專利名稱：一種鋰離子電池及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池及其制作方法。
背景技術(shù)：
目前以LiCoO2作為正極材料的鋰離子電池由于其熱穩(wěn)定性、安全性等 差、價(jià)格昂貴、且有一定毒性，一般不適合應(yīng)用于中、大功率設(shè)備而使用在小功率設(shè)備上，而 且中、大功率設(shè)備應(yīng)用較多的是LiMn204作為正極材料鋰離子電池，但LiMn204也存在很多 缺點(diǎn)，比如在放電時(shí)晶胞體積膨脹，并且正極片表面部分區(qū)域容易發(fā)生過放，造成循環(huán)壽命 短，特別是在高溫下容量劇烈衰減，也不適合用于制作動(dòng)力鋰離子電池。而LiFePO4具有循環(huán)壽命長，高溫循環(huán)性能好，用其作為正極材料制作的鋰電池能 滿足電動(dòng)車頻繁充放電和大型設(shè)備使用要求；并具有無毒、無污染、安全性能好、原料來源 廣泛、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)該類材料進(jìn)行深入研究并積極推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化步伐，是解決電動(dòng)車 輛和大型設(shè)備用長壽命、安全型、低成本的鋰離子電池的關(guān)鍵。但LiFePO4M料低的電子傳 導(dǎo)率和低的鋰離子遷移速率導(dǎo)致其電化學(xué)性能不理想，如可逆放電容量低、高倍率無法充 放電及循環(huán)容量衰減，并且LiFePO4材料制備時(shí)批與批之間穩(wěn)定性差，進(jìn)而使用LiFePO4材 料制備出的電池一致性很差，因而限制了其進(jìn)一步實(shí)用化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種鋰離子電池及其制 作方法，該鋰離子電池循環(huán)壽命長，一致性好。該制造方法工藝簡單，易于操作。本發(fā)明的鋰電池的技術(shù)方案包括電解液，隔膜，殼體，分別包括正、負(fù)極活性物質(zhì)、 粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、和溶劑的正、負(fù)極材料，所述正極材料中還包括-10%的納米SiO2和/ 或1-5%的納米Α1 03。所述正極材料中正極活性物質(zhì)的重量占比為88% -95%,比表面積為12-20m2/g， 粒度分布D50為1-5 μ m ；所述正極粘結(jié)劑在正極材料中所占重量比為3% -7% ；所述正極導(dǎo)電劑在正極材料中所占重量比為_5%。所述負(fù)極活性物在負(fù)極材料中所占重量比為90% -96% ；所述的所述負(fù)極導(dǎo)電劑在負(fù)極材料中所占重量比為-3% ；所述負(fù)極粘結(jié)劑在負(fù)極材料中所占重量比為-5% ；所述負(fù)極材料中還包括有占重量份1-3%的增稠劑。所述正極材料中其正極活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰；其正極粘結(jié)劑至少包括以下成份中的一種或一種以上組成聚偏二氟乙烯、聚偏 二氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸、丁苯橡膠；其正極導(dǎo)電劑至少包括以下一種或幾種成分組成導(dǎo)電石墨、乙炔黑、碳納米管、 納米粉；所述負(fù)極材料中其負(fù)極活性物質(zhì)至少包括以下一種或幾種成分組成人造石 墨、中間相炭微球和/或改性包覆和摻雜的天然石墨；其負(fù)極導(dǎo)電劑至少包括以下成份中的一種或一種以上組成導(dǎo)電石墨、乙炔黑、碳 納米管、納米粉；其負(fù)極粘結(jié)劑至少包括以下成份中的一種或一種以上組成聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸、丁苯橡膠；所述負(fù)極材料中，其增稠劑為羧甲基纖維素鈉。所述電解液包括有機(jī)溶劑和鋰鹽構(gòu)成；所述隔膜為PP/PE/PP三層復(fù)合膜；所述正 極溶劑和負(fù)極溶劑均為高純度去離子水或N-甲基吡咯烷酮；分別作為所述正極和負(fù)極集 流體的鋁箔和銅箔的面密度、及厚度分別為40-100Kg/m2、及12-50μπι和80_200Kg/m2、及 10-30 μ m ；所述殼體為鋁塑膜、鋁殼、鋼殼、或膠殼。構(gòu)成所述電解液的有機(jī)溶劑至少包含以下成分中的一種或一種以上組成碳酸乙 烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、以及碳酰丙烯酯(PC)；所述電解液的鋰鹽 至少包含以下成分中的一種或一種以上組成LiPF6、LiBF4, LiClO4, LiAsF6、以及LiBOB ；所 述PP/PE/PP三層復(fù)合膜其厚度為14-40μπι，孔隙率為30-60% ；所述高純度去離子水的電 導(dǎo)率彡3μ s/cm，N-甲基吡咯烷酮的水分含量彡0. 01%，高純度去離子水和N-甲基吡咯烷 酮分別在漿料配置過程中按照固含量為40-75%添加。所述電解液的電導(dǎo)率為7. 0-14mS/cm。本發(fā)明的電池的制作方法，包括正、負(fù)極片的制作，電池的形成制作處理，包括以 下步驟(1)、正極片制作將分別占正極材料的重量百分比的正極粘結(jié)劑、正極導(dǎo)電劑、 納米SiO2和/或納米Al2O3、正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰，按順序與正極溶劑混合在真空攪拌機(jī) 內(nèi)，以工藝要求的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速攪拌制成正極漿料；再按一定的單面面密度將制得的上 述正極漿料涂覆于鋁箔表面，按工藝要求的溫度進(jìn)行涂布烘干，再以一定的壓實(shí)密度連續(xù) 對(duì)輥輥壓制成正極片。(2)、負(fù)極片制作將分別占負(fù)極材料的重量百分比的增稠劑、負(fù)極導(dǎo)電劑、負(fù)極粘 結(jié)劑、負(fù)極活性物質(zhì)按順序與負(fù)極溶劑混合、以所需工藝要求按上述步驟(1)正極漿料和 正極片制作類同的工藝步驟和方法進(jìn)行負(fù)極漿料和負(fù)極片的制作。(3)、電池的形成制作處理對(duì)(1)和⑵步驟制成的正、負(fù)極片經(jīng)過包括卷繞、入 殼、注液、封裝、和化成工序制成電池，將制成的電池以工藝要求的充電電壓和充電時(shí)間進(jìn) 行充電處理，之后將完成充電的電池按要求的振動(dòng)頻率和振動(dòng)時(shí)間進(jìn)行振動(dòng)處理。所述正極漿料制作的正極粘結(jié)劑、正極導(dǎo)電劑、納米SiO2和/或納米A UO3、和正極 活性物質(zhì)分別占正極材料的重量百分比為3% -7%、% -5%U% -10%和/或1-5%、和 88% _95%，正極漿料制作時(shí)所述攪拌的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度分別為500-3000r/min和10_45r/ min，所述正極片制作時(shí)，正極漿料涂覆的單面面密度為15-25mg/cm2，涂布烘干的溫度為 90-150°C，連續(xù)對(duì)輥壓實(shí)密度為2. 0-2. 5g/cm3 ；所述負(fù)極漿料制作的增稠劑、負(fù)極導(dǎo)電劑、負(fù)極粘結(jié)劑、和負(fù)極活性物質(zhì)分別占負(fù) 極材料重量份的_3%、1% _3%、1% -5%、和90% -96%，負(fù)極漿料制作時(shí)所述的攪拌 的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度分別為500-2000r/min和10r/min-40r/min，所述負(fù)極片制作時(shí)，負(fù)極 漿料涂覆的單面面密度為6-15mg/cm2，涂布烘干的溫度為85-120°C，連續(xù)對(duì)輥壓實(shí)密度為 1. 4-1. 7g/cm3 ；對(duì)所述制成的電池的充電電壓和時(shí)間分別為3. 0-3. 6V和2_4h，所述振動(dòng)頻率和 時(shí)間分別為40-60HZ和10-30min。所述電池的形成制作處理還包括對(duì)經(jīng)上述充電和振動(dòng)處理的電池依電壓、內(nèi)阻、容量、尺寸、和/或外觀進(jìn)行一致性篩選制得所需電池。本發(fā)明的鋰離子電池具體有充放電穩(wěn)定、可倍率充放電、一致性好、循環(huán)壽命長、高容量，廉。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下技術(shù)效果本發(fā)明的電池充放電更穩(wěn)定，可能倍率充放電，在倍率充放電測試實(shí)驗(yàn)中，5C放電 容量是0. 2C放電容量的98%以上；更安全，在5C/10V過充電測試實(shí)驗(yàn)中，不起火、不爆炸，電池的表面最高溫度 ≤ 56 "C ；更長循環(huán)壽命，在循環(huán)壽命測試實(shí)驗(yàn)中，常溫下IC充放電循環(huán)3000次后，容量仍 然保持80%以上；一致性更好，容量相差不超過20mAh，內(nèi)阻相差不超過3πιΩ，電壓相差不超過 0. Olv ；使用安全、環(huán)保、成本低；適用于電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車，電動(dòng)高爾夫球車，電動(dòng)摩 托車、電動(dòng)汽車、風(fēng)能和太陽能等大型用電設(shè)備上。本發(fā)明電池的制作方法工藝簡單，易于操作，制作過程無環(huán)境污染，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。


圖1、2、3和4分別為本發(fā)明的電池的充放電曲線、倍率放電曲線、5C/10V 過充電的時(shí)間與溫度曲線、和常溫循環(huán)壽命1C充放電曲線圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于 本實(shí)施例。本發(fā)明的電池實(shí)施例實(shí)施例一正極材料(漿料)包括水分含量≤0.01%、配置過程中按照固含量為47%添加的 N-甲基吡咯烷酮；分別為重量份的5%的聚偏二氟乙烯，2%的導(dǎo)電石墨，3%的納米SiO2, 2%的納米AUO3，以及88%的、比表面積為12-20m2/g、粒度分布D50為1_5 μ m的正極活性 物質(zhì)磷酸鐵鋰構(gòu)成。正極漿料制作的攪拌速度為自轉(zhuǎn)1200r/min、公轉(zhuǎn)30r/min。鋁箔的面 密度為42Kg/m2、厚度為16um，鋁箔表面正極漿料的涂覆單面面密度為17mg/cm2，涂布烘干 溫度為90-150°C。正極片制作的對(duì)輥壓實(shí)密度為2. 2g/cm3。負(fù)極材料(漿料)由2%的羧甲基纖維素鈉，3%的導(dǎo)電石墨，3%的丁苯橡膠，電導(dǎo) 率≤ 3uS/cm、配料過程中按照固含量為42%添加的高純度去離子水，92%的負(fù)極活性物質(zhì) 人造石墨構(gòu)成。負(fù)極漿料制作的攪拌速度為自轉(zhuǎn)lOOOr/min、公轉(zhuǎn)25r/min。銅箔的面密度 為85Kg/m2、厚度為9um，銅箔表面負(fù)極漿料的涂覆單面面密度為7mg/cm2，涂布烘干溫度為 85-120°C。制作負(fù)極片的對(duì)輥壓實(shí)密度為1.50g/cm3。由包括有機(jī)溶劑碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、和碳酸甲乙酯(EMC)與鋰鹽 LiPF6組成濃度為lmol/L、電導(dǎo)率為llms/cm的電解液，其中有機(jī)溶劑的各成份構(gòu)成體積比 為EC DEC EMC = 1 1 1。電解液的隔膜紙采用厚度為20 μ m、孔隙率為40%的 PP/PE/PP三層復(fù)合膜。對(duì)經(jīng)封口、化成、分容等工序制成的電池進(jìn)行充電處理的充電電壓和時(shí)間分別為 3. OV和2. 5h，進(jìn)行振動(dòng)的振動(dòng)時(shí)間和頻率分別為20min和50HZ。本實(shí)施例的密封性殼體為鋼殼。
本實(shí)施例的電池，通過測試具有充放電穩(wěn)定(如圖1中的充電曲線5和放電曲線 6所示)。電池的容量為3103mAh，電池內(nèi)阻20ΜΩ，電池電壓為3. 015V，可倍率充放電，5C 放電容量是0. 2C放電容量的98% (如圖2中的0. 2C放電曲線7和5C放電曲線8所示)。 5C/10V過充電不起火、不爆炸，電池的表面最高溫度為56°C (如圖3中的溫度變化曲線9 所示)。常溫下IC充放電循環(huán)3000次后，容量仍然保持82% (如圖4中的循環(huán)曲線10所 示)°實(shí)施例二正極材料(漿料)由水分含量<0.01%、配置過程中按照固含量為45%添加的 N-甲基吡咯烷酮，分別占正極材料重量份的4%的聚偏二氟乙烯，2%的導(dǎo)電石墨，2%的納 米SiO2,3%的納米Ali03，和89%的正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰制成。正極漿料制作時(shí)的攪拌 速度為自轉(zhuǎn)1300r/min、公轉(zhuǎn)35r/min。鋁箔的面密度為43Kg/m2、厚度為17um，鋁箔表面正 極漿料的涂覆單面面密度為16. 7mg/cm2。涂布烘干溫度為90_150°C。正極片制作的對(duì)輥 壓實(shí)密度為2. 3g/cm3。負(fù)極漿料由1.5%的羧甲基纖維素鈉，2%的導(dǎo)電石墨，3. 5%的丁苯橡膠，93%的 負(fù)極活性物質(zhì)人造石墨，和電導(dǎo)率< 3uS/cm、按照固含量為43%添加的高純度去離子水以 自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為llOOr/min，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為30r/min攪拌制成。負(fù)極漿料制作時(shí)的攪拌速度為自 轉(zhuǎn)llOOr/min、公轉(zhuǎn)30r/min。銅箔的面密度為88Kg/m2、厚度為10um，銅箔表面負(fù)極漿料的 涂覆單面面密度為6. 5mg/cm2，涂布烘干溫度為80-120°C。負(fù)極片制作的對(duì)輥壓實(shí)密度為 1. 55g/cm3。由體積比為EC DEC EMC = 1 1 1的有機(jī)溶劑和鋰鹽LiPF6組成濃度為 lmol/L、電導(dǎo)率為llms/cm的電解液。隔膜紙為PP/PE/PP三層復(fù)合膜，其厚度為25 μ m，孔 隙率為41%。經(jīng)封口、化成、分容等工序制成的電池通過均衡柜進(jìn)行充電的電壓和時(shí)間分別為 3. OV和3h，通過振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)的時(shí)間和頻率分別為30min和55HZ。本實(shí)施例的電池其余相應(yīng)的結(jié)構(gòu)組成可與上述電池實(shí)施例一類同。根據(jù)本發(fā)明的方法制作的本實(shí)施例的鋼殼26650磷酸鐵鋰鋰離子電池，根據(jù)實(shí)施 例一的同樣測試方法，具有充放電穩(wěn)定，電池的容量為3104mAh，電池內(nèi)阻21ΜΩ，電池電壓 在3. 010V，可倍率充放電，5C放電容量是0. 2C放電容量的99%，5C/10V過充電不起火、不 爆炸，電池的表面最高溫度為55°C，常溫下IC充放電循環(huán)3000次后，容量仍然保持81% ；實(shí)施例三正極材料(漿料)由正極溶劑為配置過程中按照固含量為43%添加的、水分含量 ^ 0.01% N-甲基吡咯烷酮，分別占正極材料重量份的5 %、2%、3 %、90%的正極粘結(jié)劑聚 偏二氟乙烯、正極導(dǎo)電劑導(dǎo)電石墨、納米SiO2、和正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰以自轉(zhuǎn)1400r/min， 公轉(zhuǎn)25r/min的攪拌速度制成。鋁箔的面密度為44Kg/m2，厚度為18um，鋁箔表面正極漿料 涂覆的單面面密度為17.5mg/cm2。涂布烘干的溫度為90-150°C。正極片采用連續(xù)對(duì)輥輥 壓制作的壓實(shí)密度為2. 4g/cm3。負(fù)極材料(漿料)由分別占負(fù)極漿料重量份的2. 5%的增稠劑羧甲基纖維素鈉， 1 %的負(fù)極導(dǎo)電劑導(dǎo)電石墨，2. 5 %的負(fù)極粘結(jié)劑丁苯橡膠，和94%的負(fù)極活性物質(zhì)人造石 墨，與電導(dǎo)率< 3uS/cm、配料過程中按照固含量為42%添加的負(fù)極溶劑高純度去離子水，以自轉(zhuǎn)1200r/min、公轉(zhuǎn)20r/min的攪拌速度制成。銅箔的面密度為87Kg/m2、厚度為10um， 銅箔表面負(fù)極漿料的涂覆單面面密度為7. 2mg/cm2，涂布烘干的溫度為80-120°C，負(fù)極片制 作時(shí)的對(duì)輥壓實(shí)密度為1. 6g/cm3。經(jīng)封口、化成、分容等工序制成的電池的充電電壓和充電時(shí)間分別為3. 0V和3h， 通過振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)的時(shí)間和頻率分別為30min和55HZ。由有機(jī)溶劑和鋰鹽構(gòu)成濃度為lmol/L、電導(dǎo)率為llms/cm的電解液。其中鋰鹽為 LiPF6，有機(jī)溶劑由按體積比為碳酸乙烯酯(EC)碳酸二乙酯(DEC)碳酸甲乙酯(EMC) =1:1: 1組成。隔膜紙采用PP/PE/PP三層復(fù)合膜，其厚度在25i!m，孔隙率在39%。密 封性殼體為鋼殼。本實(shí)施例的電池其余相應(yīng)的結(jié)構(gòu)組成可與上述電池實(shí)施例一或二類同。本實(shí)施例的鋼殼26650電池，根據(jù)實(shí)施例一的同樣測試方法，具有充放電穩(wěn)定，電 池的容量在3101mAh，電池內(nèi)阻22m Q，電池電壓在3. 014V，可倍率充放電，5C放電容量是 0. 2C放電容量的99%，5C/10V過充電不起火、不爆炸，電池的表面最高溫度為54°C，常溫下 1C充放電循環(huán)3000次后，容量仍然保持82. 5% ；實(shí)施例四正極漿料由分別占正極漿料重量份的4%，2%，3%，和91%的聚偏二氟乙烯，導(dǎo) 電石墨，納米A1203，和磷酸鐵鋰，與水分含量< 0.01%、配置過程中按照固含量為42%添 加的正極溶劑N-甲基吡咯烷酮，以自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1500r/min，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為20r/min攪拌制成。 正極集流體鋁箔的面密度為49Kg/m2，厚度為20um，鋁箔表面正極漿料涂覆的單面面密度為 17mg/cm2。涂布烘干溫度為90-150°C。正極片對(duì)輥壓制制作的壓實(shí)密度為2. 3g/cm3。負(fù)極材料(漿料)由分別占負(fù)極漿料重量份的1.7%的羧甲基纖維素鈉，2%的導(dǎo) 電石墨，3. 2 %的丁苯橡膠，和93 %的人造石墨，與電導(dǎo)率< 3uS/cm、配料過程中按照固含 量為41%添加的高純度去離子水，以自轉(zhuǎn)1300r/min、公轉(zhuǎn)25r/min的攪拌速度制成。負(fù)極 集流體選用銅箔，面密度為86Kg/m2，厚度為9um。銅箔表面負(fù)極漿料的涂覆單面面密度為 7. lmg/cm2，涂布烘干溫度為80-120°C，負(fù)極片制作時(shí)的對(duì)輥壓實(shí)密度為1. 58g/cm3。由鋰鹽LiPF6*有機(jī)溶劑碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、和碳酸甲乙 酯(EMC)組成濃度為lmol/L、電導(dǎo)率為llms/cm的電解液，有機(jī)溶劑各組分的體積比為 EC DEC EMC= 1 1 1。隔膜紙采用PP/PE/PP三層復(fù)合膜，其厚度在25iim，孔隙率 在 38%。經(jīng)封口、化成、分容等工序制成的電池的充電電壓和充電時(shí)間分別為3. 0V和2h， 通過振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)的時(shí)間和頻率分別為25min和55HZ。本實(shí)施例的電池其余相應(yīng)的結(jié)構(gòu)組成可與上述電池實(shí)施例一、二或三類同。本實(shí)施例制作的鋼殼26650磷酸鐵鋰鋰離子電池，根據(jù)實(shí)施例一的同樣測試方 法，具有充放電穩(wěn)定，電池的容量在3102mAh，電池內(nèi)阻23m Q，電池電壓在3. 013V，可倍率 充放電，5C放電容量是0. 2C放電容量的98. 5%，5C/10V過充電不起火、不爆炸，電池的表面 最高溫度為53°C，常溫下1C充放電循環(huán)3000次后，容量仍然保持81. 5%。本發(fā)明的電池的制作方法實(shí)施例(1)、正極片制作按照重量百分比計(jì)算，將3% -7%的正極粘結(jié)劑、-5%的正極導(dǎo)電劑、
81% -10%的納米Si02和1-5%的納米A1203中的一種或兩種混合物、88% -95%的正極活 性物質(zhì)磷酸鐵鋰，按順序與正極溶劑混合在真空攪拌機(jī)內(nèi)，以自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為500r/min-3000r/ min,公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為10r/min-45r/min，高速攪拌，使其充分分散制成正極漿料，按照單面面密 度為15-25mg/cm2將正極漿料涂覆在鋁箔表面，經(jīng)過涂布烘干，再經(jīng)過連續(xù)對(duì)輥，以壓實(shí)密 度為2. 0-2. 5g/cm3輥壓制成正極片；(2)、負(fù)極片制作按照重量百分比計(jì)算，將-3%的增稠劑、-3%的負(fù)極導(dǎo)電劑、-5%的負(fù) 極粘結(jié)劑、90% -96%的負(fù)極活性物質(zhì)，按順序與負(fù)極溶劑混合在真空攪拌機(jī)內(nèi)，以自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速為500r/min-2000r/min，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為10r/min-40r/min，高速攪拌，使其充分分散制成均 勻負(fù)極漿料，按照單面面密度為6-15mg/cm2將負(fù)極漿料涂覆在銅箔表面制，經(jīng)過涂布烘干， 再經(jīng)過連續(xù)對(duì)輥，以壓實(shí)密度為1. 4-1. 7g/cm3輥壓制成負(fù)極片；(3)、電池的形成制作處理及篩選對(duì)上述⑴和⑵步所制成的正、負(fù)極片經(jīng)分切、焊接、與隔膜卷繞、入殼、電芯烘 烤、電芯注液、封口、化成、分容等工序制成電池，依次對(duì)制成的電池以3. 0-3. 6V電壓進(jìn)行 2-4h充電，和以40-60HZ的振動(dòng)頻率進(jìn)行10-30min的振動(dòng)，最后依電壓、內(nèi)阻、容量、尺寸、 和外觀進(jìn)行一致性篩選制得電池。
權(quán)利要求
一種鋰離子電池，包括電解液，隔膜，殼體，分別包括正、負(fù)極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、和溶劑的正、負(fù)極材料，其特征是所述正極材料中還包括1％-10％的納米SiO2和/或1-5％的納米FSA00000103242200011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰離子電池，其特征是所述正極材料中正極活性物質(zhì)的重量占 比為88% -95%，比表面積為12-20m2/g，粒度分布D50為1-5 μ m ；所述正極粘結(jié)劑在正極材料中所占重量比為3% -7% ； 所述正極導(dǎo)電劑在正極材料中所占重量比為_5%。 所述負(fù)極活性物在負(fù)極材料中所占重量比為90% -96% ； 所述的所述負(fù)極導(dǎo)電劑在負(fù)極材料中所占重量比為"3% ； 所述負(fù)極粘結(jié)劑在負(fù)極材料中所占重量比為"5% ； 所述負(fù)極材料中還包括有占重量份1-3%的增稠劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述鋰離子電池，其特征是所述正極材料中其正極活性物質(zhì) 為磷酸鐵鋰；其正極粘結(jié)劑至少包括以下成份中的一種或一種以上組成聚偏二氟乙烯、聚偏二氟 乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸、丁苯橡膠；其正極導(dǎo)電劑至少包括以下一種或幾種成分組成導(dǎo)電石墨、乙炔黑、碳納米管、納米粉；所述負(fù)極材料中其負(fù)極活性物質(zhì)至少包括以下一種或幾種成分組成人造石墨、中 間相炭微球和/或改性包覆和摻雜的天然石墨；其負(fù)極導(dǎo)電劑至少包括以下成份中的一種或一種以上組成導(dǎo)電石墨、乙炔黑、碳納米 管、納米粉；其負(fù)極粘結(jié)劑至少包括以下成份中的一種或一種以上組成聚偏二氟乙烯、聚偏二氟 乙烯_六氟丙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸、丁苯橡膠； 所述負(fù)極材料中，其增稠劑為羧甲基纖維素鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰離子電池，其特征是所述電解液包括有機(jī)溶劑和鋰鹽構(gòu) 成；所述隔膜為PP/PE/PP三層復(fù)合膜；所述正極溶劑和負(fù)極溶劑均為高純度去離子水或 N-甲基吡咯烷酮；分別作為所述正極和負(fù)極集流體的鋁箔和銅箔的面密度、及厚度分別為 40-100Kg/m2、及12-50 μ m和80_200Kg/m2、及10-30 μ m ；所述殼體為鋁塑膜、鋁殼、鋼殼、或膠殼。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋰離子電池，其特征是構(gòu)成所述電解液的有機(jī)溶劑至少包 含以下成分中的一種或一種以上組成碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯 (EMC)、以及碳酰丙烯酯(PC)，構(gòu)成所述電解液的鋰鹽至少包含以下成分中的一種或一種 以上組成LiPF6、LiBF4, LiClO4, LiAsF6,以及LiBOB ；所述PP/PE/PP三層復(fù)合膜其厚度為 14-40 μ m，孔隙率為30-60% ；所述高純度去離子水的電導(dǎo)率彡3 μ s/cm，N-甲基吡咯烷酮 的水分含量<0.01%，高純度去離子水和N-甲基吡咯烷酮分別在漿料配置過程中按照固 含量為40-75%添加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5所述鋰離子電池，其特征是所述電解液的電導(dǎo)率為 7. 0_14ms/cmo
7.—種權(quán)利要求1所述鋰離子電池的制作方法，包括正、負(fù)極片的制作，電池的形成制作處理，其特征是包括以下步驟(1)、正極片制作將分別占正極材料的重量百分比的正極粘結(jié)劑、正極導(dǎo)電劑、納米 SiO2和/或納米AUO3、正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰，按順序與正極溶劑混合在真空攪拌機(jī)內(nèi)，以 工藝要求的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速攪拌制成正極漿料；再按一定的單面面密度將制得的上述正極 漿料涂覆于鋁箔表面，按工藝要求的溫度進(jìn)行涂布烘干，再以一定的壓實(shí)密度連續(xù)對(duì)輥輥 壓制成正極片。(2)、負(fù)極片制作將分別占負(fù)極材料的重量百分比的增稠劑、負(fù)極導(dǎo)電劑、負(fù)極粘結(jié) 齊U、負(fù)極活性物質(zhì)按順序與負(fù)極溶劑混合、以所需工藝要求按上述步驟(1)正極漿料和正 極片制作類同的工藝步驟和方法進(jìn)行負(fù)極漿料和負(fù)極片的制作。(3)、電池的形成制作處理對(duì)⑴和⑵步驟制成的正、負(fù)極片經(jīng)過包括卷繞、入殼、注 液、封裝、和化成工序制成電池，將制成的電池以工藝要求的充電電壓和充電時(shí)間進(jìn)行充電 處理，之后將完成充電的電池按要求的振動(dòng)頻率和振動(dòng)時(shí)間進(jìn)行振動(dòng)處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述鋰離子電池的制造方法，其特征是所述正極漿料制作的正極 粘結(jié)劑、正極導(dǎo)電劑、納米SiO2和/或納米Α1 03、和正極活性物質(zhì)分別占正極材料的重量 百分比為3% -7%、% -5%U% -10%和/或1-5%、和88% -95%，正極漿料制作時(shí)所述 攪拌的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度分別為500-3000r/min和10-45r/min，所述正極片制作時(shí)，正極漿 料涂覆的單面面密度為15-25mg/cm2，涂布烘干的溫度為90_150°C，連續(xù)對(duì)輥壓實(shí)密度為 2. 0-2. 5g/cm3 ；所述負(fù)極漿料制作的增稠劑、負(fù)極導(dǎo)電劑、負(fù)極粘結(jié)劑、和負(fù)極活性物質(zhì)分別占負(fù)極 材料重量份的_3%、1% _3%、1% -5%、和90% -96%，負(fù)極漿料制作時(shí)所述的攪拌 的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度分別為500-2000r/min和10r/min-40r/min，所述負(fù)極片制作時(shí)，負(fù)極 漿料涂覆的單面面密度為6-15mg/cm2，涂布烘干的溫度為85-120°C，連續(xù)對(duì)輥壓實(shí)密度為 1. 4-1. 7g/cm3 ；對(duì)所述制成的電池的充電電壓和時(shí)間分別為3. 0-3. 6V和2-4h，所述振動(dòng)頻率和時(shí)間 分別為 40-60HZ 和 10-30min。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述鋰離子電池的制作方法，其特征是所述電池的形成制作處理還 包括對(duì)經(jīng)上述充電和振動(dòng)處理的電池依電壓、內(nèi)阻、容量、尺寸、和/或外觀進(jìn)行一致性篩 選制得所需電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種循環(huán)壽命長、一致性好，及其制作工藝簡單的鋰離子電池及其制備方法。該電池包括正、負(fù)極材料，正極材料中包括有2％的納米SiO2和89％的磷酸鐵鋰。該方法包括正、負(fù)極片的制作、電芯入殼封裝、化成、分容等制成電池，對(duì)制成的電池分別以3V電壓進(jìn)行3h的充電，和以55Hz的振動(dòng)頻率進(jìn)行30min的振動(dòng)，最后依電壓、內(nèi)阻、容量、尺寸、和外觀等進(jìn)行一致性篩選制得電池。
文檔編號(hào)H01M4/1397GK101826634SQ20101017419
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者張小軍, 蔡道國, 賴見 申請(qǐng)人:江西省福斯特新能源有限公司