專利名稱：一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池制作技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)電源體系中，鋰離子二次電池相對于傳統(tǒng)的電池而言，具有輸出電壓高(3.6V)，高的能量密度和長的循環(huán)壽命，鋰離子電池迅速成為電源市場的成員。隨著石油燃料的逐步減少、環(huán)境污染以及人們對于環(huán)保意識的增強，開發(fā)新型的混合電動車電池或者純電動電池以及相應(yīng)電池技術(shù)得到長足的發(fā)展。鋰離子電池由正極、負極、隔膜、電解液、集流體等部分組成，其中集流體作為正負極材料支撐體顯得非常重要，正極材料、負極材料通過一定的涂布方式涂覆在集流體上，然后經(jīng)過不同的工序裝配成電池。為了提高鋰離子電池的能量密度、活性物質(zhì)的利用率及電池的倍率性能，研究人員開展了大量的工作，如科研人員通過摻雜、包覆等技術(shù)改善正極材料的性能，尋找新型的負極材料以替代目前鋰離子電池所采用的石墨類材料，采用固體電解質(zhì)替代液體電解質(zhì)等技術(shù)的發(fā)展都促進了鋰離子電池的進步。但是，研究人員對集流體的關(guān)注比較少，多數(shù)鋰離子電池生產(chǎn)廠家也很少對集流體進行改進。如中國專利CN1945878A正負極的集流體是帶孔的箔材，正極是帶孔的鋁箔，負極是帶孔的銅箔，但該專利不利于鋰離子電池在充放電過程中電子傳導(dǎo)，且該集流體采用公知的方法打孔，規(guī)?；a(chǎn)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了 一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，解決動力電池容量低、倍率性能差、安全性低等問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:采用正極材料、網(wǎng)狀集流體、負極材料、隔膜、電解液，將正、負極材料涂覆到集流體上制成極片制成電池，所述的集流體的制作步驟如下:(I)在攪拌鍋中將PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)中或者將CMC(羥甲基纖維素鈉)溶解于去離子水中后加入SBR(丁苯橡膠)，攪拌時間3-6h，然后將二氧化硅、三氧化二鋁中的一種或者兩者的粉體混合物加入其中，濃度0.5-2%，經(jīng)攪拌后，粉體均勻的分散于PVDF溶液中；(2)用涂布機將粉體的膠液涂覆在網(wǎng)狀的集流體，經(jīng)過烘箱烘烤后，粉體在網(wǎng)狀集流體的厚度在0.5-3 μ m。作為優(yōu)選的，所述的正極材料采用磷酸鐵鋰或錳酸鋰或鈷酸鋰。作為優(yōu)選的，所述的負極材料采用天然石墨或人造石墨。作為優(yōu)選的，所述的隔膜采用聚乙烯、聚丙烯或者兩者的摻和。作為優(yōu)選的，所述的電解液的溶質(zhì)采用LiPF6或LiC104，電解液有機溶劑采用碳酸丙稀酯(PO、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、甲乙基碳酸酯(MEC)組成的二元或者三元的混合溶劑。
作為優(yōu)選的，所述的正極材料涂覆在經(jīng)改進的網(wǎng)狀鋁箔上，負極材料涂覆在經(jīng)改進的網(wǎng)狀銅箔上。
作為優(yōu)選的，所述步驟⑴中PVDF溶解中NMP，PVDF的濃度為1_10%，攪拌時間為3-6h。
作為優(yōu)選的，所述步驟⑴中CMC溶解于去離子水中，CMC的濃度為0.8-1.6%，攪拌時間3-6h，然后加入1.5-3.6%的SBR0
作為優(yōu)選的，所述步驟(2)中通過刮涂的方式將粉體均勻的涂覆在集流體上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是: (I)正負極極片的集流體采用網(wǎng)狀的箔材，更有利于鋰離子電池在大倍率放電時電流的傳輸，電流密度更均勻； (2)由于采用網(wǎng)狀的集流體，相應(yīng)的節(jié)約電池空間進而增大了鋰離子電池體積比能量，重量比能量、提高了單體電池的容量； (3)在集流體上涂覆一層二氧化硅、三氧化二鋁粉體，增加了鋰離子電池的安全性同時電池的循環(huán)壽命延長。
該方法制備簡單，易于生產(chǎn)，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
具體實施方式
為了能更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明所述的一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:采用正極材料、網(wǎng)狀集流體、負極材料、隔膜、電解液，將正、負極材料涂覆到集流體上制成極片制成電池，所述的集流體的制作步驟如下:(1)在攪拌鍋中將PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)中或者將CMC(羥甲基纖維素鈉)溶解于去離子水中后加入SBR(丁苯橡膠)，攪拌時間3-6h，然后將二氧化硅、三氧化二鋁中的一種或者兩者的粉體混合物加入其中，濃度0.5-2%，經(jīng)攪拌后，粉體均勻的分散于PVDF溶液中；(2)用涂布機將粉體的膠液涂覆在網(wǎng)狀的集流體，經(jīng)過烘箱烘烤后，粉體在網(wǎng)狀集流體的厚度在0.5-3 μ m。
實施例一在攪拌鍋中加入適量的NMP，然后加入粉狀的PVDF，PVDF濃度為5%，PVDF的攪拌時間為3h，待PVDF完全溶解于NMP中后將二氧化硅粉體加入，二氧化硅的濃度為1%，溶液配制好備用。將二氧化硅溶液用涂布機均勻的涂覆在網(wǎng)狀的鋁箔與網(wǎng)狀的銅箔集流體上，二氧化硅粉體在網(wǎng)狀鋁箔與網(wǎng)狀銅箔的厚度為I μ m,其孔隙率為50%，孔徑為80nm，正極活性材料是錳酸鋰，負極活性材料是中間相炭微球(MCMB)，制成7568270方形鋰離子電池，容量為 IOAh。
正極片 的制造:將錳酸鋰、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑按照配方比例配置成正極漿料，將正極漿料涂覆在經(jīng)過改進的網(wǎng)狀的鋁箔集流體上，經(jīng)烘烤、輥壓、分切成正極片； 負極片的制造:將中間相炭微球、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑按照配方比例配置成負極漿料，將負極漿料涂覆在改進的網(wǎng)狀的銅箔集流體上，經(jīng)烘烤、輥壓、分切成負極片；將正極片、負極片、隔膜裝配成電芯，置于殼體中注入電解液，電解液采用IM的六氟磷酸鋰為溶質(zhì)，EC:DMC:DEC=1:1:1的混合溶劑，經(jīng)化成、分容后，電池的體積比容量相應(yīng)的增加了 15%。實施例2
在攪拌鍋中加入適量的NMP，然后加入粉狀的PVDF，PVDF濃度為5%，PVDF的攪拌時間為3h，待PVDF完全溶解于NMP中后將二氧化硅粉體加入，二氧化硅的濃度為1.5% ;將CMC溶解在去離子水中，CMC的濃度為1.0%，然后加入1.5%的SBR，待完全溶解后將二氧化硅粉體加入，濃度為1%，兩溶液配制好備用。將二氧化硅溶液用涂布機均勻的涂覆在網(wǎng)狀的鋁箔集流體上，二氧化硅粉體在網(wǎng)狀鋁箔的厚度為1.5 μ m，其孔隙率為50%，孔徑為80nm ;將二氧化硅的CMC溶液均勻的涂覆在網(wǎng)狀的銅箔上，厚度為I μ m,其孔隙率為50%，孔徑為80nm，正極活性材料是納米磷酸鐵鋰，負極活性材料是中間相炭微球(MCMB)，制成7568270方形鋰尚子電池，容量為10Ah。正極片的制造:將磷酸鐵鋰、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑按照配方比例配置成正極漿料，將正極漿料涂覆在經(jīng)過改進的網(wǎng)狀的鋁箔集流體上，經(jīng)烘烤、輥壓、分切成正極片；
負極片的制造:將中間相炭微球、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑按照配方比例配置成負極漿料，將負極漿料涂覆在改進的網(wǎng)狀的銅箔集流體上，經(jīng)烘烤、輥壓、分切成負極片；
將正極片、負極片、隔膜裝配成電芯，置于殼體中注入電解液，電解液采用IM的六氟磷酸鋰為溶質(zhì)，EC:DMC:DEC=1:1:1的混合溶劑，經(jīng)化成、分容后，電池在20C倍率放電時，容量保持率在98%以上。實施例3
在攪拌鍋中加入適量的NMP，然后加入粉狀的PVDF，PVDF濃度為6%，PVDF的攪拌時間為5h，待PVDF完全溶解于NMP中后將二氧化硅粉體加入，二氧化硅的濃度為1% ;將CMC溶解在去離子水中，CMC的濃度為1.40%，然后加入2.0%的SBR，待完全溶解后將二氧化硅粉體加入，濃度為1%，溶液配制好備用。將二氧化硅溶液用涂布機均勻的涂覆在網(wǎng)狀的鋁箔集流體上，二氧化硅粉體在網(wǎng)狀鋁箔的厚度為I μ m,其孔隙率為50%，孔徑為80nm ;將二氧化硅的CMC溶液均勻的涂覆在網(wǎng)狀的銅箔上，厚度為1.5 μ m，其孔隙率為50%，孔徑為80nm，正極活性材料是納米磷酸鐵鋰，負極活性材料是中間相炭微球(MCMB)，制成7568270方形鋰尚子電池，容量為10Ah。正極片的制造:將磷酸鐵鋰、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑按照配方比例配置成正極漿料，將正極漿料涂覆在經(jīng)過改進的網(wǎng)狀的鋁箔集流體上，經(jīng)烘烤、輥壓、分切成正極片；
負極片的制造:將中間相炭微球、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑按照配方比例配置成負極漿料，將負極漿料涂覆在改進的網(wǎng)狀的銅箔集流體上，經(jīng)烘烤、輥壓、分切成負極片；
將正極片、負極片、隔膜裝配成電芯，置于殼體中注入電解液，電解液采用IM的六氟磷酸鋰為溶質(zhì)，EC:DMC:DEC=1:1:1的混合溶劑，經(jīng)化成、分容后，電池經(jīng)過充、過放、短路測試，電池不起火、不爆炸、不冒煙、不漏液。
以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施方式，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾， 均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:采用正極材料、網(wǎng)狀集流體、負極材料、隔膜、電解液，將正、負極材料涂覆到集流體上制成極片制成電池，所述的集流體的制作步驟如下:(I)在攪拌鍋中將PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)中或者將CMC(羥甲基纖維素鈉)溶解于去離子水中后加入SBR(丁苯橡膠)，攪拌時間3-6h，然后將二氧化硅、三氧化二鋁中的一種或者兩者的粉體混合物加入其中，濃度0.5-2%，經(jīng)攪拌后，粉體均勻的分散于PVDF溶液中；(2)用涂布機將粉體的膠液涂覆在網(wǎng)狀的集流體，經(jīng)過烘箱烘烤后，粉體在網(wǎng)狀集流體的厚度在0.5-3 μ mD
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述的正極材料采用磷酸鐵鋰或錳酸鋰或鈷酸鋰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述的負極材料采用天然石墨或人造石墨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述的隔膜采用聚乙烯、聚丙烯或者兩者的摻和。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述的電解液的溶質(zhì)采用LiPF6或LiC104，電解液有機溶劑采用碳酸丙稀酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、甲乙基碳酸酯(MEC)組成的二元或者三元的混合溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述的正極材料涂覆在經(jīng)改進的網(wǎng)狀鋁箔上，負極材料涂覆在經(jīng)改進的網(wǎng)狀銅箔上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述步驟(I)中PVDF溶解中NMP，PVDF的濃度為1_10%，攪拌時間為3_6h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述步驟(I)中CMC溶解于去離子水中，CMC的濃度為0.8-1.6%，攪拌時間3_6h，然后加入 1.5-3.6% 的 SBR0
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，其特征在于:所述步驟(2)中通過刮涂的方式將粉體均勻的涂覆在集流體上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高容量、高倍率、高安全鋰離子電池的制造方法，采用正極材料、網(wǎng)狀集流體、負極材料、隔膜、電解液，將正、負極材料涂覆到集流體上制成極片制成電池，所述的集流體的制作步驟如下(1)在攪拌鍋中將PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)溶解于NMP(N-甲基吡咯烷酮)中或者將CMC溶解于去離子水中后加入SBR，攪拌時間3-6h，然后將二氧化硅、三氧化二鋁中的一種或者兩者的粉體混合物加入其中，濃度0.5-2%，經(jīng)攪拌后，粉體均勻的分散于PVDF溶液中；(2)用涂布機將粉體的膠液涂覆在網(wǎng)狀的集流體，經(jīng)過烘箱烘烤后，粉體在網(wǎng)狀集流體的厚度在0.5-3μm。本發(fā)明的有益效果是該方法制備簡單，易于生產(chǎn)，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號H01M4/66GK103199262SQ20131010787
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者賴見, 趙海剛, 蔡振勇 申請人:山東潤峰集團新能源科技有限公司