[發明專利]一種錳酸鋰和石墨烯組成的納米動力電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201210593425.9
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103208645A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 劉素琴
• 申請（專利權）人: 深圳宏泰電池科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/13;H01M10/058
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 鄭自群

1.一種錳酸鋰和石墨烯組成的納米動力電池，包括正極、負極、隔膜、電解液、電池殼體，正極與負極間設置隔膜，電解液設置于所述的電池殼體中，其特征在于：正極以及負極的組分以及重量百分比為：

正極包括：92%～95%的正極活性物質、2%～4%的正極粘結劑、0%～4%的正極導電劑和余量為正極集流體；

負極包括：89%～93%的石墨烯、0%～2%負極導電劑、0%～2%增稠劑、2%～3%的負極粘結劑和余量為負極集流體。

2.根據權利要求1所述的錳酸鋰和石墨烯組成的納米動力電池，其特征在于：所述的正極活性物質采用錳酸鋰材料，正極粘結劑采用聚偏氟乙烯，正極導電劑采用導電炭黑、導電石墨、鱗片石墨、碳納米管中的一種或多種，正極集流體采用鋁箔。

3.根據權利要求2所述的錳酸鋰和石墨烯組成的納米動力電池，其特征在于：所述的正極導電劑采用2%～4%的導電炭黑或0%～2%的鱗片石墨。

4.根據權利要求1所述的錳酸鋰和石墨烯組成的納米動力電池，其特征在于：負極導電劑采用導電碳黑、導電石墨中的一種或兩種；負極增稠劑采用羧甲基纖維素鈉；負極粘結劑采用丁苯橡膠；負極集流體采用銅箔。

5.根據權利要求4所述的錳酸鋰和石墨烯組成的納米動力電池，其特征在于：所述的負極導電劑采用0%～2%的導電石墨或0%～2%的碳納米管。

6.權利要求1至5中任一項權利要求所述的錳酸鋰和石墨烯組成的納米動力電池的制備方法，其特征在于,包括以下步驟：

S1.制備漿料；

S2.涂布正負極；

S3.輥壓極片；

S4.橫切和分切極片；

S5.烘烤極片；

S6.制備電池芯；

S7.焊接正負極極耳；

S8.入殼及封裝電芯；

S9.烘烤電芯；

S10.注液、化成和分容電芯，獲得成品。

7.根據權利要求6所述的錳酸鋰和石墨烯組成的納米動力電池的制備方法，其特征在于，包括：

(1)漿料的制備：以N-甲基吡咯烷酮為溶劑配置正極漿料，正極采用的材料及其重量百分比配比為：錳酸鋰92%～95%、導電炭黑2%～4%或鱗片石墨0%～2%、聚偏氟乙烯2%～4%、余量為正極集流體，導電劑采用導電炭黑、鱗片石墨或碳納米管中的一種或多種，首先根據漿料配比將聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮中，在有循環水冷卻的條件下進行真空攪拌5～6小時，然后加入混合均勻的錳酸鋰和導電劑的混合物，加完料攪拌10～12小時，得到的漿料過150目篩1～2次；

以去離子水為介質制備負極漿料，負極采用的材料及其重量百分比配比為：石墨烯89%～93%、導電炭黑0%～2%或碳納米管0%～2%、丁苯橡膠2%～3%、羧甲基纖維素鈉0%～2%、余量為負極集流體；負極材料采用石墨烯，首先根據漿料配比將羧甲基纖維素鈉加入去離子水中攪拌3～5小時，隨后加入導電劑攪拌3～5小時，漿料過膠體磨以使導電劑得到完全分散，再加入負極材料攪拌3～5小時，隨后加入丁苯橡膠攪拌1～2小時，得到的漿料過150目篩2～3次；

(2)正負極涂布：涂布采用間隙式涂布，根據極片設計要求預留極耳位，正極涂布使用的基材厚度為13～25um鋁箔，負極使用基材厚度為9～15μm。

(3)極片輥壓：正極壓實密度為2.2～3.9g/cm3，負極壓實密度為1.1～1.6g/cm3;

(4)極片橫切和分切：根據電池極片的制作規格把輥壓好的極片進行橫切和分切出需要尺寸；

(5)極片烘烤：極片在真空狀態下進行烘烤；

(6)電池芯的制備：電芯包括正極、負極以及正負極之間的隔膜，電芯采用隔膜／負極／隔膜／正極疊片式結構，所述的隔膜采用厚度為25um～40um的隔離膜；

(7)正負極極耳焊接：根據電池設計要求把正負極極耳焊接于正負極極片預留集流體上，極耳上留有纖維密封膠，正負極極耳焊接都采用超聲焊并加以鉚釘固定；

(8)電芯的入殼及封裝：把疊合電芯裝入沖好的電池殼體中，將鋁塑復合膜封住；

(9)電芯烘烤：將電芯放入真空狀態下烘烤；

(10)電池注液：在裝有電芯的電池中注入電解液，然后熱封電池另一側邊；

(11)電池化成和分容：采用夾具化成，化成工藝為0.02C充電2.5小時，0.1C充電2.5小時，0.2C充電4.2V，然后對電池進行除氣、熱封、裁邊、整形；電池分容工藝為0.5C恒流充到4.2V，再在4.2V下恒流恒壓充電，截止電流為0.04C，然后以0.5C放電到3.0V。