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一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法

文檔序號:7149001閱讀:298來源:國知局
專利名稱:一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鋰離子電池的制備領(lǐng)域,特別涉及一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法。
背景技術(shù)
在石油資源日漸短缺 、環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天,能源、資源、環(huán)境與人類社會的和諧發(fā)展日益成為社會關(guān)注的焦點(diǎn),尋求開發(fā)傳統(tǒng)石化能源的替代能源、實(shí)現(xiàn)無害資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展、謀求人與環(huán)境的和諧顯得尤為迫切。在現(xiàn)代社會,人們對大容量、高功率電池的需求愈來愈強(qiáng)烈,特別是對用于電動工具、電動自行車、摩托車、汽車動力源以及備用電源電池的要求不斷提高。目前使用的動力電池主要為鉛酸動力電池、鎳氫電池、鎳鎘電池。鉛酸電池中的鉛,鎳鎘電池中的鎘從開采、冶煉到生產(chǎn)的排污,都會對環(huán)境造成污染。另外在其廢棄后若處理不當(dāng),仍將對環(huán)境造成二次污染。所以對環(huán)境無污染的鋰離子正極材料動力電池顯得尤為重要。目前市場上的鋰離子聚合物電池以常規(guī)型低容量為主,正極材料主要使用鈷酸鋰材料。但是鈷酸鋰材料的高溫安全性和耐過充性能較差,所以不能用作大容量高功率聚合物組離子動力電池的正極材料。另外,制備大容量高功率動力型聚合物鋰離子電池,若使用常規(guī)卷繞式結(jié)構(gòu),其電池極片必然很長,給制片帶來很大的困難,并且極片容易受損,不但會影響電池容量性能,而且會導(dǎo)致電池的安全性降低,另外電池內(nèi)阻較高,電池大電流放電性能較差。因此,到目前為止,制備大容量高功率聚合物鋰離子動力電池進(jìn)展緩慢。磷酸鐵鋰具有比能量高、循環(huán)壽命長、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性能好、成本低廉、無任何有毒有害物質(zhì)、不會對環(huán)境構(gòu)成任何污染等特點(diǎn),是制備大容量高功率動力電池最有發(fā)展?jié)摿Φ恼龢O材料,但是磷酸鐵鋰加工困難,容易在制備漿料過程中吸水,造成涂布困難。隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,鋰離子聚合物電池也在不斷地更新?lián)Q代,人們迫切希望一種大容量高功率聚合物磷酸鐵鋰動力電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,該方法工藝簡單,成本低,得到的鋰離子電池相對于小電池并聯(lián)組成大容量電池而言,單體大電池具有控制點(diǎn)少、系統(tǒng)易管理等優(yōu)點(diǎn),具有溫度分布均勻、電池內(nèi)阻小、內(nèi)部無應(yīng)力、倍率放電好及電池安全性好等優(yōu)點(diǎn),具有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,包括(I)按重量百分比,將86%_94%的碳粉、O. 5%_2%的導(dǎo)電劑、2%_4%的粘結(jié)劑和余量的溶劑置于攪拌器中,抽真空充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料,把漿料均勻涂覆在銅箔上,得到電池負(fù)極極片;(2)將上述的負(fù)極極片經(jīng)干燥、輥壓、分切、模切、和正極極片疊片后制成電芯;(3)將上述電芯干燥后裝入塑膠殼,封裝,檢漏;其中,塑膠殼的頂端設(shè)有注液孔,注液孔上安裝有安全閥;(4)將上述封裝干燥好的電池抽真空注液、擱置;(5)將上述電池預(yù)充、老化、化成,得到成品電池。所述步驟(I)中的導(dǎo)電劑為導(dǎo)電碳黑SP。所述步驟(I)中的粘結(jié)劑為SBR-CMC-LA132體系。所述步驟(I)中的溶劑為去離子水。所述步驟(I)中的攪拌速度為1700-2100rpm。所述步驟(I)中的銅箔的厚度為1(Γ20μπι。 所述步驟(2)中疊片時(shí)正極極片為50-80張,負(fù)極極片為51-81張。所述步驟(3)中的安全閥為彈簧微啟式安全閥。所述步驟(5)中的老化溫度為45°C,老化時(shí)間為48-72小時(shí)。所述漿料的制備工藝具體為①首先將碳粉、導(dǎo)電劑和CMC在真空烘箱中烘烤;②把CMC加入到溶劑中,在攪拌器中以自轉(zhuǎn)2200-2400轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19-21轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,得到粘結(jié)液體系;③把LA132乳液加入到上述粘結(jié)液體系中,以自轉(zhuǎn)1400-1600轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)14_16轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌;④把導(dǎo)電劑和碳粉先后加入攪拌器中,以自轉(zhuǎn)2200-2400轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19_21轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌;⑤把SBR乳液加入攪拌器中,再加入200ml異丙醇消泡,在攪拌器中以自轉(zhuǎn)1400-1600轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)14-16轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌;⑥以自轉(zhuǎn)700-900轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)9_11轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌;⑦以自轉(zhuǎn)O、公轉(zhuǎn)5-7轉(zhuǎn)/min抽真空攪拌;⑧抽真空,靜置l(Tl5min,用150目的過濾篩雙重過濾,得到漿料。所述步驟⑦中真空度蘭-O. 095Mpa。漿料的制備方法做了以下幾個(gè)改善1、消減氣泡點(diǎn)I)物理消泡①加入LA132乳液和SBR乳液,降低了攪拌速度,由原來的快速攪拌(自轉(zhuǎn)=1900-2100轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)18-20轉(zhuǎn)/min),降低到慢速攪拌(自轉(zhuǎn)=1400-1600轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)14-16轉(zhuǎn)/min),②所有原材料加完后,先用較小的攪拌速度(自轉(zhuǎn)700-900轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)9-11轉(zhuǎn)/min)抽真空攪拌一定的時(shí)間,再用很小的攪拌速度(自轉(zhuǎn)0,公轉(zhuǎn)5_7轉(zhuǎn)/min),抽真空(真空度=-O. 095Mpa)攪拌一定的時(shí)間,然后再抽真空,靜置IOmin,這樣通過降低轉(zhuǎn)速減少了氣泡的產(chǎn)生,起到消泡作用;2)化學(xué)消泡由于漿料中的表面張力比較大,加入異丁醇可以降低漿料中各組分的表面張力,減少了漿料中氣泡的產(chǎn)生,起到消泡作用;2、降低干料點(diǎn)I)漿料制備過程中,加入導(dǎo)電極、碳粉后,提高了攪拌速度,由原來的慢速攪拌(自轉(zhuǎn):1900-2100轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn):18-20轉(zhuǎn)/min),提高到快速攪拌(自轉(zhuǎn):2200-2400轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)19-21轉(zhuǎn)/min),這樣使得漿料充分?jǐn)噭?,減少干料點(diǎn)的產(chǎn)生;
2)漿料攪拌好后,用150目的過濾篩雙重過濾,減少干料點(diǎn)的產(chǎn)生。有益.效果(I)本發(fā)明工藝簡單,成本低,得到的鋰離子電池相對于小電池并聯(lián)組成大容量電池而言,單體大電池具有控制點(diǎn)少、系統(tǒng)易管理等優(yōu)點(diǎn);( 2 )本發(fā)明疊片式的制作方法生產(chǎn)出的電池具有溫度分布均勻、電池內(nèi)阻小、內(nèi)部無應(yīng)力、倍率放電好及電池安全性好等優(yōu)點(diǎn);(3)本發(fā)明相對于鋼殼電池,塑膠殼電池安全性好;(4)本發(fā)明安全閥連接注液入口,具有預(yù)充、化成放氣作用;氣壓大時(shí),具有泄壓作用,確保電池的安全。


圖1為本發(fā)明制備得到的磷酸鐵鋰鋰離子電池的主視圖;其中,I為塑料殼,3為安全閥;圖2為圖1的俯視圖;其中,I為塑料殼,2為注液孔,3為安全閥,4為正極,5為負(fù)極。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例,進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解,這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解,在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改,這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1(I)按重量百分比,將86%的導(dǎo)電碳粉、O. 5%的導(dǎo)電碳黑SP、4%的粘結(jié)劑(SBR-CMC-LA132體系)和余量溶劑置于攪拌器中,抽真空充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料,把漿料均勻涂覆在10 μ m銅箔上,得到電池負(fù)極極片;上述漿料的制備工藝具體為①首先將碳粉、導(dǎo)電碳黑SP和CMC在真空烘箱中烘烤;②把CMC加入到溶劑中,在攪拌器中以自轉(zhuǎn)2200轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,得到均一、透明的粘結(jié)液體系;③把LA132乳液加入到上述粘結(jié)液體系中,以自轉(zhuǎn)1400轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)14轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,得到均一、穩(wěn)定的體系;④把導(dǎo)電碳黑SP和碳粉先后加入攪拌器中,以自轉(zhuǎn)2200轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,得到均一、穩(wěn)定的體系;⑤把SBR乳液加入攪拌器中,再加入200ml異丙醇消泡,在攪拌器中以自轉(zhuǎn)1400轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)14轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,得到均一、穩(wěn)定的衆(zhòng)料;⑥以自轉(zhuǎn)700轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)9轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌;⑦以自轉(zhuǎn)O、公轉(zhuǎn)5轉(zhuǎn)/min抽真空攪拌,真空度蘭-O. 095Mpa ;⑧抽真空,靜置lOmin,用150目的過濾篩雙重過濾,得到均一、穩(wěn)定、無氣泡、無干料點(diǎn)的漿料。
(2)將上述的負(fù)極極片經(jīng)干燥、輥壓、分切、模切、和正極極片疊片(正極極片為50張,負(fù)極極片為51張)后制成電芯;(3)將上述電芯干燥后裝入塑膠殼,封裝,檢漏;其中,塑膠殼的頂端設(shè)有注液孔,注液孔上安裝有彈簧微啟式安全閥;(4)將上述封裝干燥好的電池抽真空注 液、擱置;(5)將上述電池預(yù)充、高溫(溫度為45°C,老化時(shí)間-J2小時(shí))老化、化成,得到成品電池。實(shí)施例2(I)按重量百分比,將93%的導(dǎo)電碳粉、2%的導(dǎo)電碳黑SP、4%的粘結(jié)劑(SBR-CMC-LA132體系)和余量溶劑置于攪拌器中,抽真空充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料,把漿料均勻涂覆在20 μ m銅箔上,得到電池負(fù)極極片;上述漿料的制備工藝具體為①首先將碳粉、導(dǎo)電碳黑SP和CMC在真空烘箱中烘烤;②把CMC加入到溶劑中,在攪拌器中以自轉(zhuǎn)2400轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)21轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,得到均一、透明的粘結(jié)液體系;③把LA132乳液加入到上述粘結(jié)液體系中,以自轉(zhuǎn)1600轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)16轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,得到均一、穩(wěn)定的體系;④把導(dǎo)電碳黑SP和碳粉先后加入攪拌器中,以自轉(zhuǎn)2400轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)21轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,得到均一、穩(wěn)定的體系;⑤把SBR乳液加入攪拌器中,再加入200ml異丙醇消泡,在攪拌器中以自轉(zhuǎn)1600轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)16轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,得到均一、穩(wěn)定的衆(zhòng)料;⑥以自轉(zhuǎn)900轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)11轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌;⑦以自轉(zhuǎn)O、公轉(zhuǎn)7轉(zhuǎn)/min抽真空攪拌,真空度蘭-O. 095Mpa ;⑧抽真空,靜置15min,用150目的過濾篩雙重過濾,得到均一、穩(wěn)定、無氣泡、無干料點(diǎn)的漿料。(2)將上述的負(fù)極極片經(jīng)干燥、輥壓、分切、模切、和正極極片疊片(正極極片為80張,負(fù)極極片為81張)后制成電芯;(3)將上述電芯干燥后裝入塑膠殼,封裝,檢漏;其中,塑膠殼的頂端設(shè)有注液孔,注液孔上安裝有彈簧微啟式安全閥;(4)將上述封裝干燥好的電池抽真空注液、擱置;(5)將上述電池預(yù)充、高溫(溫度為45°C,老化時(shí)間48小時(shí))老化、化成,得到成品電池。
權(quán)利要求
1.一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,包括 (1)按重量百分比,將86%-94%的碳粉、O.5%-2%的導(dǎo)電劑、2%_4%的粘結(jié)劑和余量的溶劑置于攪拌器中,抽真空充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料,把漿料均勻涂覆在銅箔上,得到電池負(fù)極極片; (2)將上述的負(fù)極極片經(jīng)干燥、輥壓、分切、模切、和正極極片疊片后制成電芯; (3)將上述電芯干燥后裝入塑膠殼,封裝,檢漏;其中,塑膠殼的頂端設(shè)有注液孔,注液孔上安裝有安全閥; (4)將上述封裝干燥好的電池抽真空注液、擱置; (5 )將上述電池預(yù)充、老化、化成,得到成品電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,其特征在于所述步驟(I)中的導(dǎo)電劑為導(dǎo)電碳黑SP。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,其特征在于所述步驟(I)中的粘結(jié)劑為SBR-CMC-LA132體系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,其特征在于所述漿料的制備工藝具體為 ①首先將碳粉、導(dǎo)電劑和CMC烘烤; ②把CMC加入到溶劑中,在攪拌器中以自轉(zhuǎn)2200-2400轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19-21轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,得到粘結(jié)液體系; ③把LA132乳液加入到上述粘結(jié)液體系中,以自轉(zhuǎn)1400-1600轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)14-16轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌; ④把導(dǎo)電劑和碳粉先后加入攪拌器中,以自轉(zhuǎn)2200-2400轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19-21轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌; ⑤把SBR乳液加入攪拌器中,再加入200ml異丙醇消泡,在攪拌器中以自轉(zhuǎn)1400-1600轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)14-16轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌; ⑥以自轉(zhuǎn)700-900轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)9_11轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌; ⑦以自轉(zhuǎn)O、公轉(zhuǎn)5-7轉(zhuǎn)/min抽真空攪拌; ⑧抽真空,靜置l(Tl5min,用150目的過濾篩雙重過濾,得到漿料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,其特征在于所述步驟⑦中真空度=-O. 095Mpa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,其特征在于所述步驟(I)中的溶劑為去離子水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,其特征在于所述步驟(I)中的銅箔的厚度為1(Γ20μπι。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,其特征在于所述步驟(2)中疊片時(shí)正極極片為50-80張,負(fù)極極片為51-81張。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,其特征在于所述步驟(3)中的安全閥為彈簧微啟式安全閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,其特征在于所述步驟(5)中的老化溫度為45°C,老化時(shí)間為48-72小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法,包括(1)制備電池負(fù)極極片;(2)將上述的負(fù)極極片經(jīng)干燥、輥壓、分切、模切、和正極極片疊片后制成電芯;(3)將上述電芯干燥后裝入塑膠殼,封裝,檢漏;其中,塑膠殼的頂端設(shè)有注液孔,注液孔上安裝有安全閥;(4)將上述封裝干燥好的電池抽真空注液、擱置;(5)將上述電池預(yù)充、高溫老化、化成,得到成品電池。本發(fā)明工藝簡單,成本低,得到的鋰離子電池具有溫度分布均勻、電池內(nèi)阻小、內(nèi)部無應(yīng)力、倍率放電好及電池安全性好等優(yōu)點(diǎn),具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號H01M10/058GK103022565SQ20121057108
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者賴興強(qiáng), 帥鴻元 申請人:上海索鋰科技有限公司
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