專利名稱：高倍率磷酸基鋰離子電池的制備方法及其制備的電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池的制備方法，尤其涉及一種鋰離子電池的制備方法，特別涉及一種可充電的高倍率磷酸基鋰離子電池的制備方法。
背景技術(shù)：
手機用的鋰離子電池，正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰，這種電池倍率放電性能和低溫性能好。由于鈷酸鋰的成本高、氧化性較強，因此電池價格比較貴、電池的使用安全性較差。磷酸鐵鋰等磷酸基鋰金屬化合物成本低，氧化性較弱，因此正極活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰等磷酸基鋰金屬化合物電池的價格比較低，使用安全性好。由于磷酸鐵鋰等磷酸基鋰金屬化合物的電導(dǎo)率較低，使電池的倍率放電性能和低溫性能較差；同時因其密度低、粒度小，加工較困難；使有動力電池應(yīng)用前景的磷酸鐵鋰等磷酸基鋰金屬化合物的應(yīng)用受到較大的限制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高倍率磷酸基鋰離子電池的制備方法及其制備的高倍率磷酸基鋰離子電池。采用本發(fā)明制備的高倍率磷酸基鋰離子電池提高了電池的倍率放電性能和低溫性能，從而克服了已有磷酸基鋰離子電池存在的缺點。
本發(fā)明高倍率磷酸基鋰離子電池的制備方法，其步驟如下1.制備正極片1)正極片的組分及其重量百分比組成為正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸鎳鋰或磷酸鈷鋰之一70-90％、導(dǎo)電劑乙炔黑、炭黑或石墨之一或任意組合4-20％、粘合劑聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯之一 6-10％、溶劑N-甲基吡咯烷酮或二甲基酰胺之一或任意組合，其重量為正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑的總重量的50-100％，優(yōu)選重量百分比為60-80％；2)制備正極漿料將所需的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑放入球磨機中混合1-3小時，制成正極粉料；將所需的粘合劑放入攪拌機中，加入所需溶劑，在40-70℃溫度下加熱并攪拌使粘合劑充分溶解；然后加入上述正極粉料，攪拌1-3小時，制成正極漿料；3)制備正極片將上述已制備好的正極漿料用涂覆機涂覆于鋁箔或鋁網(wǎng)上，涂覆層的厚度為75μm-300μm，優(yōu)選厚度為75μm-180μm；在100-130℃下烘干10-20分鐘；再用扎膜機扎壓，使正極片的涂覆層的厚度為50-200μm，優(yōu)選厚度為50μm-120μm；按需要裁成合適的尺寸；在極片內(nèi)焊接兩個或兩個以上極耳，從極片寬的一邊起極片長每過相同長度處焊接一個極耳且與極片寬平行；2.制備負極片1)負極片的組分及其重量百分比組成為負極材料石墨、針狀焦或氧化錫之一或任意組合 85-95％、導(dǎo)電劑石墨 2-10％、增稠劑羧甲基纖維素鈉(cmc)增稠劑1.5-5％、粘合劑丁苯橡膠(sbr)粘合劑 1.5-5％、溶劑水，其重量為負極材料、導(dǎo)電劑、cmc增稠劑和abr粘合劑的總重量的70-100％，優(yōu)選重量百分比為75-95％；2)制備負極漿料將所需的負極材料、導(dǎo)電劑、cmc增稠劑、sbr粘合劑放入攪拌機中，充分混合，再加入所需的溶劑，攪拌混合均勻，制成負極漿料；3)制備負極片將上述已制備好的負極漿料用涂覆機涂覆于銅箔或銅網(wǎng)上，涂覆層的厚度為45μm-240μm，優(yōu)選厚度為45μm-160μm；在100-130℃下烘干10-20分鐘；再用扎膜機扎壓，使負極片的涂覆層的厚度為30-160μm，優(yōu)選厚度為30μm-105μm；按需要裁成合適的尺寸；在沿極片寬的兩個邊焊接兩個極耳；3.制備電池隔膜材料采用PP(聚丙烯)\PE(聚乙烯)\PP復(fù)合膜或PP\PE單層隔膜；電解液采用有機電解液，其溶劑為DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)、DMC(碳酸二甲酯)、PC(碳酸丙烯酯)、r-內(nèi)酯之一或任意組合和EC(碳酸乙烯酯)，電解質(zhì)為LiPF6或LiBF4之一；將上述已制備好的一片正極片和一片負極片用長為負極片長的兩倍、寬比負極片的寬多2mm的隔膜材料隔離，卷繞成或?qū)盈B成電芯，放入鋁塑膜電池盒、塑料電池盒或金屬電池盒之一中，注入電解液，蓋蓋后密封或熱封；經(jīng)過小電流活化、大電流激活，得到成品電池；檢驗合格后包裝；檢驗標(biāo)準如下電池電壓大于3.3V、電池內(nèi)阻小于60mΩ、電池容量大于設(shè)計容量。
本發(fā)明高倍磷酸基率鋰離子電池采用磷酸基鋰金屬復(fù)合材料制作電極，這種復(fù)合材料包括炭包覆金屬和金屬摻雜的磷酸基鋰復(fù)合材料，可以改善磷酸基鋰金屬化合物的倍率放電性能和低溫性能，使其3倍率放電容量與0.5倍率倍率放電容量比(3c/0.5c)大于95％；-10℃放電容量與20℃放電容量比大于75％；對電極進行薄型化處理，使電極的厚度薄至100微米左右，減少導(dǎo)電行程、增加導(dǎo)電面積、降低內(nèi)阻；通過對正負極片進行多極耳引出，分散電池的電流密度、提高導(dǎo)電性能；同時合理配比電極敷料，進一步提高了電池的倍率放電性能和低溫性能。由于磷酸鐵鋰等磷酸基鋰金屬化合物的成本低、氧化性較弱，電池價格比較低，而且使用安全性好，從而拓展了其應(yīng)用范圍和領(lǐng)域。
具體實施例方式
本發(fā)明高倍率磷酸基鋰離子電池，提高了電池的倍率放電性能和低溫性能，價格比較低，拓展了該電池的應(yīng)用領(lǐng)域，可應(yīng)用于智能芯片、移動電話、筆記簿電腦、攝像機、電動自行車、電動汽車、電動玩具等。本發(fā)明高倍率磷酸基鋰離子電池使用循環(huán)性能好、使用安全性好、價格低廉，特別適用于動力電池領(lǐng)域。
實施例1將70公斤磷酸鐵鋰、20公斤乙炔黑放入球磨機中混合1小時，制成正極粉料；將10公斤聚四氟乙烯乳液放入攪拌機中，再加入50公斤N-甲基吡咯烷酮，在40℃溫度下加熱并攪拌，使聚四佛乙烯充分溶解；然后加入上述正極粉料，攪拌1小時，制成正極漿料；再將正極漿料用涂覆機涂覆于鋁箔，涂覆層的厚度為200μm；在100-130℃下烘干10分鐘；再用扎膜機扎壓，使正極片涂覆層的厚度為125μm；裁成長900mm、寬40mm的正極片；在極片內(nèi)焊接兩個極耳，從極片寬的一邊起極片長每三分之一處(300mm、600mm處)焊接一個極耳且與極片寬平行；將90公斤石墨、5公斤cmc增稠劑、5公斤sbr粘合劑放入攪拌機中，充分混合，再加入70公斤水，攪拌混合均勻，制成負極漿料；再將負極漿料用涂覆機涂覆于銅箔，涂覆層的厚度為160μm；在100-130℃下烘干10分鐘；再用扎膜機扎壓，使負極片的涂覆層的厚度為110μm；裁成長950mm、寬41mm的負極片，沿極片寬的兩個邊焊接兩個極耳；
將上述已制備好的一片正極片和一片負極片用長為負極片長的兩倍、寬比負極片的寬多2mm的PP\PE\PP復(fù)合膜隔離，卷繞成電芯，放入鋁塑膜電池盒中，注入溶劑為EC、DEC的混合液、電解質(zhì)為LiPF6的電解液，蓋蓋后密封；經(jīng)小電流活化、大電流激活，得到成品電池；檢驗合格后包裝。
實施例2將90公斤磷酸鎳鋰、4公斤炭黑放入球磨機中混合3小時，制成正極粉料；將6公斤聚偏氟乙烯放入攪拌機中，再加入100公斤N-甲基吡咯烷酮，在70℃溫度下加熱并攪拌，使聚偏氟乙烯充分溶解；然后加入上述正極粉料，攪拌3小時，制成正極漿料；再將正極漿料用涂覆機涂覆于鋁箔，涂覆層的厚度為300μm；在100-130℃下烘干20分鐘；再用扎膜機扎壓，使正極片涂覆層的厚度為200μm；裁成長300mm、寬40mm的正極片；在極片內(nèi)焊接兩個極耳，從極片寬的一邊起極片長每三分之一處焊接一個極耳且與極片寬平行；將95公斤針狀焦、2公斤石墨、1.5公斤cmc增稠劑、1.5公斤sbr粘合劑放入攪拌機中，充分混合，再加入100公斤水，攪拌混合均勻，制成負極漿料；再將負極漿料用涂覆機涂覆于銅箔上，涂覆層的厚度為240μm；在100-130℃下烘干20分鐘；再用扎膜機扎壓，使負極片的涂覆層的厚度160μm；裁成長350mm、、寬41mm的負極片，沿極片寬的兩個邊焊接兩個極耳；將上述已制備好的一片正極片和一片負極片用長為負極片長的兩倍、寬比負極片的寬多2mm的PP\PE單層隔膜隔離，層疊成電芯，放入塑料電池盒中，注入溶劑為EC、DEC與PC的混合液體、電解質(zhì)為LiBF4的電解液，蓋蓋后熱封；經(jīng)過小電流活化、大電流激活，得到成品電池；檢驗合格后包裝。
按實施例3將80公斤磷酸鐵鋰、13公斤石墨放入球磨機中混合2小時，制成正極粉料；將7公斤聚偏氟乙烯放入攪拌機中，再加入60公斤二甲基酰胺，在60℃溫度下加熱并攪拌，使聚偏氟乙烯充分溶解；然后加入上述正極粉料，攪拌2小時，制成正極漿料；再將正極漿料用涂覆機涂覆于鋁箔，涂覆層的厚度為120μm；在100-130℃下烘干15分鐘；再用扎膜機扎壓，使正極片涂覆層的厚度為80μm；裁成長700mm寬40mm的正極片；在極片內(nèi)焊接兩個極耳，從極片寬的一邊起極片長每三分之一處焊接一個極耳且與極片寬平行；將60公斤氧化錫、33公斤石墨、4公斤cmc增稠劑、3公斤sbr粘合劑放入攪拌機中，充分混合，再加入75公斤水，攪拌混合均勻，制成負極漿料；再將負極漿料用涂覆機涂覆于銅箔，涂覆層的厚度為75μm；在100-130℃下烘干13分鐘；再用扎膜機扎壓，使負極片的涂覆層的厚度為50μm；裁成長750mm、寬41mm的負極片，沿極片寬的兩個邊焊接兩個極耳；將上述已制備好的一片正極片和一片負極片用長為負極片長的兩倍、寬比負極片的寬多2mm的PP\PE\PP復(fù)合膜隔離，卷繞成電芯，放入金屬電池盒中，注入溶劑為EC、r-丁內(nèi)酯的混合液、電解質(zhì)為LiPF6的電解液，蓋蓋后密封；經(jīng)過小電流活化、大電流激活，得到成品電池；檢驗合格后包裝。
實施例4將75公斤磷酸錳鋰、10公斤乙炔黑、5公斤石墨放入球磨機中混合1.5小時，制成正極粉料；將10公斤聚四氟乙烯乳液放入攪拌機中，再加入30公斤N-甲基吡咯烷酮、50公斤二甲基酰胺，在50℃溫度下加熱并攪拌，使聚四氟乙烯充分溶解；然后加入上述正極粉料，攪拌1.5小時，制成正極漿料；再將正極漿料用涂覆機涂覆于鋁網(wǎng)，涂覆層的厚度為75μm；在100-130℃下烘干13分鐘；再用扎膜機扎壓，使正極片涂覆層的厚度為50μm；裁成長450mm、寬40mm的正極片；在極片內(nèi)焊接兩個極耳，在極片內(nèi)焊接兩個極耳，從極片寬的一邊起極片長每三分之一處焊接一個極耳且與極片寬平行；將95公斤石墨、2公斤cmc增稠劑、3公斤sbr粘合劑放入攪拌機中，充分混合，再加入95公斤水，攪拌混合均勻，制成負極漿料；再將負極漿料用涂覆機涂覆于銅網(wǎng)上，涂覆層的厚度為45μm；在100-130℃下烘干15分鐘；再用扎膜機扎壓，使負極片的涂覆層的厚度為30μm；裁成長500mm、寬41mm的負極片，沿極片寬的兩個邊焊接兩個極耳；將上述已制備好的一片正極片和一片負極片用長為負極片長的兩倍、寬比負極片的寬多2mm的PP\PE\PP復(fù)合膜隔離，卷繞成電芯，放入鋁塑膜電池盒中，注入溶劑為DMC、EMC、EC混合液，電解質(zhì)為LiPF6的電解液，蓋蓋后密封；經(jīng)過小電流活化、大電流激活，得到成品電池；檢驗合格后包裝。
實施例5將81公斤磷酸鈷鋰、3公斤乙炔黑、4公斤石墨、3公斤炭黑，放入球磨機中混合2.5小時，制成正極粉料；將9公斤聚偏氟乙烯放入攪拌機中放入攪拌機，中再加入40公斤N一甲基吡咯烷酮、44公斤二甲基酰胺，在58℃溫度下加熱并攪拌，再加入聚偏氟乙烯充分溶解；然后加入上述正極粉料，攪拌2.5小時，制成正極漿料；再將正極漿料用涂覆機涂覆于鋁箔，涂覆層的厚度為180μm；在100-130℃下烘干18分鐘；再用扎膜機扎壓，使正極片涂覆層的厚度120μm；裁成長500mm、寬40mm的正極片；在極片內(nèi)焊接4個極耳，從極片寬的一邊起極片長每五分之一處焊接一個極耳且與極片寬平行；將34公斤石墨、40公斤針狀焦、21公斤氧化錫、3公斤cmc增稠劑、2公斤sbr粘合劑放入攪拌機中，充分混合，再加入90公斤水，攪拌混合均勻，制成負極漿料；再將負極漿料用涂覆機涂覆于銅箔上，涂覆層的厚度為160μm；在100-130℃下烘干10分鐘；再用扎膜機扎壓，使負極片的涂覆層的厚度為105μm；裁成長550mm、寬41mm的負極片，沿極片寬的兩個邊焊接兩個極耳；將上述已制備好的一片正極片和一片負極片用長為負極片長的兩倍、寬比負極片的寬多2mm的PP\PE\PP復(fù)合膜隔離，層疊成電芯，放入鋁塑膜電池盒中，注入溶劑為EC、DEC、EMC、DMC和r-丁內(nèi)酯的混合液體，電解質(zhì)為LiPF6的電解液，蓋蓋后密封；經(jīng)過小電流活化、大電流激活，得到成品電池；檢驗合格后包裝。
權(quán)利要求
1.一種高倍率磷酸基鋰離子電池的制備方法，其步驟如下1)制備正極片(1)正極片的組分及其重量百分比組成為正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸鎳鋰或磷酸鈷鋰之一 70-90％、導(dǎo)電劑乙炔黑、炭黑或石墨之一或任意組合 4-20％、粘合劑聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯之一 6-10％、溶劑N-甲基吡咯烷酮、二甲基酰胺之一或任意組合，其重量為正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑的總重量的50-100％；(2)制備正極漿料將所需的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑放入球磨機中混合1-3小時，制成正極粉料；將所需的粘合劑放入攪拌機中，加入所需溶劑，在40-70℃的溫度下加熱并攪拌使粘合劑充分溶解；然后加入上述正極粉料，攪拌1-3小時，制成正極漿料；(3)制備正極片將上述已制備好的正極漿料用涂覆機涂覆于鋁箔或鋁網(wǎng)上，涂覆層的厚度為75μm-300μm；在100-130℃下烘干10-20分鐘；再用扎膜機扎壓，使正極片的涂覆層的厚度為50-200μm；按需要裁成合適的尺寸；在極片內(nèi)焊接兩個或兩個以上極耳，從極片寬的一邊起極片長每過相同長度處焊接一個極耳且與極片寬平行；2)制備負極片(1)負極片的組分及其重量百分比組成為負極材料石墨、針狀焦、氧化錫之一或任意組合 85-95％、導(dǎo)電劑石墨 2-10％、增稠劑羧甲基纖維素鈉(cmc)增稠劑 1.5-5％、粘合劑丁苯橡膠(sbr)粘合劑1.5-5％、溶劑水，其重量為負極材料、導(dǎo)電劑、cmc增稠劑和abr粘合劑的總重量的70-100％；(2)制備負極漿料將所需的負極材料、導(dǎo)電劑、cmc增稠劑、abr粘合劑放入攪拌機中，充分混合，再加入所需的溶劑，攪拌混合均勻，制成負極漿料；(3)制備負極片將上述已制備好的負極漿料用涂覆機涂覆于銅箔或銅網(wǎng)上，涂覆層的厚度為45μm-240μm；在100-130℃下烘干10-20分鐘；再用扎膜機扎壓，使負極片的涂覆層的厚度為30-160μm；按需要裁成合適的尺寸；沿極片寬的兩個邊焊接兩個極耳；3)制備電池隔膜材料采用PP\PE\PP復(fù)合膜或PP\PE單層隔膜；電解液采用有機電解液，其溶劑為EC和DEC、EMC、DMC、PC、r-丁內(nèi)酯之一或任意組合和EC，電解質(zhì)為LiPF6或LiBF4之一；將上述已制備好的一片正極片和一片負極片用長為負極片長的兩倍、寬比負極片的寬多2mm的隔膜材料隔離，卷繞成或?qū)盈B成電芯，放入鋁塑膜電池盒、塑料電池盒或金屬電池盒之一中，注入電解液，蓋蓋后密封或熱封，經(jīng)過小電流活化、大電流激活，得到成品電池，檢驗合格后包裝；檢驗標(biāo)準如下電池電壓大于3.3V、電池內(nèi)阻小于60mΩ、電池容量大于設(shè)計容量。
2.一種如權(quán)利要求1所述高倍率磷酸基鋰離子電池的制備方法，其特征在于，其中第一步中，溶劑的重量為正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑的總重量的60-80％；其中第二步中，溶劑的重量為負極材料、導(dǎo)電劑、增稠劑和黏合劑的總重量的75-95％。
3.一種如權(quán)利要求2所述高倍率磷酸基鋰離子電池的制備方法，其特征在于，其中第一步中正極片的涂覆層的厚度為75μm-180μm；用扎膜機扎壓后，正極片的涂覆層的厚度為50-120μm；中二步中負極片的涂覆層的厚度為45μm-160μm；用扎膜機扎壓后，使負極片的涂覆層的厚度為30-105μm。
4.一種如權(quán)利要求1-3所述高倍率磷酸基鋰離子電池的制備方法之一制備的高倍率磷酸基鋰離子電池。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高倍率磷酸基鋰離子電池的制備方法及其制備的高倍率鋰離子電池。高倍率磷酸基鋰離子電池的制備方法，其步驟如下1.制備正極片；2.制備負極片；3.制備電池。本發(fā)明采用磷酸基鋰金屬化合物和適量的敷料制作電極；對電極進行薄型化處理；并通過對正負極片進行多極耳引出；提高了電池的倍率放電性能和低溫性能。由于磷酸基鋰金屬化合物的成本低、氧化性較弱，用其制備的電池循環(huán)性能好、價格較低、使用安全性好，可應(yīng)用于智能芯片、移動電話、筆記本電腦、攝像機、電動自行車、電動汽車、電動玩具等；特別適用于動力電池領(lǐng)域。
文檔編號H01M10/40GK1734825SQ20051008775
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日
發(fā)明者李文漫, 李榮富, 苑永 申請人:河南環(huán)宇集團有限公司