三元混合錳酸鋰鋰離子動(dòng)力電池及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及鋰離子動(dòng)力電池，特別涉及一種安全長(zhǎng)壽命的新型三元混合錳酸鋰鋰 離子動(dòng)力電池，以及該種鋰離子動(dòng)力電池的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 隨著人們對(duì)于環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，汽車尾氣所帶來的環(huán)境污染和全球氣候變暖 現(xiàn)象已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注，為了根治汽車尾氣對(duì)環(huán)境污染和全球氣候變暖現(xiàn)象以及緩解 石油資源日益減少帶來的能源危機(jī)，節(jié)能環(huán)保的電動(dòng)汽車的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化成為全世 界關(guān)注的問題。然而，制約電動(dòng)汽車發(fā)展的最大瓶頸就是動(dòng)力電池的安全性和壽命。鋰離 子電池以其高能量、高功率、長(zhǎng)壽命、安全性好、自放電小、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)被人們公認(rèn)為 電動(dòng)車的動(dòng)力電源。因而提高鋰離子動(dòng)力電池的重量比能量、體積比功率、安全性以及使用 壽命，成為鋰離子動(dòng)力電池在電動(dòng)汽車上應(yīng)用更為廣泛的先決條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明公開了一種安全長(zhǎng)壽命的新型三元混合錳酸鋰鋰離子動(dòng)力電池及其制造 方法，在于克服鋰離子電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車上的使用壽命短、重量比能量低以及安全性差 等缺點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明公開了一種三元混合錳酸鋰鋰離子動(dòng)力電池，包括負(fù)極、正極、隔膜、電解 液、鋁塑膜殼體，其中正極、負(fù)極以及正負(fù)極間的隔膜組成電池電芯，電芯采用依次排列的 隔膜、負(fù)極、隔膜、正極和隔膜疊片結(jié)構(gòu)，正極由正極漿料涂覆在正極集流體組成，負(fù)極由負(fù) 極楽料負(fù)極集流體組成，正極楽料由正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑組成，負(fù)極楽料由負(fù)極 活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、增稠劑、粘結(jié)劑組成，其特征是，所述正極為n個(gè)，負(fù)極為n+1個(gè)，其中n 為整數(shù)。
[0006] 所述正極活性物質(zhì)組分和質(zhì)量含量為：鎳鈷錳酸鋰45%，錳酸鋰55% ;所述的正極 的導(dǎo)電劑采用導(dǎo)電碳黑和導(dǎo)電石墨的混合物，正極的粘結(jié)劑采用聚偏氟氯乙烯，正極集流 體采用鋁箔。
[0007] 所述正極漿料的組分以及重量百分比為：43%的鎳鈷錳酸鋰；52%的錳酸鋰；1. 0% 的導(dǎo)電碳黑；1. 〇%的導(dǎo)電石墨；3. 0%的聚偏氟氯乙烯。
[0008] 所述的負(fù)極的導(dǎo)電劑采用導(dǎo)電碳黑；增稠劑采用羧甲基纖維素鈉；粘結(jié)劑采用丁 苯橡膠；負(fù)極集流體采用銅箔。
[0009] 所述的負(fù)極漿料的組分以及重量百分比為：95%的人造石墨；1.0%的導(dǎo)電碳黑； 1. 5%的羧甲基纖維素鈉；2. 5%的丁苯橡膠。
[0010] 三元混合錳酸鋰鋰離子動(dòng)力電池的制作方法，包括如下步驟： 1)正極漿料的制備，將聚偏氟氯乙烯加入一定量的N-甲基吡咯烷酮中，通循環(huán)水冷卻 下真空攪拌4小時(shí)，隨后加入導(dǎo)電碳黑和導(dǎo)電石墨，攪拌3小時(shí)，然后加入混合均勻的導(dǎo)電 活性物質(zhì)鎳鈷錳酸鋰和錳酸鋰，加完料后攪拌4小時(shí)，得到的漿料過150目篩1次； 2) 負(fù)極漿料的制備，將羧甲基纖維素鈉加入到一定量的去離子水中，通循環(huán)水冷卻下 真空攪拌4小時(shí)，隨后加入導(dǎo)電碳黑，攪拌1小時(shí)，然后加入人造石墨攪拌4小時(shí)，最后加入 丁苯橡膠攪拌2小時(shí)，得到的漿料過150目篩1次； 3) 正極漿料對(duì)集流體鋁箔進(jìn)行涂覆，涂覆厚度為16ym，負(fù)極漿料對(duì)集流體銅箔進(jìn)行 涂覆，涂覆厚度為lOum; 4) 將涂覆好漿料的正負(fù)極卷料放入烘箱中進(jìn)行真空烘烤，烘烤溫度為105度，烘烤時(shí) 間為12小時(shí)，以除去水分； 5) 對(duì)正負(fù)極片進(jìn)行輥壓，將輥壓好的正負(fù)極片進(jìn)行模切，切除的極片尺寸根據(jù)電池需 求設(shè)計(jì)； 6) 將依次排列的隔膜、負(fù)極、隔膜、正極進(jìn)行疊片，形成電芯結(jié)構(gòu)，所述的隔膜采用厚度 為20ym的隔膜； 7) 將正負(fù)極極耳通過超聲焊焊接固定在正負(fù)極極片上，同時(shí)極耳上留有纖維密封膠； 8) 將焊完極耳的電芯放入沖好的鋁塑膜殼體中，將鋁塑膜的頂側(cè)和未留氣袋的一側(cè)封 住； 9) 將包裝了鋁塑膜的電芯放入烤箱中，真空80度烘烤48小時(shí)，電芯在環(huán)境濕度小 于-50%RH時(shí)注入鋰離子電解液，然后真空封裝電池帶氣袋的側(cè)邊； 10) 將注液后的電池芯常溫靜置24小時(shí)； 11) 電池化成：在溫度為40攝氏度壓力為1000公斤條件下進(jìn)行高溫加壓化成，化成工 藝為0. 02C充電0. 5小時(shí)，0. 05C充電4小時(shí)，0. 2C充電4小時(shí)； 12) 將化成后的電池常溫?cái)R置12小時(shí)，然后對(duì)擱置后的電池進(jìn)行二次封裝、裁邊、整 形； 13) 電池分容：分容工藝為0. 5C恒流充電至4. 2V，再在4. 2V下恒流充電，截止電流為 0. 02C，然后0. 5C恒流放電至2. 75V。
[0011] 正極輥壓后的壓實(shí)密度為3. 4g/cm3,負(fù)極輥壓后的壓實(shí)密度為1. 5g/cm3。
[0012] 單純的錳酸鋰動(dòng)力電池具有一致性好和安全性好的優(yōu)點(diǎn)，然而由于錳酸鋰的克容 量發(fā)揮較低而限制了純錳酸鋰動(dòng)力電池的應(yīng)用；雖然鎳鈷錳酸鋰具有較高的克容量，但是 鎳鈷錳酸鋰三元電池的安全性差成為了其致命缺點(diǎn)。本發(fā)明綜合了這兩種動(dòng)力電池的優(yōu) 點(diǎn)，制備出了安全長(zhǎng)壽命的新型三元混合錳酸鋰鋰離子動(dòng)力電池。
【附圖說明】
[0013] 圖1為實(shí)施例1-3制作出的鋰離子動(dòng)力電池的循環(huán)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施例1 一種三元混合錳酸鋰鋰離子動(dòng)力電池，包括正極、負(fù)極、20ym厚的隔膜、鋰離子電解 液。鋁塑膜殼體，其中正極由正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和正極集流體組成，正極漿料 配比為：正極活性物質(zhì)采用錳酸鋰和鎳鈷錳酸鋰材料；粘結(jié)劑采用聚偏氟氯乙烯；導(dǎo)電劑 采用導(dǎo)電碳黑和導(dǎo)電石墨；正極集流體采用16um厚的鋁箔；負(fù)極由負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、增 稠劑、粘結(jié)劑和負(fù)極集流體組成，負(fù)極漿料配比為：負(fù)極材料采用人造石墨；導(dǎo)電劑采用導(dǎo) 電碳黑；增稠劑采用羧甲基纖維素鈉；粘結(jié)劑采用丁苯橡膠；負(fù)極集流體采用10 厚的銅 箔。
[0015] 三元混合錳酸鋰鋰離子動(dòng)力電池制作工藝包括以下步驟： (1) 將聚偏氟氯乙烯加入一定量的N-甲基吡咯烷酮中，通循環(huán)水冷卻下真空攪拌4小 時(shí)，隨后加入導(dǎo)電碳黑和導(dǎo)電石墨，攪拌3小時(shí)，然后加入混合均勻的43%的鎳鈷錳酸鋰、 52%的錳酸鋰，加完料后攪拌4小時(shí)，得到的漿料過150目篩1次； (2) 將1. 5%的羧甲基纖維素鈉加入一定量的去離子水中，通循環(huán)水冷卻下真空攪拌4 小時(shí)，隨后加入導(dǎo)電碳黑，攪拌1小時(shí)，然后加入人造石墨攪拌4小時(shí)，最后加入2. 5%的丁 苯橡膠攪