[發明專利]高能量密度長壽命的快充鋰離子電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202010400282.X
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111600064A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 黃碧英;黃耀澤;唐天文;薩多威.R.唐納德
• 申請（專利權）人: 隆能科技（南通）有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/131;H01M4/134;H01M4/1391;H01M4/1395;H01M10/0583;H01M10/0587
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 孫騰

1.一種高能量密度長壽命的快充鋰離子電池，所述低溫為-20℃；所述快速充電的倍率分別為1C和 2C，所述快速放電的倍率分別為1C和3C；所述鋰離子電池由正極片、負極片、陶瓷隔膜、電解液、電池殼組成，經“正極片-陶瓷隔膜-負極片-陶瓷隔膜”組合并卷繞或層疊后放入電池殼、注入電解液、開口化成、封口、分容制成；其特征在于：構成所述正極片的正極材料為“粒徑在500～700nm的一次納米粒子”構成“粒徑在10～12um的二次微米顆粒”的鎳鈷鋁酸鋰，其通過固相熔融法制成，鎳：鈷：鋁比例為85：10：5，克比容量240mAh/g，能量密度大于230wh/kg；構成所述負極片的負極材料為“粒徑在500～700nm的一次納米粒子”構成“粒徑在10～12um的二次微米顆粒”的硅碳復合材料，其通過有機溶劑液相分散包覆法和固相熔融碳化法制成，硅：碳比例為22：78，克比容量600mAh/g，，能量密度密度大于450wh/kg；所述電池殼為方型鋁殼或鋁塑殼。

2.根據權利要求1所述的一種高能量密度長壽命的快充鋰離子電池的制備方法，其特征在于，它包括如下步驟：

1）正極片：將230.46千克鎳鈷鋁酸鋰、0.47千克超導碳黑導電劑、24.56千克碳納米管導電劑、60千克大分子增塑劑和3.06千克聚偏氟氯乙烯粘結劑的混合溶液制成正極漿料均勻涂布于納米微孔覆碳鋁網的正反兩面，形成正極涂層，在正極涂層平面四個方向的邊緣與納米微孔覆碳鋁網的邊緣均預留20mm空白；將其放入烘箱，在80℃的真空環境內干燥4小時以除去N-甲基吡咯烷酮溶劑，得到正極片；使用壓延器碾壓正極片至密實狀態，再借助IPA將正極片中的大分子增塑劑萃取出來；在正極片預留正極極耳的對邊空白淺浸在高分子膠中使其為高分子膠所包裹，然后將正極片放入烘箱，在110℃的真空環境內干燥4小時以除去水份，得到面密度為275g/m2、壓實密度為3.8g/cm3的高孔隙率的正極片；

2）負極片:將106.50硅碳復合材料、1.11千克超導碳黑導電劑、60千克大分子增塑劑、4.59千克丁苯橡膠粘結劑和1.45千克羧甲基纖維素鈉粘結劑的混合溶液制成負極漿料均勻涂布于納米微孔銅網的正反兩面，形成負極涂層，在負極涂層平面四個方向的邊緣與納米微孔銅網的邊緣均預留15mm空白；將其放入烘箱，在80℃的真空環境內干燥4小時以除去水溶劑，得到負極片；使用壓延器碾壓負極片至密實狀態，再借助IPA將負極片中的大分子增塑劑萃取出來；在負極片預留負極極耳的對邊空白淺浸在高分子膠中使其為高分子膠所包裹，然后將負極片放入烘箱，在110℃的真空環境內干燥4小時以除去水份，得到面密度為130g/m2、壓實密度為1.4g/cm3的高孔隙率的負極片；

3）陶瓷隔膜：在隔膜的正反兩面涂有納米氧化鋁涂層，在借助真空烘烤箱除去氧化鋁涂層內的溶劑，得到低溫環境中具有高孔隙率和高潤濕性的納米微孔陶瓷隔膜；

4)電解液：將“相對低粘度兼低熔點的溶劑”與“相對較高粘度和/或高熔點的溶劑”與“低溫環境下高電導率離子的鋰鹽-溶劑組合”混合，得到低溫電解液；

5）干電芯：按“正極片-陶瓷隔膜-負極片-陶瓷隔膜”如此重復的順序依次層疊，在層疊過程中：正極片用高溫絕緣膠帶以“U”型包裹納米微孔覆碳鋁網在正極極耳兩側邊所預留的20mm空白，比正極涂層稍長預留出來的集流體納米微孔覆碳鋁網片部份在經過層疊而聚集在一起形成多重正極極耳，多重正極極耳與平面金屬薄片集流體焊接在一起形成正極全極耳；負極片用高溫絕緣膠帶以“U”型包裹納米微孔銅網在負極極耳兩側邊所預留的15mm空白，比負極涂層稍長預留出來的集流體納米微孔銅網片部份在經過層疊而聚集在一起形成多重負極極耳，多重負極極耳與平面金屬薄片集流體焊接在一起形成負極全極耳；

6）電池組裝：將干電芯壓實，使正極片、負極片、陶瓷隔膜這三者的接觸更加密實，然后將干電芯放入電池殼，正極全極耳、負極全極耳分別連接外部集流體，并注入電解液后按照常規的方型電池的制作工藝制作；最終得到所述的高能量密度長壽命的快充鋰離子電池。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述大分子增塑劑為DBP、PTP、DOP、DIDP中一種或兩種以上的混合。

4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述納米微孔覆碳鋁網為正反兩面噴涂有Super-P、PAA的多孔鋁材質網片，厚度為12um。