本發(fā)明涉及鋰離子電池，尤其涉及一種高比能長循環(huán)鋰離子電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著環(huán)保意識的提高及汽車技術(shù)的革新，新能源汽車作為一種新興綠色的交通工具，正逐步搶占燃油車的市場，續(xù)航里程短、充電時間長是電動汽車急需解決的痛點問題，因此高能量密度及快充技術(shù)是動力電池兩個重點開發(fā)方向，近年來，各個國家紛紛發(fā)布了高能量密度電池的研究規(guī)劃，旨在更快速更高效的推動電動車行業(yè)的發(fā)展；

2、專利cn106784843a針對硅負極存在的問題，使用炭黑、碳納米管、石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑構(gòu)筑三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，搭配高鎳三元或高電壓鈷酸鋰正極，制備出能量密度大于300wh/kg且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、安全性高的鋰電池；專利cn109659522a采用高鎳正極與硅基負極材料組合，添加長程導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的碳納米管維持循環(huán)后期的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并添加聚丙烯酸類聚合物粘結(jié)劑抑制極片反彈，實現(xiàn)高能量密度電池的長循環(huán)穩(wěn)定性；專利cn111384388b采用純硅負極，有效保證了負極的高容量，極大降低負極面密度，從而提升能量密度，且通過控制循環(huán)的電壓窗口，很好的控制了硅負極脫嵌鋰的深度，從而控制極片膨脹和收縮程度，制備出高能量密度、倍率性能和安全性能佳的鋰離子電池；但是現(xiàn)有的技術(shù)方案中，針對高能量密度電芯的開發(fā)，往往著眼于某一個方面，無法全方面地提升電芯的能量密度及循環(huán)性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)無法全方面地提升電芯的能量密度及循環(huán)性能的問題，提供了一種高比能長循環(huán)鋰離子電池及其制備方法。

2、本發(fā)明第一個方面，提供了一種高比能長循環(huán)鋰離子電池，包括：

3、正極片、負極片、隔膜、電解液以及鋁塑膜外殼，所述正極片由正極集流體和涂覆于所述正極集流體表面的正極漿料組成，所述正極漿料由正極活性物質(zhì)、正極導(dǎo)電劑和正極粘結(jié)劑組成，所述負極片由負極集流體和涂覆于所述負極集流體表面的負極漿料組成，所述負極漿料由負極活性物質(zhì)、負極導(dǎo)電劑和負極粘接劑組成，所述隔膜為帶膠陶瓷涂層隔膜，所述電解液由溶質(zhì)和溶液組成，所述溶質(zhì)包括鋰鹽，所述溶液由ec、pc、emc、dmc以及dec混合而成；

4、所述隔膜設(shè)置在所述正極片和所述負極片之間，正極片、隔膜和負極片經(jīng)過堆疊形成電芯，利用鋁塑膜將電芯封裝并將所述電解液注入所述電芯。

5、所述正極活性物質(zhì)為九系ncm、nca或富理錳基正極，所述正極活性物質(zhì)的克容量大于等于210mah/g。

6、所述負極活性物質(zhì)為預(yù)鋰化的硅氧材料或新型氣相沉積的硅碳材料與人造石墨混合得到的復(fù)合材料，混合后復(fù)合材料的克容量大于等于700mah/g。

7、所述負極集流體為pet銅箔，其中，pet基材的厚度為3～7μm，銅鍍層的厚度為1～2μm。

8、所述帶膠陶瓷涂層隔膜的基膜為8～10μm，陶瓷涂層為2～5μm，帶膠涂層為1～3μm。

9、所述電解液包括多元添加劑，所述多元添加劑體系包括促進固體電解質(zhì)界面膜形成的常規(guī)添加劑和提升浸潤性和功能性能的添加劑，多元添加劑的添加量為0.5～3％。

10、本發(fā)明第二個方面，提供了一種高比能長循環(huán)鋰離子電池的制備方法，包括：

11、采用干法或濕法勻漿工藝將正極主材、多壁碳管、導(dǎo)電炭黑、pvdf與nmp溶劑混合形成均勻的正極漿料，將所述正極漿料涂布在正極集流體上，將涂布后的電極片烘干、碾壓、分切得到正極片，其中，正極主材、多壁碳管、導(dǎo)電炭黑、pvdf的重量比為90～97.5：0.3～0.8：0.3～1.2：0.7～1.5；

12、采用干混或濕混的勻漿工藝將負極主材、單壁碳管、導(dǎo)電炭黑、cmc、paa以及sbr分散在溶劑水中得到負極漿料，將所述負極漿料涂布在負極集流體上，將涂布后的電極片烘干、碾壓、分切得到負極片，其中，負極主材、單壁碳管、導(dǎo)電炭黑、cmc、paa、sbr的重量比為85～91：0.1～0.4：4～6：0.8～1.2：4～8：2～4；

13、將正極片、隔膜、負極片通過疊片機制作成電芯，進行極耳焊接后裝入鋁塑膜外殼；

14、將裝入鋁塑膜外殼的電芯進行烘烤，水分合格后注入電解液；

15、將注液后的電芯進行高溫老化、化成分容，得到高比能長循環(huán)鋰離子電池。

16、所述正極漿料粘度為8000～10000mpas，細度小于等于25μm。

17、所述負極漿料粘度為2000～5000mpas，細度小于等于35μm。

18、電芯烘烤條件為85℃/12h，烘烤后分別對正極片、負極片及隔膜進行水分測試，當正極片水分小于等于200ppm，負極片水分小于等于400ppm，隔膜水分小于等于400ppm視為水分合格。

19、有益效果：本發(fā)明采用克容量高的九系三元或富理錳正極材料搭配高硅添加量負極，其中負極漿料體系添加導(dǎo)電炭黑及單臂碳管，形成復(fù)合導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，此外添加高機械模量、高粘接力的paa類粘接劑，箔材選用輕量化的pet銅箔，隔膜在涂覆陶瓷層的基礎(chǔ)上進行了涂膠，將正負極片粘結(jié)在一起，縮短鋰離子傳輸路徑且改善正負極接觸界面，電解液中除添加常規(guī)的vc、fec成膜添加劑外，還添加了浸潤性更高的含氟類添加劑，全方面的提升了電芯的能量密度及循環(huán)性能，能量密度可達360wh/kg以上，且電性能表現(xiàn)良好。

20、應(yīng)當理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標識本發(fā)明的實施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。

技術(shù)特征：

1.一種高比能長循環(huán)鋰離子電池，其特征在于，包括：正極片、負極片、隔膜、電解液以及鋁塑膜外殼，所述正極片由正極集流體和涂覆于所述正極集流體表面的正極漿料組成，所述正極漿料由正極活性物質(zhì)、正極導(dǎo)電劑和正極粘結(jié)劑組成，所述負極片由負極集流體和涂覆于所述負極集流體表面的負極漿料組成，所述負極漿料由負極活性物質(zhì)、負極導(dǎo)電劑和負極粘接劑組成，所述隔膜為帶膠陶瓷涂層隔膜，所述電解液由溶質(zhì)和溶液組成，所述溶質(zhì)包括鋰鹽，所述溶液由ec、pc、emc、dmc以及dec混合而成；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比能長循環(huán)鋰離子電池，其特征在于：所述正極活性物質(zhì)為九系ncm、nca或富理錳基正極，所述正極活性物質(zhì)的克容量大于等于210mah/g。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高比能長循環(huán)鋰離子電池，其特征在于：所述負極活性物質(zhì)為預(yù)鋰化的硅氧材料或新型氣相沉積的硅碳材料與人造石墨混合得到的復(fù)合材料，混合后復(fù)合材料的克容量大于等于700mah/g。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種高比能長循環(huán)鋰離子電池，其特征在于：所述負極集流體為pet銅箔，其中，pet基材的厚度為3～7μm，銅鍍層的厚度為1～2μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比能長循環(huán)鋰離子電池及其制備方法，其特征在于：所述帶膠陶瓷涂層隔膜的基膜為8～10μm，陶瓷涂層為2～5μm，帶膠涂層為1～3μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高比能長循環(huán)鋰離子電池，其特征在于：所述電解液包括多元添加劑，所述多元添加劑體系包括促進固體電解質(zhì)界面膜形成的常規(guī)添加劑和提升浸潤性和功能性能的添加劑，多元添加劑的添加量為0.5～3％。

7.一種如權(quán)利要求1～6所述的高比能長循環(huán)鋰離子電池的制備方法，其特征在于，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高比能長循環(huán)鋰離子電池的制備方法，其特征在于：所述正極漿料粘度為8000～10000mpas，細度小于等于25μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種高比能長循環(huán)鋰離子電池的制備方法，其特征在于：所述負極漿料粘度為2000～5000mpas，細度小于等于35μm。

10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種高比能長循環(huán)鋰離子電池的制備方法，其特征在于：電芯烘烤條件為85℃/12h，烘烤后分別對正極片、負極片及隔膜進行水分測試，當正極片水分小于等于200ppm，負極片水分小于等于400ppm，隔膜水分小于等于400ppm視為水分合格。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高比能長循環(huán)鋰離子電池及其制備方法，涉及鋰離子電池領(lǐng)域。具體實現(xiàn)方案為：正極片、負極片、隔膜、電解液以及鋁塑膜外殼，所述正極片由正極集流體和涂覆于所述正極集流體表面的正極漿料組成，所述正極漿料由正極活性物質(zhì)、正極導(dǎo)電劑和正極粘結(jié)劑組成，所述負極片由負極集流體和涂覆于所述負極集流體表面的負極漿料組成，所述負極漿料由負極活性物質(zhì)、負極導(dǎo)電劑和負極粘接劑組成，所述隔膜為帶膠陶瓷涂層隔膜，所述電解液由溶質(zhì)和溶液組成。本發(fā)明全方面的提升了電芯的能量密度及循環(huán)性能，能量密度可達360Wh/kg以上，且電性能表現(xiàn)良好。

技術(shù)研發(fā)人員：張小祝,葉克份,陳偉,朱丹鳳,蘇敏
受保護的技術(shù)使用者：萬向一二三股份公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21