[發(fā)明專利]鋰離子二次電池及制造方法

無效

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• 申請日: 2010-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN101887990A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟香義
• 申請（專利權(quán)）人: 濮陽市星馳電源制造有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0525
• 分類號(hào): H01M10/0525;H01M4/133;H01M4/131;H01M10/058
• 代理公司: 鄭州異開專利事務(wù)所(普通合伙) 41114
• 代理人: 韓華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池，尤其是涉及一種材料成本低、安全性能優(yōu)異的具有新型正極配方的鋰離子二次電池，本發(fā)明還涉及該電池的制造方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池是二十世紀(jì)九十年代日本索尼公司研制并開始實(shí)現(xiàn)商品化的，它的出現(xiàn)是二次電池發(fā)展史上的一次飛躍。鋰離子電池以其重量輕、容量高、工作電壓高、使用壽命長以及無污染等特點(diǎn)得以迅速發(fā)展，其全球銷售額已經(jīng)超過了鎳氫、鎳鎘電池的總和。我國近幾年在鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化方面已有了長足發(fā)展，2003年總產(chǎn)量已經(jīng)超過2.5億只，2005年達(dá)到了6億只的生產(chǎn)規(guī)模，正在趕上和超過世界先進(jìn)水平。

以往的鋰離子電池生產(chǎn)正極材料大都單純的采用鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰、磷酸鐵鋰電池材料，由于這些正極材料各自所具有的局限性，影響了電池的生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量或者安全性能。下述幾種為常用的正極材料：1、鈷酸鋰，第一代商品化的鋰離子電池正極材料，優(yōu)勢在于材料的加工性能很好，密度高，比容量相對較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)性能好，電壓平臺(tái)較高且比較穩(wěn)定；缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴、容量幾乎發(fā)揮到了極限，資源緊缺、安全性差。2、磷酸鐵鋰，價(jià)格低廉，安全性能較高，具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和優(yōu)越的循環(huán)性能；但其振實(shí)密度低、體積比容量低、電導(dǎo)率低，低溫放電性能差、倍率放電差。3、鎳鈷錳三元材料，容量較高，其比容量比鈷酸鋰高出30％以上，且和鈷酸鋰有相同的上下限電壓，比較容易規(guī)模化利用，價(jià)格也相對便宜，安全性及與電解液的相容性也好，循環(huán)性能優(yōu)異；缺點(diǎn)是合成相對困難，材料的密度、電壓平臺(tái)和充放電效率較低；4、錳酸鋰，材料性能及安全性較好，價(jià)格低廉，但比容量相對較低，高溫循環(huán)較低。通過上述比較發(fā)現(xiàn)，鈷酸鋰材料屬于緊缺資源，且價(jià)格較高，而磷酸鐵鋰材料雖然循環(huán)性能與安全性能優(yōu)異，但其較低的電壓平臺(tái)與較低的壓實(shí)密度都影響了在鋰離子二次電池上的應(yīng)用，而正極三元材料鎳鈷錳嗎與錳酸鋰材料都是屬于價(jià)格比較便宜的材料，具有較差的電壓平臺(tái)以及充放電上下限電壓。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子二次電池，本發(fā)明還提供了該電池的制造方法，以解決現(xiàn)有鋰離子電池生產(chǎn)成本高、電池材料選擇運(yùn)用局限性大的問題，使鋰離子電池具有更高的安全性能和更長的使用壽命。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的一種鋰離子二次電池，包括包覆在金屬外殼內(nèi)的正極材料、負(fù)極材料以及設(shè)置在所述正極材料和負(fù)極材料之間的隔膜和灌裝其內(nèi)的電解液，所述正極材料由鎳鈷錳三元材料和錳酸鋰材料按照重量份1～9∶9～1混制而成；所述負(fù)極材料為石墨類材料；所述電解液由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯按體積比1∶1∶1混合而成；所述隔膜為多孔聚丙烯、聚乙烯或其改性聚合物。

所述電解液中的電解液鹽為碘化鋰、高氯酸鋰，電解液溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯及其環(huán)狀酯，碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及其鏈狀酯以及丁內(nèi)酯中的一種或者幾種混合而成；所述電解液濃度為0.5～5.0摩爾/升。

本發(fā)明所述的一種鋰離子二次電池的制造方法，包括下述步驟：

第一步：正極材料烘烤

將鎳鈷錳三元材料和錳酸鋰材料放入真空烘箱抽真空烘烤，烘烤溫度為120～150℃，時(shí)間為4～6小時(shí)；

第二步：制作正極溶液

取鋰電池粘結(jié)劑和溶劑混合后配制成濃度為2-8％溶液，加入導(dǎo)電劑進(jìn)行分散后，再加入按1～9∶9～1重量份稱取的鎳鈷錳三元材料和錳酸鋰材料進(jìn)行攪拌，并添加溶劑調(diào)整溶液的粘度，得到漿料固含量為60～65％，正極材料、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑三者之間重量份之比為70～95∶2～20∶2～10的正極溶液，所述正極溶液的粘度為4000～20000mPaS；

第三步：制作負(fù)極溶液

取增稠劑和水混合后配制成濃度為1-3％的溶液，加入導(dǎo)電劑進(jìn)行分散后，再加入石墨粉末進(jìn)行攪拌，并添加負(fù)極粘結(jié)劑，再加入水調(diào)整溶液的粘度，得到漿料固含量為40～50％，石墨粉末、負(fù)極粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、增稠劑之間重量份之比為85～95∶2～5∶1～4∶1～3的負(fù)極溶液，所述負(fù)極溶液的粘度為1500～4000mPaS；

第四步：制作正極片

將正極溶液均勻的涂布在厚度0.016～0.020mm的鋁箔上并烘干，然后對其進(jìn)行滾壓，裁切成正極片，并在正極片上焊接極耳；

第五步：制作負(fù)極片

將負(fù)極溶液均勻的涂布在厚度0.009～0.012mm的銅箔上并烘干，然后對其進(jìn)行滾壓，裁切成負(fù)極片，并在負(fù)極片上焊接極耳；

第六步：卷繞