一種鋰過渡金屬氧化物電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電池領域，尤其是設及一種裡過渡金屬氧化物電池。
【背景技術】
[0002] 有清潔能源、高效能源之稱的裡電能源自成功開發W來，一直受市場熱捧，其中裡 離子電池近些年更是處于飛速發展的地步，并被廣泛的用于各行各業。隨著電動自行車、電 動汽車、儲能電站等新興產業的發展，對裡離子電池的功率和壽命提出了更高的要求。
[0003] 裡離子電池正、負極材料均采用裡離子，可W自由嵌入和脫出的具有層狀或隧道 結構的裡離子嵌入化合物。石墨材料具備首次效率高、嵌裡容量高、嵌裡電位低、資源豐富、 價格低廉等優點，同時也存在一些缺陷:首先，石墨材料在脫嵌裡過程中表現出較大的體積 變化，在電池循環過程中使碳材料顆粒間產生較大應力，導致負極掉粉，循環壽命變差;其 次，石墨材料具有完整的片層結構，只能從端面嵌裡，大電流充放電性能較低。硬碳材料具 有一些完全不同于石墨材料的特性，硬碳的優勢是低溫功率和循環性能，然而其首次效率 低，加工性能差。在石墨負極中加入一定比例的硬碳材料，可W改善電池的功率和循環性 能。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，本發明旨在提出一種裡過渡金屬氧化物電池，采用混合負極和正、負極 導電涂層聯用技術來提升電池的功率和循環性能。
[0005] 為達到上述目的，本發明的技術方案是運樣實現的：
[0006] -種裡過渡金屬氧化物電池，包括負極片、正極片；
[0007] 所述的負極片包括負極活性物質層、負極集流體Cu錐、負極導電涂層，導電涂層涂 覆于負極集流體Cu錐上，負極活性物質層位于導電涂層上，負極活性物質層包括石墨和硬 碳的混合物、負極粘結劑、負極導電劑；
[000引所述的正極片包括正極活性物質層、正極集流體Al錐、正極導電涂層，導電涂層涂 覆于正極集流體Al錐上，正極活性物質層位于導電涂層上，正極活性物質層包括裡過渡金 屬氧化物、正極粘結劑、正極導電劑。
[0009] 進一步，所述的石墨和硬碳的混合物中，硬碳的質量百分比為Al,所述負極導電涂 層的厚度為Bi ,Al和Bi滿足10 X Ai+1 ^Bi ^ 10 X Ai+4且0.1 ^Ai . 9的關系。
[0010] 進一步，所述的石墨和硬碳的混合物中，硬碳的質量百分比為10%-90%;優選的， 負極活性物質層中硬碳的質量百分比為20%-50%。
[00川進一步，所述的裡過渡金屬氧化物為LiaNixC0yMnzM(i-x-y-z)02,其中，M為Mg、Cr、Ti、 Al 或 Cu 中的一種，1.0^a^l.3,0<x<l，0<y<l，0^z<l，0<x+y+z<l。
[0012] 進一步，所述的正極導電涂層的厚度為82，恥與裡過渡金屬氧化物中Ni元素的含量 X之間滿足IOXx^Bs到OXx+2且0.33^x^0.9的關系。
[0013] 進一步，所述的正極導電涂層的厚度為化m-10皿;優選的，正極導電涂層的厚度為 2皿-6皿;負極導電涂層的厚度為2皿-13皿;優選的，負極導電涂層的厚度為3皿-9皿。
[0014] 進一步，所述的負極導電涂層包括導電劑、粘結劑，其中，導電劑占負極導電涂層 的質量百分比為25%-75%，粘結劑占負極導電涂層的質量百分比為25%-75%;所述的正 極導電涂層包括導電劑、粘結劑，其中，導電劑占正極導電涂層的質量百分比為25%-75%， 粘結劑占正極導電涂層的質量百分比為25%-75%。
[0015] 進一步，所述的負極活性物質層中，石墨和硬碳的混合物占負極活性物質層的質 量百分比為70%-98%，負極導電劑占負極活性物質層的質量百分比為1%-20%，負極粘結 劑占負極活性物質層的質量百分比為所述的正極活性物質層中，裡過渡金屬氧 化物占正極活性物質層的質量百分比為70%-98%，正極導電劑占正極活性物質層的質量 百分比為1%-20%，正極粘結劑占正極活性物質層的質量百分比為
[0016] 進一步，負極導電劑選擇小顆粒導電碳黑（Super P)、大顆粒石墨粉化S-6)、碳纖 維(VGCF)或碳納米管(CNTs)中的一種或兩種W上的混合，負極粘結劑選擇聚丙締酸、聚偏 氣氯乙締(PVDF)、或者是下苯橡膠(SBR)與簇甲基纖維素(CMC)的混合物;正極導電劑選擇 Super P、KS-6、VGCF或CNTs中的一種或兩種W上的混合，正極粘結劑選擇聚丙締酸、PVDF、 或者是SBR與CMC的混合物；導電劑選擇Super P、KS-6、VGCF或CNTs中的一種或兩種W上的 混合，粘結劑選擇聚丙締酸、PVDF、或者是SBR與CMC的混合物。
[0017] 其中，正極導電涂層中的導電劑、正極活性物質層中的正極導電劑、負極導電涂層 中的導電劑、負極活性物質層中的負極導電劑相同或不同；正極導電涂層中的粘結劑、正極 活性物質層中的正極粘結劑、負極導電涂層中的粘結劑、負極活性物質層中的負極粘結劑 相同或不同。
[001引一種裡過渡金屬氧化物電池的制備方法，包括如下步驟：
[0019] (1)正極片:將裡過渡金屬氧化物、正極粘結劑、正極導電劑進行勻漿，所得的正極 漿料涂布于涂有正極導電涂層的正極集流體Al錐上，干燥后進行漉壓、真空干燥，得到正極 片；
[0020] (2)負極片:石墨和硬碳的混合物、負極粘結劑、負極導電劑進行勻漿，所得的負極 漿料涂布于涂有負極導電涂層的負極集流體Cu錐上，干燥后進行漉壓、真空干燥，得到負極 片；
[0021] (3)電池:將正極片、負極片和隔膜疊片，得到電忍，電忍進行焊接、封裝、烘烤后注 液，然后化成、分容后得到電池。
[0022] 相對于現有技術，本發明所述的裡過渡金屬氧化物電池具有W下優勢：
[0023] (1)本發明所述的裡過渡金屬氧化物電池提升了電池的高倍率充放電性能，延長 了電池的使用壽命，使電池能更好的用于電動自行車、電動汽車、儲能電站中。
[0024] (2)本發明所述的裡過渡金屬氧化物電池采用在集流體上涂覆導電涂層的技術， 可W提高活性材料與集流體的粘結附著力，從而降低活性材料與集流體間的接觸內阻，提 高電池的功率性能;此外，導電涂層還可W抑制充放電循環過程中的動態內阻增幅，延長電 池使用壽命;本發明給出了導電涂層的厚度與正極過渡金屬氧化物中Ni元素含量或負極混 合物中硬碳含量的關系式，可對其進一步細化，使電池達到更好的使用效果。
[0025] (3)本發明將硬碳和石墨的混合物作為負極材料，進一步提高了電池的功率和循 環性能。
【具體實施方式】
[0026] 下面將結合實施例來詳細說明本發明。
[0027] 實施例1
[00%] -種裡過渡金屬氧化物電池，包括負極片、正極片；
[0029] 所述的負極片包括負極活性物質層、負極集流體Cu錐，負極活性物質層包括石墨 和硬碳的混合物、負極粘結劑、負極導電劑，負極活性物質層采用石墨(95wt%)，負極導電 劑使用Super P(2wt% )，負極粘結劑使用CMC(lwt% )和SBR(2wt% );
[0030] 所述的正極片包括正極活性物質層、正極集流體Al錐、正極導電涂層，正極活性物 質層包括裡過渡金屬氧化物、正極粘結劑、正極導電劑，裡過渡金屬氧化物為LiNivsCoi/ 3Mni/3〇2,裡過渡金屬氧化物94.5wt%，正極導電劑使用S叫er P(2wt% )，正極粘結劑使用 PVDF(3.5wt%)，正極導電涂層厚度為2皿。
[0031 ] -種裡過渡金屬氧化物電池的制備方法，包括如下步驟：
[0032] (1)正極片的制作
[0033] 正極溶劑選擇NMP，將正極導電劑、正極粘結劑、裡過渡金屬氧化物進行勻漿，所得 的正極漿料W寬150mm的方式，按表1的重量涂布于涂有正極導電涂層(其中，導電劑與粘結 劑的質量比為1:1，導電劑使用Super P，粘結劑使用PVDF)的侶錐上，干燥后W3. Og/cm3的 方式進行漉壓，真空干燥除去水分。測試極片的剝離強度，結果見表3。
[0034] (2)負極片的制作
[0035] 負極溶劑選擇出0,將負極導電劑、負極粘結劑、石墨進行勻漿。將負極漿料W寬 154mm的方式，按llmg/cm2重量涂布于IOiim的銅錐上并干燥后，Wl .4g/cm3的方式進行漉壓， 真空干燥除去水分。
[0036] (3)電池的制作
[0037] 將正極片、負極片和隔膜疊片后，焊接、封裝、烘烤后注液，電忍經化成、分容后測 試功率和循環性能。
[0038] (4)功率測試
[0039] 將電池的50(：(51曰16(^〇1曰巧6)調整至50%后，在-10。(3保持811，后進行23的2.0￥ 恒電壓放電，由第2s的電流值算出低溫輸出功率P，結果見表5。
[0040] (5)循環測試
[0041 ] 將調整至90 % SOC的電池在45°C保持化，后從90 % SOC到10 % SOC進行5A的恒流充 放電，計算循環500周后的容量保持率，結果見表7。
[0042] 實施例2
[0043] -種裡過渡金屬氧化物電池，包括負極片、正極片；
[0044] 所述的負極片包括負極活性物質層、負極集流體Cu錐，負極活性物質層包括石墨 和硬碳的混合物、負極粘結劑、負極導電劑，負極活性物質層采用石墨(95wt%)，負極導電 劑使用Super P(2wt% )，負極粘結劑使用CMC(lwt% )和SBR(2wt% );
[0045] 所述的正極片包括正極活性物質層、正極集流體Al錐、正極導電涂層，正極活性物 質層包括裡過渡金屬氧化物、正極粘結劑、正極導電劑，裡過渡金屬氧化物為LiNivsCoi/ 3Mni/3〇2,裡過渡金屬氧化物94.5wt%，正極導電劑使用S叫er P(2wt% )，正極粘結劑使用 PVDF(3.5wt%)，正極導電涂層厚度為4wii。
[0046] 裡過渡金屬氧化物電池的制備方法同實施例1。
[0047] 實施例3
[004引一種裡過渡金屬氧化物電池，包括負極片、正極片；
[0049] 所述的負極片包括負極活性物質層、負極集流體Cu錐，負極活性物質層包括石墨 和硬碳的混合物、負極粘結劑、負極導電劑，負極活性物質層采用石墨(95wt%)，負極導電 劑使用Super P(2wt% )，負極粘結劑使用CMC(lwt% )和SBR(2wt% );
[0050] 所述的正極片包括正極活性物質層、正極集流體Al錐、正極導電涂層，正極活性物 質層包括裡過渡金屬氧化物、正極粘結劑、正極導電劑，裡過渡金屬氧化物為LiNivsCoi/ 3Mni/3〇2,裡過渡金屬氧化物94.5wt%，正極導電劑使用S叫er P(2wt% )，正極粘結劑使用 ?￥0。(3.5機％)，導正極電涂層厚度為61?11。
[0051 ]裡過渡金屬氧化物電池的制備方法同實施例1。
[0化2] 實施例4
[0053] -種裡過渡金屬氧化物電池，包括負極片、正極片；
[0054] 所述的負極片包括