[發明專利]一種新型圓柱鋰離子電池電芯及其制備方法

有效

• 申請號: 201410383412.8
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104167534A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 鄧綸浩;劉國壯
• 申請（專利權）人: 廣西卓能新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/136
• 分類號: H01M4/136;H01M4/133;H01M10/058
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 李悅;齊文劍

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，涉及一種新型圓柱鋰離子電池電芯及其制備方法。

背景技術

目前，18650-2800mAh型號容量電芯的正極材料大都采用克容量165mAh/g(電壓上下限4.35-2.75V),壓實度4.2g/cm³的鈷酸鋰系列鋰離子電芯，因為鈷酸鋰材料的顆粒形貌及分子結構特性決定了它的克容量和壓實度，現有的材料在規定的18650型號，通過鈷酸鋰正極的壓實及克容量的調配可以制造出2800mAh容量的圓柱電芯；而為了降低成本,部分廠家在鈷酸鋰中，添加克容量175mAh/g,(電壓上下限4.35-2.75V),壓實度為3.9g/cm³的三元材料也可以制造2800mAh容量的圓柱電芯；但是因為型號空間的限制，現有正極材料只能是使用純鈷酸鋰或者混合三元制造。而采用鈷酸鋰或鈷酸鋰加三元材料作為正極材料的電芯存在如下缺點：成本高、容量低(2750mAh))、循環性能差(0.5/0.5C?100周保持率80％以上)。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一旨在提供一種新型圓柱鋰離子電池電芯，它具有成本低、容量高(2800mAh)、循環性能優越(0.5/0.5C?200周保持率80％以上)的特點。

本發明的目的之二旨在提供一種新型圓柱鋰離子電池電芯的制備方法，該方法具有溶劑使用量少、涂布的效率高和能耗低的特點。

實現本發明的目的之一可以通過采取如下技術方案達到：

一種新型圓柱鋰離子電池電芯，其特征在于，其正極材料是由按質量百分比計的以下原料組成：鎳鈷鋁酸鋰95.5-98.8％,導電石墨0-0.5％,導電劑0.5-2％,聚偏氟乙烯(PVDF)0.7-2.0％。

正極材料的配方設計原理：

1、鎳鈷鋁酸鋰的作用是電芯充放電過程中，產生鋰離子的成份，體現電芯容量的物質；規定在95.5-98.8％范圍是為了預留足夠的比例給導電劑和粘結劑，小于95.5，電芯容量難以設計達到2800，大于98.8電芯極片容易脫粉或者電芯內阻大。

2、導電石墨的作用是極片對輥過程中，軟化極片。規定在0-0.5％范圍，大于0是為了有效的用它將極片韌性變好，但是超過0.5影響電芯容量的設計，且電芯極片韌性也不會隨它的劑量增多變更好。

3、導電劑的作用是極片中起到傳導電子作用。規定在0.5-2.0％范圍,設定值大于0.5為了充足的導電劑減小極片的內阻，充分發揮活性物克容量，小于2是為了預留更多空間給活性物，且增加劑量也無助于活性物克容量發揮。

4、聚偏氟乙烯作用是粘結劑，將正極材料黏附在積流體鋁箔上面。規定在0.7-2.0％范圍，設計值大于0.7是為了有充足的粘結劑將上面的材料粘附在鋁箔上面，保證極片的加工性能及材料容量發揮，小于2為了預留更多空間給活性物，且增加劑量也無助于活性物克容量發揮，還會增加電芯內阻，影響電芯容量性能。

優選地，所述新型圓柱鋰離子電池電芯的負極材料，是由按質量百分比計的以下原料組成：石墨94.5-97.5％,SP?0-1.0％,CMC?1-2％,SBR1.5-2.5％。

優選地，所述新型圓柱鋰離子電池電芯,其正極材料是由按質量百分比計的以下原料組成：鎳鈷鋁酸鋰95.5-98.8％,導電石墨0.1-0.5％,導電劑0.5-2％,聚偏氟乙烯(PVDF)0.7-2.0％；其負極材料是由按質量百分比計的以下原料組成：石墨94.5-97.5％,SP0.1-1.0％,CMC?1-2％,SBR?1.5-2.5％。

優選地，所述導電劑為CNT(碳納米管)、CNC(復合碳納米管)或SP(導電碳黑)。

優選地，所述導電石墨為KS-6(鱗片石墨)。

實現本發明的目的之二可以通過采取如下技術方案達到：

一種新型圓柱鋰離子電池電芯的制備方法，其特征在于，按以下步驟進行：

1)按照上述目的之一所述的正極材料和負極材料的配方配比稱取原料，通過雙行星打漿機分別將正極材料、負極材料制作成正極漿料和負極漿料；其中，工藝參數：公轉50Rpm、自轉1700Rpm，時間3H；

2)采用間隙涂布機，將正極漿料涂覆在鋁箔上制成含水量<0.12％的正極片，將負極漿料涂覆在銅箔上制成含水量<0.4％負極片；其中，工藝參數：溫度設定在100-115℃，速度7-10米/min；