鋼殼，800、蓋帽，900、絕緣片。
【具體實施方式】
[0023]為了使本技術領域的人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合實施例及附圖對本發明產品作進一步詳細的說明。
[0024]實施例1
如圖1、圖2所示，本發明公開了一種鋁電解電容器型鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟:
正極片制作:將85%-95%重量的正極活性物質、1%_10%的導電劑和1%_15%的粘結劑溶于溶劑中制作正極漿料，以鋁電解電容器的陽極鋁箔作為正極集流體201，將正極漿料單面涂覆到正極集流體201形成正極活性材料層202上并干燥，制作極片，然后將將極片輾壓，剪切分條制成正極片200。
[0025]負極片制作:將90%_98%重量的負極活性物質、1%_5%的導電劑和1%_5%的粘結劑溶于溶劑中制作負極楽料，將負極楽料雙面涂覆到負極集流體101上形成負極活性材料層102并干燥，制作極片，然后將將極片輾壓，剪切分條制成負極片100。
[0026]裝配成型:將正極片200、負極片100、隔膜400、陰極鋁箔300和隔離紙500采用疊片的方式裝配成型得到方形電芯，在裝配過程中，所述隔膜400設置在負極片100和正極片200之間，間隔的負極片100之間設有兩正極片200，所述兩正極片200的正極活性材料層202分別與相鄰負極片100的