一种锂离子二次电池的制作方法

xiaoxiao2020-10-23  13

一种锂离子二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及裡离子二次电池,尤其是一种裡离子二次电池的特殊材料配方。
【背景技术】
[0002] 目前,裡电池技术逐渐趋于成熟,各国大力发展电动汽车,一方面解决日益贫乏的 石油燃气资源,另一方面解决自然环境受到破环的危机感与日剧增,因此国内外对大倍率 性裡离子二次电池的研究也不断升温。目前政府投入大力资金,来发展电动汽车,裡离子二 次电池作为电动力汽车关键部件,其充电时间太长一直成为动力汽车广泛推广应用的主要 限制条件之一。
[0003] 对于裡离子二次电池,改变电池内部的设计是改善裡离子电池高倍率放电性能的 主要途径,电极活性物质与导电剂、粘结剂的配比、电极片的面密度对裡离子电池的高倍率 放电性能具有很大的影响,因此,目前对裡电池的制备工艺的改进已被提上日程。而目前同 行裡离子二次电池对极片材料未能做到很好的配比优化,一般需要2-4小时才能充满90% 电量,其充电时间仍然不能很好的满足需要。

【发明内容】

[0004] 因此,针对上述的问题,本发明提出一种裡离子二次电池,采用独特的正负极材料 配方,使动力电池20min充满90%的电量的快速充电成为可能。
[0005] 为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案;一种裡离子二次电池,包 括正极片和负极片,其中,正极片根据如下配方配置而成;正极片包括改性镶钻二元 (L册xC〇yWi_x_Y〇2)和改性磯酸铁裡(LiFexRi_xP〇4)的混合物、导电炭黑(Super-P)、导电石墨 (KS-6)、聚偏氣己締粘结剂(PVD巧和氮甲基化咯烧酬溶剂(NMP),改性镶钻二元和改性磯 酸铁裡的混合物记为(LiNixC〇YWi_x_Y〇2+Li化xRi-xP〇4)。上述材料的配比为;(LiNixC〇yWi_x_Y〇 2+Li化xRi-xP〇4) :Super-P:KS-6:PVDF ;NMP的质量比为(90-93):(3-4) :1: (3-5) :100;其中, 11化共〇7胖1_"〇2:^化典1-《?〇4选取4:6、5:5、6:4、7:3、8:2其中的任意一种,1^1化共〇7胖1_"〇2中 的X的选取区间为[0. 4-0.引,Y的选取区间为[0-0. 6],W为Zr、Al、Mg、Mn、Ti和Cr中的 任意一种;LiFexRi_xP〇4中X的选取区间为[0. 5-1],R为Ni、Mg、Mn、Co, Ti和Cr中的任意 一种。
[0006]优选的,(LiNixC〇YWi_x_Y〇2+Li化xRi-xP〇4) :Super-P:KS-6:PVDF ;NMP的配比为 93:3:1:3:100。
[0007] 负极片根据如下配方配置而成;负极片包括活性材料裡电用炭素(0、导电炭 黑(Super-P)、纳米碳管导电剂(CNT)、聚偏氣己締粘结剂(PVD巧和氮甲基化咯烧酬溶剂 (NMP),其配比如下;C:Super-P:CNT:PVDF:NMP的质量比为巧0-93) : (3-4):1:(3-5) :100。 [000引其中,正负片制作工艺如下;将聚偏氣己締粘结剂(PVD巧和氮甲基化咯烧酬溶剂 (NM巧按照质量比5 ;95-7 ;93进行混合,用裡电揽拌机揽拌3个小时将其揽拌均匀,再加入 改性镶钻二元和改性磯酸铁裡混合物,继续揽拌5个小时将其揽拌均匀即可。
[0009] 负极片的制作工艺如需;首先将聚偏氣己締粘结剂(PVD巧和氮甲基化咯烧酬溶 剂(NM巧按照质量比5 ;95-7 ;93进行混合,用裡电揽拌机揽拌3个小时将其揽拌均匀,再加 入纳米碳管导电剂(CNT)分散液,继续揽拌1个小时,后加入导电炭黑(Super-巧再揽拌1 个小时,最后加入裡电用炭素(0,加入氮甲基化咯烧酬溶剂(NM巧调节粘度后继续揽拌4 小时即可。
[0010] 本发明采用了上述配方,通过正级片和负极片的配方优化,使软包裡电动力电池 的大倍率充电性能大幅度提升,充电时间大幅度缩短。
【具体实施方式】
[0011] 现结合【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0012] 本发明提供的裡离子二次电池特殊材料配方包括正极片的材料配方和负极片的 材料配方。正极片的材料配方包括活性材料改性镶钻铺二元(LiNixC〇YWi_x_Y〇2)和改性磯酸 铁裡(Li化xRi-xP〇4)混合物(将该混合物记为;(LiNixC〇yWi_x_Y〇2+Li化xRi-xP〇4)),导电炭黑 (Super-P),导电石墨化S-6),聚偏氣己締粘结剂(PVD巧,W及氮甲基化咯烧酬溶剂(NMP); 负极片的材料配方包括活性材料裡电用炭素(C),导电炭黑(Super-P),纳米碳管导电剂 (CNT),聚偏氣己締粘结剂(PVD巧,W及氮甲基化咯烧酬溶剂(NMP)。
[001 引 其中,正极片的配方为(LiNixC0YWi_x_Y02+Li化xRi-xP04) :Super-P:KS-6:PVDF;NMP= 93:3:1:3:100(质量比在 93:3:1:3:100-90:4:1:5:100 之间均可,本发明选取 93:3:1:3:100),LiNixC0YWi_x_Y02:LiFexRi_xP04的质量比为 4:6, 5:5,6:4, 7:3 或者 8:2 中的 任意一种均可,具体的配比可根据用户需求W及电池体积比能量来确定,其中,4:6的配方 安全性更高,但体积比能量相对低一些,8:2的配方体积比能量高一些,但相对安全性弱 一些,但经过多次实验证明,上述配比均能满足现有的行标要求。LiNixC0yWi_x_Y02)的X= 0. 4-0. 8,Y= 0-0. 6,W为Zr,A1,Mg,Mn,Cr其中的任意一种,而在Li化xRi-xP04中X= 0. 5-1, R为化,1肖,111,(:0,化其中的任意一种。具体实施方案如下;先将聚偏氣己締粘结剂任¥0巧 和氮甲基化咯烧酬溶剂(NM巧按照质量比5 ;95-7 ;93进行混合,用裡电揽拌机揽拌3个小 时,再加入改性镶钻二元和改性磯酸铁裡混合物,继续揽拌5个小时即可。
[0014]负极片的材料配方为C:Super-P:CNT:PVDF:NMP= 93:3:1:3:100,0可^为人造石 墨,天然石墨,中间相炭微球,硬碳,软碳,复合石墨等材料中的任意一种。具体实施方案如 下:先将聚偏氣己締粘结剂(PVD巧和氮甲基化咯烧酬溶剂(NM巧按照质量比5 ;95-7 ;93进 行混合,用裡电揽拌机揽拌3个小时,再加入纳米碳管导电剂(CNT)分散液,继续揽拌1个 小时,后加入导电炭黑(Super-巧再揽拌1个小时,最后加入裡电用炭素(C),加入氮甲基化 咯烧酬溶剂(NM巧调节粘度后继续揽拌4小时即可。
[0015] 当前裡电主要正极材料的对比表如下所示:
[0016]
[0017] 当前裡电的主要正极材料中,单纯的钻酸裡克容量(克容量;每克裡电材料含多 少mAh(毫安时)电量,其单位为;mAh/g(毫安时每克))中等,只有140-150mAh/g左右,且 在循环过程中,由于钻的位置容量被其他离子占据,晶体结构容易发生变化;单纯的铁裡材 料,目前克容量只有130mAh/g,但安全性能好,结构稳定;单纯的镶钻二元,克容量高达到 180mAh/g,但安全性较差;单纯的铺酸裡材料,充放电过程中,容易发生歧化反应,晶体结构 不稳定,克容量也低,只有llOmAh/g,但安全性能较好。
[001引而本发明中,其配方采用改性镶钻二元材料,改性镶钻二元材料中LiNixC0Y02本 身具有较高的克容量,而渗杂少量改性元素W起到的抑制了充电过程中材料的相变,从而 提高安全性与大电流充电的性能;磯酸铁裡中本身强的P-0共价键形成离域的S维立体化 学键,使LiFeP04具有很强的热力学和动力学稳定,安全性能较好,结构稳定,在循环过程 中,晶体结构不容易变化,经过R离子渗杂后电子导电性能增加,使得其充放电性能从进一 步增强。总体来说,改型镶钻二元容量可提升配方的容量,改型磯酸铁裡可W兼顾其快速充 电性能与安全性能,使得配方容量达到170-175mAh/g,且兼具5C大电流充电和较好的安全 性能,从而达到20min充90 %成为可能。
[0019] 本发明采用了上述配方,本发明通过正极配方优化,使软包裡电动力电池的大倍 率充电性能大幅度提升,充电时间大幅度缩短。本发明的裡离子二次电池与现有技术的电 池对比如下:
[0020]
[0021] 尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,但所属领域的技术人员应该明 白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式上和细节上可W对 本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种锂离子二次电池,包括正极片和负极片,其中,正极片根据如下配方配置而成: 正极片包括改性镍钴二元(LiNixC0YWmO2)和改性磷酸铁锂(LiFexRgPO4)的混合物、导 电炭黑(Super-P)、导电石墨(KS-6)、聚偏氟乙烯粘结剂(PVDF)和氮甲基吡咯烷酮溶剂 (NMP),改性镍钴二元和改性磷酸铁锂的混合物记为(LiNixC0YWmOfLiFexIVxPO4); (LiNixCoyWH-YOJLiFexR1-XPO4) :Super-P:KS-6:PVDF:NMP的质量比为 (90-93): (3-4):1:(3-5):100 ; W为Zr、Al、Mg、Mn、Ti和Cr中的任意一种; 尺为附、]\%、]\111、(:0,11和〇中的任意一种。2. 根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于:LiNi办鼎+办中的X的选取 区间为[〇. 4-0. 8],Y的选取区间为[0-0. 6]。3. 根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池,其特征在于:LiFeX的选取 区间为[0.5-1]。4. 根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于:LiNiXC0YWmO2 =LiFexIVxPO4 选取4:6、5:5、6:4、7:3、8:2其中的任意一种。5. 根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于:(LiNiXC0YWmOfLiFexIVxPO4 ):5即61-?:1?-6:?¥0卩:匪?的质量比为 93:3:1:3:100〇6. 根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于:负极片包括活性材料锂 电用炭素(C)、导电炭黑(Super-P)、纳米碳管导电剂(CNT)、聚偏氟乙烯粘结剂(PVDF) 和氮甲基吡咯烷酮溶剂(NMP),其配比如下:C:Super-P:CNT:PVDF:NMP的质量比为 (90-93):(3-4):1:(3-5):IOO0
【专利摘要】本发明公开一种锂离子二次电池,包括正极片和负极片,其中,正极片根据如下配方配置而成:正极片包括改性镍钴二元(LiNiXCoYW1-X-YO2)和改性磷酸铁锂(LiFeXR1-XPO4)的混合物、导电炭黑(Super-P)、导电石墨(KS-6)、聚偏氟乙烯粘结剂(PVDF)和氮甲基吡咯烷酮溶剂(NMP),改性镍钴二元和改性磷酸铁锂的混合物记为(LiNiXCoYW1-X-YO2+LiFeXR1-XPO4)。上述材料的配比为:(LiNiXCoYW1-X-YO2+LiFeXR1-XPO4):Super-P:KS-6:PVDF:NMP的质量比为(90-93):(3-4):1:(3-5):100;其中,LiNiXCoYW1-X-YO2:LiFeXR1-XPO4选取4:6、5:5、6:4、7:3、8:2其中的任意一种,LiNiXCoYW1-X-YO2中的X的选取区间为[0.4-0.8],Y的选取区间为[0-0.6],W为Zr、Al、Mg、Mn、Ti和Cr中的任意一种;LiFeXR1-XPO4中X的选取区间为[0.5-1],R为Ni、Mg、Mn、Co,Ti和Cr中的任意一种。
【IPC分类】H01M4/583, H01M4/525, H01M4/58, H01M10/0525
【公开号】CN104900904
【申请号】CN201510269887
【发明人】彭卓, 刘恩新
【申请人】深圳市斯盛能源股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月25日

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