一種快充快放卷繞式鋰離子電池及制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種快充快放卷繞式鋰離子電池及制造方法,其中一種快充快放卷繞式鋰離子電池,包括電芯、鋁塑膜和電解液,所述電解液注于所述鋁塑膜中,所述鋁塑膜包裹所述電芯,所述電芯由正極極片、負極極片和隔離膜依次卷繞而成,所述正極極片包括以下重量份的原料組成:正極活性材料70~96、粘結劑2~15,導電劑2~20;所述負極極片包括以下重量份的原料組成:負極活性材料70~96,粘結劑2~15,導電劑2~20,本發明是通過正負極活性物質選擇,選擇合適的正、負極活性物質內導電劑含量,選擇合適的正、負極集流體的厚度,通過使用具有快充快放功能型的電解液,降低電池內阻,改善電池的快充、快放能力,提高電池的使用效率。
【專利說明】
一種快充快放卷繞式鋰離子電池及制造方法
技術領域
[0001]本專利涉及及鋰離子電池領域,尤其涉及一種快充快放卷繞式鋰離子電池及制造方法。
【背景技術】
[0002]目前電動自行車、電動摩托車、混合電動車、電動汽車、啟動電源使用的鋰離子電池具有體積小、重量輕、能量密度大、性價比高等優點,在電動車電池系列內,鋰離子電池已經成為首選,目前常規鋰離子電池充電電流一般在0.2?0.5C,放電電流在2C以下,以上充放電模式能夠滿足電動自行車、電動摩托車的常規使用要求,但是0.2C充電需要5小時以上,充電時間長,而且電池的放電倍率小,根本無法滿足混合電動汽車的使用要求。因此,解決電動汽車用鋰離子電池的倍率充放電性能已直接影響到了電動車的發展。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的不足,本發明提供了一種快充快放卷繞式鋰離子電池及制造方法,本發明是通過正負極活性物質選擇,選擇合適的正、負極活性物質內導電劑含量,保證了電池可以支持快速充電、高功率輸出同時可以保證產品的使用壽命,從而大大提高了產品的使用性能。
[0004]本發明采取的設計方案為:
一種快充快放卷繞式鋰離子電池,包括電芯、鋁塑膜和電解液,所述電解液注于所述鋁塑膜中,所述鋁塑膜包裹所述電芯,所述電芯由正極極片、負極極片和隔離膜依次卷繞而成,所述正極極片包括以下重量份的原料組成:正極活性材料70?96、粘結劑2?15,導電劑2?20;所述負極極片包括以下重量份的原料組成:負極活性材料70?96,粘結劑2?15,導電劑2?20。
[0005]進一步地,上述的鋰離子電池,其中,所述正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、鎳錳酸鋰和磷酸鐵鋰中的至少一種組成。
[0006]進一步地,上述的三元材料為LiNix CoyMnz02,其中x+y+z = I。
[0007]進一步地,上述的鋰離子電池,其中,所述負極活性材料為石墨、鈦酸鋰和硅基中的至少一種組成。
[0008]進一步地,上述的鋰離子電池,其中,所述電解液包括電解質和溶劑,所述電解質為六氟磷酸鋰、雙乙二酸硼酸鋰中的至少一種組成,所述溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、乙酸乙酯(EA)中的至少二種組成;所述粘結劑為聚偏氟乙烯,所述導電劑為導電碳黑。
[0009]進一步地,上述的鋰離子電池,其中,所述正極極片包括以下重量份的原料組成:正極活性材料80、粘結劑10,導電劑10;所述負極極片包括以下重量份的原料組成:負極活性材料80,粘結劑12,導電劑1。
[0010]進一步地,上述的鋰離子電池,其中,所述正極極片包括以下重量份的原料組成:正極活性材料80、粘結劑12,導電劑8;所述負極極片包括以下重量份的原料組成:負極活性材料80,粘結劑12,導電劑8。
[0011]本發明的另一面,一種快充快放卷繞式鋰離子電池的制造方法,包括以下步驟: 正極漿料的制備;
負極楽■料的制備;
將制備好的正極漿料涂覆在鋁箔上并烘干制成正極片;
將制備好的負極漿料涂覆在銅箔上并烘干制成負極片;
將正極片、負極片進行輥壓壓實后通過模切、烘干、正、負極片交錯相疊,形成電芯; 將鋁、銅鍍鎳極耳分別與電芯中的正、負極片焊接在一起形成正、負極耳。
[00?2]進一步地,上述的制造方法,其中,所述招箔的厚度為8?30um ;所述銅箔的厚度為7?20um。
[0013]進一步地,上述的制造方法,其中,所述將制備好的正極漿料涂覆在鋁箔上并烘干制成正極片的步驟中,涂覆在鋁箔上正極漿料的單面面密度為100?300g/m2,;所述將制備好的負極漿料涂覆在銅箔上并烘干制成負極片的步驟中,涂覆在銅箔上負極漿料的單面面密度為70?200g/m2。
[0014]進一步地,上述的制造方法,其中,所述將正極片、負極片進行輥壓壓實后通過模切、烘干、正、負極片交錯相疊,形成電芯的步驟中,正極片輥壓壓實后正極漿料的密度為2.8?4.0g/cm3 ;負極片棍壓壓實后負極楽料的密度為1.2?1.4g/cm3。
[0015]本發明提供了一種快充快放卷繞式鋰離子電池及制造方法,其中一種快充快放卷繞式鋰離子電池,包括電芯、鋁塑膜和電解液,所述電解液注于所述鋁塑膜中,所述鋁塑膜包裹所述電芯,所述電芯由正極極片、負極極片和隔離膜依次卷繞而成,所述正極極片包括以下重量份的原料組成:正極活性材料70?96、粘結劑2?15,導電劑2?20;所述負極極片包括以下重量份的原料組成:負極活性材料70?96,粘結劑2?15,導電劑2?20,本發明是通過正負極活性物質選擇,選擇合適的正、負極活性物質內導電劑含量,選擇合適的正、負極集流體的厚度,通過使用具有快充快放功能型的電解液,降低電池內阻,改善電池的快充、快放能力,提高電池的使用效率,保證了電池可以支持快速充電、高功率輸出同時可以保證產品的使用壽命,從而大大提高了產品的使用性能。
【具體實施方式】
[0016]在下文的描述中,給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然而,對于本領域技術人員而言顯而易見的是,本發明可以無需一個或多個這些細節而得以實施。在其他的例子中,為了避免與本發明發生混淆,對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。
[0017]為了徹底理解本發明,將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結構,以便闡釋本發明的技術方案。本發明的較佳實施例詳細描述如下,然而除了這些詳細描述外,本發明還可以具有其他實施方式。
[0018]實施例1
一種快充快放卷繞式鋰離子電池,其中,正極極片包括以下重量份的原料組成:鈷酸鋰80、聚偏氟乙烯10,導電碳黑10;負極極片包括以下重量份的原料組成:石墨80,聚偏氟乙烯12,導電碳黑8;本實施例中,電解液中的電解質為六氟磷酸鋰,電解液中的溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)的混合物,其中EC、DMC、DEC的比例為1:1:1,其中聚偏氟乙烯為分子量30?100萬的聚偏氟乙烯;正極集流體為厚度在8微米的鋁箔;負極集流體為厚度在8微米的銅箔。
[0019]實施例2
一種快充快放卷繞式鋰離子電池,其中,正極極片包括以下重量份的原料組成:(鈷酸鋰40、錳酸鋰40)、聚偏氟乙烯12,導電碳黑8;負極極片包括以下重量份的原料組成:石墨80,聚偏氟乙烯12,導電碳黑8;本實施例中電解液中的電解質六氟磷酸鋰和雙乙二酸硼酸鋰的混合物,進一步,電解質六氟磷酸鋰、雙乙二酸硼酸鋰的混合比例為6:4,電解液中的溶劑為碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)的混合物,其中PC:DMC:DEC混合比例為I: I: I,其中聚偏氟乙烯為分子量30?100萬的聚偏氟乙烯;正極集流體為厚度在8微米的鋁箔;負極集流體為厚度在8微米的銅箔。
[0020]實施例3
一種快充快放卷繞式鋰離子電池,其中,正極極片包括以下重量份的原料組成:(鎳鈷鋁酸鋰40、三元材料40)、聚偏氟乙烯12,導電碳黑8;負極極片包括以下重量份的原料組成:石墨80,聚偏氟乙烯12,導電碳黑8;本實施例中電解液中的電解質六氟磷酸鋰和雙乙二酸硼酸鋰的混合物,進一步,電解質六氟磷酸鋰、雙乙二酸硼酸鋰的混合比例為6:4,電解液中的溶劑為碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)的混合物,其中PC: DMC: DEC混合比例為1:1:1,其中聚偏氟乙烯為分子量30?100萬的聚偏氟乙烯;正極集流體為厚度在8微米的鋁箔;負極集流體為厚度在8微米的銅箔。
[0021 ] 實施例4
一種快充快放卷繞式鋰離子電池,其中,正極極片包括以下重量份的原料組成:(鎳鈷鋁酸鋰40、三元材料40)、聚偏氟乙烯12,導電碳黑8;負極極片包括以下重量份的原料組成:鈦酸鋰80,聚偏氟乙烯12,導電碳黑8;本實施例中電解液中的電解質六氟磷酸鋰和雙乙二酸硼酸鋰的混合物,進一步,電解質六氟磷酸鋰、雙乙二酸硼酸鋰的混合比例為6:4,電解液中的溶劑為碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)的混合物,其中PC:DMC:DEC混合比例為1:1:1,其中聚偏氟乙烯為分子量30?100萬的聚偏氟乙烯;正極集流體為厚度在8微米的鋁箔;負極集流體為厚度在8微米的銅箔。
[0022]實施例5
一種快充快放卷繞式鋰離子電池,其中,正極極片包括以下重量份的原料組成:(鎳鈷鋁酸鋰40、錳酸鋰40)、聚偏氟乙烯12,導電碳黑8;負極極片包括以下重量份的原料組成:鈦酸鋰80,聚偏氟乙烯12,導電碳黑8;本實施例中電解液中的電解質六氟磷酸鋰和雙乙二酸硼酸鋰的混合物,進一步,電解質六氟磷酸鋰、雙乙二酸硼酸鋰的混合比例為6:4,電解液中的溶劑為碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)的混合物,其中PC: DMC: DEC混合比例為1:1:1,其中聚偏氟乙烯為分子量30?100萬的聚偏氟乙烯;正極集流體為厚度在8微米的鋁箔;負極集流體為厚度在8微米的銅箔。
[0023]實施例6
一種快充快放卷繞式鋰離子電池,其中,正極極片包括以下重量份的原料組成:鎳鈷鋁酸鋰80、聚偏氟乙烯12,導電碳黑8;負極極片包括以下重量份的原料組成:鈦酸鋰80,聚偏氟乙烯12,導電碳黑8;本實施例中電解液中的電解質六氟磷酸鋰和雙乙二酸硼酸鋰的混合物,進一步,電解質六氟磷酸鋰、雙乙二酸硼酸鋰的混合比例為6:4,電解液中的溶劑為碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)的混合物,其中PC:DMC:DEC混合比例為1:1:1,其中聚偏氟乙烯為分子量30?100萬的聚偏氟乙烯;正極集流體為厚度在8微米的鋁箔;負極集流體為厚度在8微米的銅箔。
[0024]在本發明中,正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、鎳錳酸鋰和磷酸鐵鋰中的至少一種組成;三元材料為LiNix CoyMnz02,,其中x+y+z = I。負極活性材料為石墨、鈦酸鋰和硅基中的至少一種組成。電解液包括電解質和溶劑,電解質為六氟磷酸鋰、雙乙二酸硼酸鋰中的至少一種組成,溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、乙酸乙酯(EA)中的至少二種組成,可以使電池內阻減小,具有優異的快充、快放功能,特別是可以支持1C充電、20C放電的能力;粘結劑為聚偏氟乙烯,所述導電劑為導電碳黑。導電劑可以為導電碳黑(SP)、石墨導電劑(KS-6)等。
[0025]綜上的6個實施例,只是本發明的部分實施例,本發明是通過正負極活性物質選擇,選擇合適的正、負極活性物質內導電劑含量,選擇合適的正、負極集流體的厚度;選擇具有快充快放功能型的電解液以及選擇適合的溶劑,降低電池內阻,從而可以改善電池的快充、快放能力,提高電池的使用效率。
[0026]本發明的另一面,一種快充快放卷繞式鋰離子電池的制造方法,包括以下步驟: 步驟S1:正極漿料的制備,其中,正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、鎳錳酸鋰和磷酸鐵鋰中的至少一種組成;三元材料為LiNix CoyMnz02,,其中x+y+z = l。
[0027]步驟S2:負極漿料的制備,負極活性材料為石墨、鈦酸鋰和硅基中的至少一種組成。
[0028]步驟S3:將制備好的正極漿料涂覆在鋁箔上并烘干制成正極片,其中鋁箔的厚度為8?30um,優選為8um,涂覆在招箔上正極楽料的單面面密度為100?300g/m2’。
[0029]步驟S4:將制備好的負極漿料涂覆在銅箔上并烘干制成負極片,其中銅箔的厚度為7?20um,優選為8um,涂覆在銅箔上負極漿料的單面面密度為70?200g/m2o
[0030]步驟S5:將正極片、負極片進行輥壓壓實后通過模切、烘干、正、負極片交錯相疊,形成電芯,正極片輥壓壓實后正極漿料的密度為2.8?4.0g/cm3;負極片輥壓壓實后負極漿料的密度為1.2?1.4g/cm30
[0031]步驟S6:將鋁、銅鍍鎳極耳分別與電芯中的正、負極片焊接在一起形成正、負極耳,再經過鋁塑膜封裝、烘烤、注液、抽氣封口、化成、老化、二次抽氣封口、檢測等工序得到電池。
[0032]綜上所述,本發明提供了一種快充快放卷繞式鋰離子電池及制造方法,其中一種快充快放卷繞式鋰離子電池,包括電芯、鋁塑膜和電解液,所述電解液注于所述鋁塑膜中,所述鋁塑膜包裹所述電芯,所述電芯由正極極片、負極極片和隔離膜依次卷繞而成,所述正極極片包括以下重量份的原料組成:正極活性材料70?96、粘結劑2?15,導電劑2?20;所述負極極片包括以下重量份的原料組成:負極活性材料70?96,粘結劑2?15,導電劑2?20,本發明是通過正負極活性物質選擇,選擇合適的正、負極活性物質內導電劑含量,選擇合適的正、負極集流體的厚度,通過使用具有快充快放功能型的電解液,降低電池內阻,改善電池的快充、快放能力,提高電池的使用效率,保證了電池可以支持快速充電、高功率輸出同時可以保證產品的使用壽命,從而大大提高了產品的使用性能。
[0033]以上對本發明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是,本發明并不局限于上述特定實施方式,其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施;任何熟悉本領域的技術人員,在不脫離本發明技術方案范圍情況下,都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾,或修改為等同變化的等效實施例,這并不影響本發明的實質內容。因此,凡是未脫離本發明技術方案的內容,依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾,均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
【主權項】
1.一種快充快放卷繞式鋰離子電池,包括電芯、鋁塑膜和電解液,所述電解液注于所述鋁塑膜中,所述鋁塑膜包裹所述電芯,所述電芯由正極極片、負極極片和隔離膜依次卷繞而成,其特征在于,所述正極極片包括以下重量份的原料組成:正極活性材料70?96、粘結劑2?15,導電劑2?20;所述負極極片包括以下重量份的原料組成:負極活性材料70?96,粘結劑2?15,導電劑2?20。2.如權利要求1所述的一種快充快放卷繞式鋰離子電池,其特征在于,所述正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、鎳錳酸鋰和磷酸鐵鋰中的至少一種組成。3.如權利要求2所述的一種快充快放卷繞式鋰離子電池,其特征在于,所述三元材料為LiNix CoyMnz02,其中 x+y+z = I。4.如權利要求1所述的一種快充快放卷繞式鋰離子電池,其特征在于,所述負極活性材料為石墨、鈦酸鋰和硅基中的至少一種組成。5.如權利要求1?4任一所述的一種快充快放卷繞式鋰離子電池,其特征在于,所述電解液包括電解質和溶劑,所述電解質為六氟磷酸鋰、雙乙二酸硼酸鋰中的至少一種組成,所述溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯中的至少二種組成;所述粘結劑為聚偏氟乙烯,所述導電劑的原料組成:正極活性材料80、粘結劑10,導電劑10;所述負極極片包括以下重量份的原料組成:負極活性材料80,粘結劑12,導電劑10。6.如權利要求5所述的一種快充快放卷繞式鋰離子電池,其特征在于,所述正極極片包括以下重量份的原料組成:正極活性材料80、粘結劑12,導電劑8;所述負極極片包括以下重量份的原料組成:負極活性材料80,粘結劑12,導電劑8。7.—種快充快放卷繞式鋰離子電池的制造方法,其特征在于,包括以下步驟: 正極漿料的制備; 負極楽■料的制備; 將制備好的正極漿料涂覆在鋁箔上并烘干制成正極片; 將制備好的負極漿料涂覆在銅箔上并烘干制成負極片; 將正極片、負極片進行輥壓壓實后通過模切、烘干、正、負極片交錯相疊,形成電芯; 將鋁、銅鍍鎳極耳分別與電芯中的正、負極片焊接在一起形成正、負極耳。8.如權利要求7所述的一種快充快放卷繞式鋰離子電池的制造方法,其特征在于,所述鋁箔的厚度為8?30um;所述銅箔的厚度為7?20umo9.如權利要求7所述的一種快充快放卷繞式鋰離子電池的制造方法,其特征在于,所述將制備好的正極漿料涂覆在鋁箔上并烘干制成正極片的步驟中,涂覆在鋁箔上正極漿料的單面面密度為100?300g/m2’;所述將制備好的負極漿料涂覆在銅箔上并烘干制成負極片的步驟中,涂覆在銅箔上負極漿料的單面面密度為70?200g/m2。10.如權利要求7?9任一所述的一種快充快放卷繞式鋰離子電池的制造方法,其特征在于,所述將正極片、負極片進行輥壓壓實后通過模切、烘干、正、負極片交錯相疊,形成電芯的步驟中,正極片輥壓壓實后正極漿料的密度為2.8?4.0g/cm3;負極片輥壓壓實后負極漿料的密度為1.2?1.4g/cm30
【文檔編號】H01M4/36GK105895876SQ201610283159
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月3日
【發明人】岳治崇, 陳興榮
【申請人】韓志茹