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一種快速充電聚合物鋰離子電池的制備方法及其電池與流程

文檔序號:11235885閱讀:1146來源:國知局

本發(fā)明屬于鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及到一種快速充電聚合物鋰離子電池的制備方法及其電池。



背景技術(shù):

近兩年來,新一代的智能手機尺寸越來越大,屏幕的分辨率越來越高,移動應(yīng)用處理器(ap)運算速度也要求越來越快,這些變化都需要更大容量的鋰電池來支持。隨著電池容量提升,大功率且高效的快速充電技術(shù)成為必需,而現(xiàn)有的傳統(tǒng)5vusb充電器使用統(tǒng)一使用充電接口micro-usb,依照usb協(xié)會發(fā)布的標準,micro-usb的最大允許的充電電流是1.8a,這意味著傳統(tǒng)的5vusb充電器將受限于9w以下,無法再提升更大輸出功率。

為了突破這個技術(shù)瓶頸,全球最大的手機芯片廠聯(lián)發(fā)科及高通,不約而同在新款手機芯片解決方案中,導(dǎo)入快速充電的功能。以過去充電器100%充電大概需要2~3個小時來看,高通、三星、聯(lián)發(fā)科和oppo的最新快速充電設(shè)計若搭配改款后的充電器,則50%充電僅需20分鐘,100%充電則有機會壓低到90分鐘以內(nèi)。

目前快速充電鋰離子電池的研究主要集中在鋰離子動力電池類,這類電池體積能量密度往往在400wh/l以下。由于鋰離子動力電池往往需要較高的倍率放電性能,因此電池常采用很低的正負極極片面密度、較厚的銅箔鋁箔集流體和較厚的隔離膜及鋁塑包裝膜,而正極材料常采用磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰三元材料、鎳鈷鋁酸鋰三元材料、負極采用石墨或鈦酸鋰。

在便攜式電子產(chǎn)品如智能手機、平板電腦、移動電源、無人機等用高能量密度鋰離子電池(電池體積能量密度大于400wh/l)上,快速充電相關(guān)的研究目前鮮見報道。隨著快速充電高能量密度聚合物鋰離子電池的發(fā)展和應(yīng)用將越來越多,其相關(guān)的研究和發(fā)明越來越凸顯重要,因此本發(fā)明為快速充電高能量密度聚合物鋰離子電池,將具有十分重要的意義。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的旨在提供一種快速充電聚合物鋰離子電池的制備方法,制備出一種電池體積能量密度大于400wh/l的快速充電高能量密度聚合物鋰離子電池,該電池具備1.0c和2.0c倍率快速充電功能,體積能量密度大,具有高能量密度,循環(huán)性能優(yōu)異,安全性好等優(yōu)點,可以以滿足日益發(fā)展的智能手機、平板電腦、移動電源、無人機等用高容量,能快速充電的需求。同時本發(fā)明提供的關(guān)鍵制備技術(shù)也可以用于快速充電聚合物鋰離子動力電池的制備。

為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:

一種快速充電聚合物鋰離子電池的制備方法,其制備方法包括如下的步驟:

一、正極導(dǎo)電漿料、正極漿料及正極片的制備

(1)正極導(dǎo)電漿料的制備

準備占整個正極漿料固體含量的2.0%-4.0%高粘度聚偏氟乙烯(pvdf)、0.3%-1.0%碳納米管導(dǎo)電劑、0.5%-1.5%納米導(dǎo)電炭黑、5%-10%正極材料鎳鈷錳酸鋰li(nixcoymn1-x-y)o2物料;

②在攪拌機中將全部的粘結(jié)劑pvdf加入到n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶劑中,以自轉(zhuǎn)1000-1500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)20-35轉(zhuǎn)/min的速度進行真空攪拌得到pvdf粘結(jié)劑漿料;在粘結(jié)劑漿料中加入全部的碳納米管導(dǎo)電劑、納米導(dǎo)電炭黑和正極材料鎳鈷錳酸鋰li(nixcoymn1-x-y)o2,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2000-3000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)35-45轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌得到含有少量鎳鈷錳酸鋰正極材料的正極導(dǎo)電劑漿料;

③將上述導(dǎo)電劑漿料全部轉(zhuǎn)入帶有鋯珠的砂磨機中進行研磨超細分散,轉(zhuǎn)速1200-1500轉(zhuǎn)/min,氧化鋯研磨珠大小為0.8-1.0mm,研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫,得到超細分散的導(dǎo)電劑漿料。

(2)正極漿料的制備

在上述超細分散的導(dǎo)電劑漿料分兩次加入占整個正極漿料固體含量83.5%-92.2%的高壓實鈷酸鋰,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2500-3500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)45-55轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌,再冷卻至室溫,過100-150目篩網(wǎng)制得正極漿料。

(3)正極片的制備

將上述正極漿料均勻涂布在正極集流體鋁箔上,經(jīng)110-130℃干燥8-12小時后用輥壓機輥壓涂布了正極材料的正極,正極上焊接極耳,制得正極片。

二、負極導(dǎo)電漿料、負極漿料及負極片的制備

(1)負極導(dǎo)電漿料的制備

準備占整個負極漿料固體含量的1.0%-2.0%羧甲基纖維素鈉(cmc)、1.5%-2.5%丁苯橡膠(sbr)、0.3%-0.6%碳納米管導(dǎo)電劑、0.5%-1.0%納米導(dǎo)電炭黑;

②在攪拌機中將粘結(jié)劑羧甲基纖維素鈉(cmc)加入到溶劑水中,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)1000-1500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)30-45轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高溫攪拌得到cmc粘結(jié)劑漿料;在粘結(jié)劑漿料中加入全部的碳納米管導(dǎo)電劑、納米導(dǎo)電炭黑,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)1500-2500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)30-40轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌得到負極導(dǎo)電劑漿料。

③將上述導(dǎo)電劑漿料全部轉(zhuǎn)入帶有鋯珠的砂磨機中進行研磨超細分散,轉(zhuǎn)速1200-1500轉(zhuǎn)/min,氧化鋯研磨珠大小為0.8-1.0mm,研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫,得到超細分散的導(dǎo)電劑漿料。

(2)負極漿料的制備

在上述負極導(dǎo)電劑漿料分兩次加入占整個負極漿料固體含量93.9%-96.7%的負極材料人造石墨,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2000-3000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)45-55轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌;攪拌結(jié)束前1小時加入全部的丁苯橡膠(sbr)粘結(jié)劑,以自轉(zhuǎn)1000-2000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)30-40轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌,再冷卻至室溫,過150目篩網(wǎng)制得負極漿料。

(3)負極片的制備

將上述負極漿料均勻涂布在負極集流體銅箔上,經(jīng)75-85℃干燥8-12小時后用輥壓機輥壓涂布了負極材料的負極,負極上焊接有極耳,制得負極片。

三、隔離膜采用厚度為12-16微米的聚乙烯隔離膜,正極片/隔離膜/負極片間隔經(jīng)自動卷繞成電芯;電芯經(jīng)鋁塑膜包裝,在175-200℃下進行熱封,再經(jīng)真空烘烤、注液、熱封封口、擱置、預(yù)充、真空封裝、化成、分容等制得快速充電聚合物鋰離子電池。

作為優(yōu)選的,步驟一中粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(pvdf)的分子量在95萬以上。

作為優(yōu)選的,步驟一(3)中正極片涂布的單面面密度在大于185g/m2之間。

作為優(yōu)選的,步驟二(3)中負極片涂布的單面面密度在大于80g/m2之間。

一種快速充電聚合物鋰離子電池,包含上述制備方法和上述3個優(yōu)選的特征參數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是:

(1)經(jīng)砂磨機砂磨超細分散的少量正極材料鎳鈷錳酸鋰,其大小由原來微米尺寸的二次顆粒變成了納米尺寸的一次顆粒,并和線狀的碳納米管導(dǎo)電劑和球狀的納米導(dǎo)電炭黑有效復(fù)合,一起在正極材料高壓實鈷酸鋰顆粒表面包覆并構(gòu)成蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電結(jié)構(gòu),從而極大地改善正極材料的導(dǎo)電性能;經(jīng)砂磨機砂磨超細分散的線狀碳納米管導(dǎo)電劑和球狀納米導(dǎo)電炭黑有效復(fù)合構(gòu)成蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電結(jié)構(gòu),從而極大地改善負極材料的導(dǎo)電性能,與正極一起綜合作用提高了電池的快速充電、倍率性能,也改善電池的循環(huán)性能和安全性能。

(2)在較高的正負極片面密度下制備的快速充電聚合物鋰離子電池,其體積能量密度在400wh/l以上,1.0c倍率充電30分鐘,可充滿電池容量的45%以上,2.0c倍率充電30分鐘,可充滿電池容量的70%以上。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例2制備的快速充電聚合物鋰離子電池和比較例1制備的聚合物鋰離子電池2c充電1c放電300次循環(huán)對比曲線。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明方案,下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

實施例1:

本實施例快速充電聚合物鋰離子電池的制備具體來說包括以下步驟:

一、正極導(dǎo)電漿料、正極漿料及正極片的制備

(1)正極導(dǎo)電漿料的制備

準備占整個正極漿料固體含量的4.0%高粘度聚偏氟乙烯(pvdf)、1.0%碳納米管導(dǎo)電劑、1.5%納米導(dǎo)電炭黑、10%正極材料鎳鈷錳酸鋰lini0.5co0.2mn0.3o2物料;

②在攪拌機中將全部的粘結(jié)劑pvdf加入到n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶劑中,以自轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)35轉(zhuǎn)/min的速度進行真空攪拌得到pvdf粘結(jié)劑漿料;在粘結(jié)劑漿料中加入全部的碳納米管導(dǎo)電劑、納米導(dǎo)電炭黑和正極材料鎳鈷錳酸鋰lini0.5co0.2mn0.3o2,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)45轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌得到含有少量鎳鈷錳酸鋰正極材料的正極導(dǎo)電劑漿料;

③將上述導(dǎo)電劑漿料全部轉(zhuǎn)入帶有鋯珠的砂磨機中進行研磨超細分散,轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/min,氧化鋯研磨珠大小為0.8mm,研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫,得到超細分散的導(dǎo)電劑漿料。

(2)正極漿料的制備

在上述超細分散的導(dǎo)電劑漿料分兩次加入占整個正極漿料固體含量83.5%的高壓實鈷酸鋰,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)3500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)55轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌,再冷卻至室溫,過100目篩網(wǎng)制得正極漿料。

(3)正極片的制備

將上述正極漿料均勻涂布在正極集流體鋁箔上,經(jīng)110-130℃干燥8-12小時后用輥壓機輥壓涂布了正極材料的正極,正極上焊接極耳,制得正極片。

二、負極導(dǎo)電漿料、負極漿料及負極片的制備

(1)負極導(dǎo)電漿料的制備

準備占整個負極漿料固體含量的2.0%羧甲基纖維素鈉(cmc)、2.5%丁苯橡膠(sbr)、0.6%碳納米管導(dǎo)電劑、1.0%納米導(dǎo)電炭黑;

②在攪拌機中將粘結(jié)劑羧甲基纖維素鈉(cmc)加入到溶劑水中,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)40轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高溫攪拌得到cmc粘結(jié)劑漿料;在粘結(jié)劑漿料中加入全部的碳納米管導(dǎo)電劑、納米導(dǎo)電炭黑,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)40轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌得到負極導(dǎo)電劑漿料。

③將上述導(dǎo)電劑漿料全部轉(zhuǎn)入帶有鋯珠的砂磨機中進行研磨超細分散,轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)/min,氧化鋯研磨珠大小為1.0mm,研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫,得到超細分散的導(dǎo)電劑漿料。

(2)負極漿料的制備

在上述負極導(dǎo)電劑漿料分兩次加入占整個負極漿料固體含量93.9%的負極材料人造石墨,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)55轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌;攪拌結(jié)束前1小時加入全部的丁苯橡膠(sbr)粘結(jié)劑,以自轉(zhuǎn)2000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)40轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌,再冷卻至室溫,過150目篩網(wǎng)制得負極漿料。

(3)負極片的制備

將上述負極漿料均勻涂布在負極集流體銅箔上,經(jīng)75-85℃干燥8-12小時后用輥壓機輥壓涂布了負極材料的負極,負極上焊接有極耳,制得負極片。

三、隔離膜采用厚度為16微米的聚乙烯隔離膜,正極片/隔離膜/負極片間隔經(jīng)自動卷繞成電芯;電芯經(jīng)鋁塑膜包裝,在175-200℃下進行熱封,再經(jīng)真空烘烤、注液、熱封封口、擱置、預(yù)充、真空封裝、化成、分容等制得快速充電聚合物鋰離子電池。

實施例2:

本實施例快速充電聚合物鋰離子電池的制備具體來說包括以下步驟:

一、正極導(dǎo)電漿料、正極漿料及正極片的制備

(1)正極導(dǎo)電漿料的制備

準備占整個正極漿料固體含量的2.0%高粘度聚偏氟乙烯(pvdf)、0.3%碳納米管導(dǎo)電劑、0.5%納米導(dǎo)電炭黑、5%正極材料鎳鈷錳酸鋰lini0.3co0.3mn0.3o2物料;

②在攪拌機中將全部的粘結(jié)劑pvdf加入到n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶劑中,以自轉(zhuǎn)1000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)25轉(zhuǎn)/min的速度進行真空攪拌得到pvdf粘結(jié)劑漿料;在粘結(jié)劑漿料中加入全部的碳納米管導(dǎo)電劑、納米導(dǎo)電炭黑和正極材料鎳鈷錳酸鋰lini0.3co0.3mn0.3o2,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)35轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌得到含有少量鎳鈷錳酸鋰正極材料的正極導(dǎo)電劑漿料;

③將上述導(dǎo)電劑漿料全部轉(zhuǎn)入帶有鋯珠的砂磨機中進行研磨超細分散,轉(zhuǎn)速1300轉(zhuǎn)/min,氧化鋯研磨珠大小為0.9mm,研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫,得到超細分散的導(dǎo)電劑漿料。

(2)正極漿料的制備

在上述超細分散的導(dǎo)電劑漿料分兩次加入占整個正極漿料固體含量92.2%的高壓實鈷酸鋰,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)45轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌,再冷卻至室溫,過150目篩網(wǎng)制得正極漿料。

(3)正極片的制備

將上述正極漿料均勻涂布在正極集流體鋁箔上,經(jīng)110-130℃干燥8-12小時后用輥壓機輥壓涂布了正極材料的正極,正極上焊接極耳,制得正極片。

二、負極導(dǎo)電漿料、負極漿料及負極片的制備

(1)負極導(dǎo)電漿料的制備

準備占整個負極漿料固體含量的1.0%羧甲基纖維素鈉(cmc)、1.5%丁苯橡膠(sbr)、0.3%碳納米管導(dǎo)電劑、0.5%納米導(dǎo)電炭黑;

②在攪拌機中將粘結(jié)劑羧甲基纖維素鈉(cmc)加入到溶劑水中,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)1000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)30轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高溫攪拌得到cmc粘結(jié)劑漿料;在粘結(jié)劑漿料中加入全部的碳納米管導(dǎo)電劑、納米導(dǎo)電炭黑,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)30轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌得到負極導(dǎo)電劑漿料。

③將上述導(dǎo)電劑漿料全部轉(zhuǎn)入帶有鋯珠的砂磨機中進行研磨超細分散,轉(zhuǎn)速1300轉(zhuǎn)/min,氧化鋯研磨珠大小為0.9mm,研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫,得到超細分散的導(dǎo)電劑漿料。

(2)負極漿料的制備

在上述負極導(dǎo)電劑漿料分兩次加入占整個負極漿料固體含量96.7%的負極材料人造石墨,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)45轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌;攪拌結(jié)束前1小時加入全部的丁苯橡膠(sbr)粘結(jié)劑,以自轉(zhuǎn)1000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)30轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌,再冷卻至室溫,過150目篩網(wǎng)制得負極漿料。

(3)負極片的制備

將上述負極漿料均勻涂布在負極集流體銅箔上,經(jīng)75-85℃干燥8-12小時后用輥壓機輥壓涂布了負極材料的負極,負極上焊接有極耳,制得負極片。

三、隔離膜采用厚度為12微米的聚乙烯隔離膜,正極片/隔離膜/負極片間隔經(jīng)自動卷繞成電芯;電芯經(jīng)鋁塑膜包裝,在175-200℃下進行熱封,再經(jīng)真空烘烤、注液、熱封封口、擱置、預(yù)充、真空封裝、化成、分容等制得快速充電聚合物鋰離子電池。

實施例3:

本實施例快速充電聚合物鋰離子電池的制備具體來說包括以下步驟:

一、正極導(dǎo)電漿料、正極漿料及正極片的制備

(1)正極導(dǎo)電漿料的制備

準備占整個正極漿料固體含量的3.0%高粘度聚偏氟乙烯(pvdf)、0.7%碳納米管導(dǎo)電劑、1.0%納米導(dǎo)電炭黑、8%正極材料鎳鈷錳酸鋰lini0.4co0.2mn0.4o2物料;

②在攪拌機中將全部的粘結(jié)劑pvdf加入到n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶劑中,以自轉(zhuǎn)1200轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)30轉(zhuǎn)/min的速度進行真空攪拌得到pvdf粘結(jié)劑漿料;在粘結(jié)劑漿料中加入全部的碳納米管導(dǎo)電劑、納米導(dǎo)電炭黑和正極材料鎳鈷錳酸鋰lini0.4co0.2mn0.4o2,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)40轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌得到含有少量鎳鈷錳酸鋰正極材料的正極導(dǎo)電劑漿料;

③將上述導(dǎo)電劑漿料全部轉(zhuǎn)入帶有鋯珠的砂磨機中進行研磨超細分散,轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)/min,氧化鋯研磨珠大小為1.0mm,研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫,得到超細分散的導(dǎo)電劑漿料。

(2)正極漿料的制備

在上述超細分散的導(dǎo)電劑漿料分兩次加入占整個正極漿料固體含量87.3%的高壓實鈷酸鋰,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)50轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌,再冷卻至室溫,過100目篩網(wǎng)制得正極漿料。

(3)正極片的制備

將上述正極漿料均勻涂布在正極集流體鋁箔上,經(jīng)110-130℃干燥8-12小時后用輥壓機輥壓涂布了正極材料的正極,正極上焊接極耳,制得正極片。

二、負極導(dǎo)電漿料、負極漿料及負極片的制備

(1)負極導(dǎo)電漿料的制備

準備占整個負極漿料固體含量的1.5%羧甲基纖維素鈉(cmc)、2.0%丁苯橡膠(sbr)、0.5%碳納米管導(dǎo)電劑、0.8%納米導(dǎo)電炭黑;

②在攪拌機中將粘結(jié)劑羧甲基纖維素鈉(cmc)加入到溶劑水中,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)1200轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)35轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高溫攪拌得到cmc粘結(jié)劑漿料;在粘結(jié)劑漿料中加入全部的碳納米管導(dǎo)電劑、納米導(dǎo)電炭黑,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)35轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌得到負極導(dǎo)電劑漿料。

③將上述導(dǎo)電劑漿料全部轉(zhuǎn)入帶有鋯珠的砂磨機中進行研磨超細分散,轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/min,氧化鋯研磨珠大小為0.8mm,研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫,得到超細分散的導(dǎo)電劑漿料。

(2)負極漿料的制備

在上述負極導(dǎo)電劑漿料分兩次加入占整個負極漿料固體含量95.2%的負極材料人造石墨,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)50轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌;攪拌結(jié)束前1小時加入全部的丁苯橡膠(sbr)粘結(jié)劑,以自轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)35轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌,再冷卻至室溫,過150目篩網(wǎng)制得負極漿料。

(3)負極片的制備

將上述負極漿料均勻涂布在負極集流體銅箔上,經(jīng)75-85℃干燥8-12小時后用輥壓機輥壓涂布了負極材料的負極,負極上焊接有極耳,制得負極片。

三、隔離膜采用厚度為12微米的聚乙烯隔離膜,正極片/隔離膜/負極片間隔經(jīng)自動卷繞成電芯;電芯經(jīng)鋁塑膜包裝,在175-200℃下進行熱封,再經(jīng)真空烘烤、注液、熱封封口、擱置、預(yù)充、真空封裝、化成、分容等制得快速充電聚合物鋰離子電池。

比較例1:

本比較例聚合物鋰離子電池的制備具體來說包括以下步驟:

一、正極導(dǎo)電漿料、正極漿料及正極片的制備

(1)正極導(dǎo)電漿料的制備

準備占整個正極漿料固體含量的4.0%高粘度聚偏氟乙烯(pvdf)、2.0%納米導(dǎo)電炭黑物料;

②在攪拌機中將全部的粘結(jié)劑pvdf加入到n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶劑中,以自轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)30轉(zhuǎn)/min的速度進行真空攪拌得到pvdf粘結(jié)劑漿料;在粘結(jié)劑漿料中加入全部的納米導(dǎo)電炭黑,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)35轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌得到正極導(dǎo)電劑漿料;

(2)正極漿料的制備

在上述導(dǎo)電劑漿料分兩次加入占整個正極漿料固體含量94.0%的高壓實鈷酸鋰,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)50轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌,再冷卻至室溫,過100篩網(wǎng)制得正極漿料。

(3)正極片的制備

將上述正極漿料均勻涂布在正極集流體鋁箔上,經(jīng)110-130℃干燥8-12小時后用輥壓機輥壓涂布了正極材料的正極,正極上焊接極耳,制得正極片。

二、負極導(dǎo)電漿料、負極漿料及負極片的制備

(1)負極導(dǎo)電漿料的制備

準備占整個負極漿料固體含量的1.7%羧甲基纖維素鈉(cmc)、2.3%丁苯橡膠(sbr)、1.0%納米導(dǎo)電炭黑;

②在攪拌機中將粘結(jié)劑羧甲基纖維素鈉(cmc)加入到溶劑水中,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)40轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高溫攪拌得到cmc粘結(jié)劑漿料;在粘結(jié)劑漿料中加入全部的納米導(dǎo)電炭黑,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2000轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)35轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌得到負極導(dǎo)電劑漿料。

(2)負極漿料的制備

在上述負極導(dǎo)電劑漿料分兩次加入占整個負極漿料固體含量95.0%的負極材料人造石墨,在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)50轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌;攪拌結(jié)束前1小時加入全部的丁苯橡膠(sbr)粘結(jié)劑,以自轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)/min,公轉(zhuǎn)35轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌,再冷卻至室溫,過150目篩網(wǎng)制得負極漿料。

(3)負極片的制備

將上述負極漿料均勻涂布在負極集流體銅箔上,經(jīng)75-85℃干燥8-12小時后用輥壓機輥壓涂布了負極材料的負極,負極上焊接有極耳,制得負極片。

三、隔離膜采用厚度為16微米的聚乙烯隔離膜,正極片/隔離膜/負極片間隔經(jīng)自動卷繞成電芯;電芯經(jīng)鋁塑膜包裝,在175-200℃下進行熱封,再經(jīng)真空烘烤、注液、熱封封口、擱置、預(yù)充、真空封裝、化成、分容等制得快速充電聚合物鋰離子電池。

表1是各實施例和比較例制備的聚合物鋰離子電池的性能對比。

表1:各實施例和比較例制備的聚合物鋰離子電池的性能

表1和圖1表明,本發(fā)明在較高的正負極片面密度下制備的快速充電聚合物鋰離子電池,其體積能量密度在400wh/l以上,1.0c倍率充電30分鐘,可充滿電池容量的45%以上,2.0c倍率充電30分鐘,可充滿電池容量的70%以上,并且具有良好的循環(huán)性能。

本發(fā)明提供了一種快速充電聚合物鋰離子電池的制備方法,通過砂磨機砂磨超細分散的少量正極材料鎳鈷錳酸鋰,其大小由原來微米尺寸的二次顆粒變成了納米尺寸的一次顆粒,并和線狀的碳納米管導(dǎo)電劑和球狀的納米導(dǎo)電炭黑有效復(fù)合,一起在正極材料高壓實鈷酸鋰顆粒表面包覆并構(gòu)成蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電結(jié)構(gòu),從而極大地改善正極材料的導(dǎo)電性能;經(jīng)砂磨機砂磨超細分散的線狀碳納米管導(dǎo)電劑和球狀納米導(dǎo)電炭黑有效復(fù)合構(gòu)成蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電結(jié)構(gòu),從而極大地改善負極材料的導(dǎo)電性能,與正極一起綜合作用提高了電池的快速充電、倍率性能,也改善電池的循環(huán)性能和安全性能。應(yīng)當理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例,并不足以限制本發(fā)明的技術(shù)方案,對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說,在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),可以根據(jù)上述說明加以增減、替換、變換或改進,而所有這些增減、替換、變換或改進后的技術(shù)方案,都應(yīng)屬于本發(fā)明技術(shù)特征的范圍,都包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

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