[發明專利]一種高容量和高倍率圓柱型鋰離子電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202110925660.0
• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113659218A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 易旭;廖寄喬
• 申請（專利權）人: 湖南金硅科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0587
• 分類號: H01M10/0587;H01M4/1391;H01M4/1393;H01M4/36;H01M4/48;H01M4/587;H01M4/62;H01M4/131;H01M4/133;H01M10/04;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉

本發明公開了一種高容量和高倍率圓柱型鋰離子電池及其制備方法。圓柱型鋰離子電池的制備過程為：將三元正極材料與導電劑等制成正極材料漿料，以及將氧化亞硅/石墨復合負極材料與導電漿等制成負極材料漿料，將正極材料漿料和負極材料漿料分別對箔材進行雙面涂布，得到正極極片和負極極片；對正極極片和負極極片依次進行輥壓、裁剪、制片和卷繞，得到半成品電芯；將半成品電芯進行入殼、組裝，注入電解液，再進行焊接和蓋帽，最后進行化成、老化及分容處理，得到成品電芯，該圓柱型鋰離子電池能夠同時滿足高容量和高倍率等性能，克服了現有的圓柱鋰離子電池存在的缺陷。

技術領域

本發明涉及一種圓柱型鋰離子電池及其制備方法，具體涉及一種高容量、高倍率的圓柱型鋰離子電池及其制備方法，屬于鋰電池技術領域。

背景技術

近年來，隨著電動工具市場的興起，應用市場的拓寬，其對鋰電池的要求也越來越高，尤其是放電容量和倍率性能。目前，較成熟且已商業化的圓柱鋰離子電池為18650-2000mAh，其能滿足的最大持續循環放電倍率為8C，但是存在單次放電時間短等問題，客戶體驗感差，嚴重阻礙電動工具的市場發展。而圓柱鋰離子電池18650-2500mAh的單次使用時間雖然有所提升，但是其最大持續循環放電倍率僅為5C，存在動力不足等問題，難以同時實現高容量和高倍率等特點。

發明內容

針對現有圓柱鋰離子電池18650-2000mAh及18650-2500mAh存在的技術問題，本發明的第一個目的旨在提供一種圓柱型鋰離子電池，該圓柱型鋰離子電池能夠同時滿足高容量和高倍率等性能，具有廣泛的應用前景。

本發明的第二個目的是在于提供一種高容量和高倍率圓柱型鋰離子電池的制備方法，該方法是在傳統的圓柱型鋰離子電池的成熟工藝上進行簡單改進，成本低，滿足工業生產要求。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種高容量和高倍率圓柱型鋰離子電池的制備方法，該方法包含以下步驟:

1)將三元正極材料與粘結劑和導電劑制成正極材料漿料，以及將氧化亞硅/石墨復合負極材料、粘結劑、導電漿及分散劑制成負極材料漿料；所述導電劑由KS-6和/或CNTs與SP組成；所述導電漿由CNTs與SP分散在水中得到；

2)將正極材料漿料對箔材進行雙面涂布，得到正極極片；以及將負極材料漿料對箔材進行雙面涂布，得到負極極片；

3)對正極極片和負極極片依次進行輥壓、裁剪、制片和卷繞，得到半成品電芯；

4)將半成品電芯進行入殼、組裝，注入電解液，再進行焊接和蓋帽，最后進行化成、老化及分容處理，得到成品電芯。

本發明在負極極片制備過程中采用了特殊的導電漿，導電漿主要活性成分為CNTs(碳納米管)與SP(導電碳黑)，兩者組合使用可在氧化亞硅/石墨復合負極材料顆粒周圍形成有效的立體導電網絡，一方面，可改善加工性能，使負極極片易于輥壓，且有助于提升壓實密度和緩和極片反彈，降低極片反彈率，得到的負極極片具有表面結構完整，基本無掉粉和極片開裂等特點；另一方面，可以提升極片的電導率，提升倍率性能，同時也可以有效抑制硅負極在充電時存在的體積膨脹，提升倍率性能。

作為一個優選的方案，所述三元正極材料為NCM622，或者為NCM523和NCM811的混合物。

作為一個優選的方案，所述氧化亞硅/石墨復合負極材料由氧化亞硅納米顆粒負載在石墨上構成；其中，氧化亞硅與石墨的質量百分比組成為6.0％～12％:88.0％～94.0％。最優選為10.0％:90.0％。氧化亞硅/石墨復合負極材料是由氧化亞硅納米顆粒與石墨材料通過機械混合得到，如通過研磨或球磨等機械手段混合。氧化亞硅納米顆粒與石墨材料都是市面上常見的市售產品。

作為一個優選的方案，所述導電劑由KS-6(大顆粒石墨粉)和/或CNTs與SP按照質量比3～5:1組成，最優選為4:1。將管狀結構的CNTs與顆粒狀的SP按適當比例組合使用，有利于形成高效的點-面導電網絡。