專利名稱：液態(tài)鋰離子電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池及其制備方法，特征是一種長(zhǎng)壽命液態(tài)鋰 離子電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池已經(jīng)廣泛用于移動(dòng)通訊設(shè)備、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、數(shù) 碼攝影機(jī)等領(lǐng)域。電動(dòng)汽車用動(dòng)力鋰離子電池的研制正在成為鋰離子電池 發(fā)展的主攻方向，與普通的鋰離子電池相比，動(dòng)力鋰離子電池對(duì)電池整體 性能的要求更高，特別是對(duì)電池的壽命提出了更高的要求。通常認(rèn)為，混
聯(lián)電動(dòng)車用鋰離子電池的壽命應(yīng)當(dāng)達(dá)到3000-5000次，從這個(gè)意義上講， 開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽命鋰離子電池，更新電池工藝參數(shù)，使電池的壽命達(dá)到動(dòng)力鋰離 子電池的要求，對(duì)鋰離子電池的發(fā)展具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種長(zhǎng)壽命的液態(tài)鋰離子電池以及制備方法。 該液態(tài)鋰離子電池包括正負(fù)極、包裝體以及電解液，所述正極為集流 體材上涂布活性物質(zhì)UNiaCobMnX)2，其中0.9^^1.1， a+b+c=l，以及導(dǎo)電 劑和粘結(jié)劑的混合物而制成，其涂布物中活性物質(zhì)重量百分比為90%~97% ， 導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的百分含量分別為1.5%~5%，涂布物的干燥厚度為40pm ~120 |im，電極空率為30%~40%;所述負(fù)極為集流體材上涂布活性物質(zhì)球 形石墨、乙炔黑和碳纖維混合導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的混合物而制成，其涂布物 中活性物質(zhì)重量百分比為75%~85%，混合導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的百分含量為 15%~25% ，涂布物的干燥厚度為40pm ~120 pm ，電極空率為35%~35%; 優(yōu)選地，所述正極中導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑的比例為l: 1。 優(yōu)選地，所述負(fù)極中混合導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑的比例為h 5~2: 5。 優(yōu)選地，所述負(fù)極中球形石墨為天然石墨或人工石墨中的一種物質(zhì)或
4兩種的混合物。
優(yōu)選地，所述正極的空率控制為35%。 優(yōu)選地，所述負(fù)極的空率控制為30%。 上述電池的制備步驟包括
(1) 正極制備選取正極活性物質(zhì)；按比例稱取正極活性物質(zhì)、乙炔黑 導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑；均勻分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中形成漿料; 控制漿料的粘度為1200厘泊(C.P.S.);漿料涂布于集流體上，干燥和壓制 制成正極。
(2) 負(fù)極制備按比例稱取負(fù)極活性物質(zhì)球形石墨、乙炔黑、碳纖維以 及粘結(jié)劑；均勻分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中形成漿料；控制 漿料的粘度為1200-1500厘泊(C.P.S.);槳料涂布于集流體上，干燥和壓制 制成負(fù)極。
(3) 整體電池的組裝使用上述制得的正極片、負(fù)極片進(jìn)行組裝和化成 形成電池產(chǎn)品。
優(yōu)選地，所述化成后對(duì)電池進(jìn)行3.3—4.3V間充放電處理。 與普通的鋰離子電池相比，這種電池的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)
(1) 電池極片的性能好，優(yōu)化后電池的正負(fù)電極片不僅導(dǎo)電性能好，而 且機(jī)械性能十分優(yōu)異，電極片韌性和可加工性能好，長(zhǎng)期浸泡在電解液中 穩(wěn)定性不剝離、不膨脹。
(2) 正負(fù)極材料在電池電化學(xué)過(guò)程中相互影響小，正極材料受負(fù)極性能 的影響小，特別是負(fù)極表面的副反應(yīng)小，不會(huì)對(duì)正極片造成酸侵蝕。反之， 負(fù)極材料受正極材料的影響也很小，特別是正極活性物質(zhì)在負(fù)極表面的沉 積受到了明顯的抑制。
(3) 深度化成后，3.3-4.3V間的充放電制度可以避免正極活性物質(zhì)的溶
解和在負(fù)極表面的沉積。(4)電池循環(huán)穩(wěn)定性好，電池壽命顯著提高。


圖1是本發(fā)明制備的液態(tài)鋰離子電池的循環(huán)性能測(cè)試圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專利發(fā)明液態(tài)鋰離子電池及其制備方法作進(jìn)一步 闡述。
以LiCo1/3Ni1/3Mn1/302和天然石墨球分別作為正極和負(fù)極活性物質(zhì)進(jìn)行 研究，其液態(tài)鋰離子電池的具體制備方法包括以下步驟
第一步將20g LiCo^Ni^Mm,302與0.5g聚偏氟乙烯(PVdF沐占結(jié)劑、 0.5g乙炔黑導(dǎo)電劑均勻分散在300g N -甲基吡P各烷酮(NMP )溶劑中制漿。 第二步以每分鐘2000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速無(wú)剪切攪拌，每攪拌5分鐘，中間停 頓10分鐘，高速攪拌時(shí)間不少于1小時(shí)，將漿料充分混合均勻，粘度為1200 C.P.S.左右。
第三步將制得的正極漿料在涂布機(jī)上涂布，電極片的涂布層干燥厚 度控制在70)um，使用滾壓機(jī)將制得的電極片壓制到孔率為35%左右。
第四步將20g天然石墨球與3.75g PVdF、0.5g乙炔黑導(dǎo)電劑和0.75g 碳纖維均勻分散在300g N -甲基吡咯烷酮(NMP )溶劑中制漿。
第五步以每分鐘4000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速高速攪拌，每攪拌10分鐘，中間停 頓10分鐘，高速攪拌時(shí)間不少于2小時(shí)，將整個(gè)漿料充分混合均勻，漿料 的粘度為1200 C.P.S.左右。
第六步將制得的負(fù)極漿料在涂布機(jī)上涂布，電極片的涂布層干燥厚 度控制在60萍，使用滾壓機(jī)將制得的電極片壓制到孔率為30%左右。
第七步使用自制的正極片、負(fù)極片、Celgard2400聚乙稀隔膜和含有 2% VC的LiPF6/EC+DEC (1:2)電解液，在手套箱中組裝扣式電池，控制 負(fù)極片在容量和面積兩方面均比相應(yīng)的正極材料有5%~10%的過(guò)剩。依照扣式電池制造的常用工藝，經(jīng)切割、烘片、組裝、注液和封口壓制后，所 得的電池進(jìn)行化成。
第八步電池的化成制度為使用O.lmA/cm2的電流密度恒電流充、 放電循環(huán)3次，充電截至電壓為4.4V，放電截至電壓為3.0V,完成化成后
對(duì)上述電池進(jìn)行循環(huán)性能測(cè)試，測(cè)試制度為先以1 C的電流密度恒 電流充電至4.3V，然后，電池在4.3V電壓下恒壓充電至電流密度為O.lmA/ cm2,靜置10分鐘，最后以1C的電流密度放電至3.3V，靜置10分鐘，以 這樣的制度反復(fù)循環(huán)。測(cè)試表明，這種方法制備的鋰離子電池的循環(huán)性能 有明顯改善(參考圖1 )，可以看出，本發(fā)明制備的電池經(jīng)3000次循環(huán)后容 量保持率仍在80%以上，電池壽命得到了明顯的提高。這種電池的成功制 作對(duì)發(fā)展長(zhǎng)壽命鋰離子電池具有很好的意義。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的 均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1、一種液態(tài)鋰離子電池，其包括正負(fù)極、包裝體以及電解液，其特征在于，所述正極為集流體材上涂布活性物質(zhì)LixNiaCobMncO2，其中0.9≤x≤1.1，a+b+c＝1，以及導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的混合物而制成，其涂布物中活性物質(zhì)重量百分比為90％～97％，導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的百分含量分別為1.5％～5％，涂布物的干燥厚度為40μm～120μm，電極空率為30％～40％；所述負(fù)極為集流體材上涂布活性物質(zhì)球形石墨、乙炔黑和碳纖維混合導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的混合物而制成，其涂布物中活性物質(zhì)重量百分比為75％～85％，混合導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的百分含量為15％～25％，涂布物的干燥厚度為40μm～120μm，電極空率為35％～35％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述正極中導(dǎo)電 劑與粘結(jié)劑的比例為l: 1。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述負(fù)極中混合 導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑的比例為l: 5~2: 5。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述負(fù)極中球 形石墨為天然石墨或人工石墨中的一種物質(zhì)或兩種的混合物。
5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的液態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述正極的空率 控制為35%。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述負(fù)極的空 率控制為30%。
7、 一種權(quán)利要求l所述液態(tài)鋰離子電池的制備方法，其包括如下步驟(1) 正極制備選取正極活性物質(zhì)；按比例稱取正極活性物質(zhì)、乙炔黑導(dǎo)電 劑和粘結(jié)劑；均勻分散在N-甲基吡P各烷酮(NMP)溶劑中形成槳料；控制漿 料的粘度為1200厘泊(C.P.S.);漿料涂布于集流體上，干燥和壓制制成正極。(2) 負(fù)極制備按比例稱取負(fù)極活性物質(zhì)球形石墨、乙炔黑、碳纖維以及粘結(jié)劑；均勻分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中形成漿料；控制漿料的粘 度為1200 1500厘泊(C.P.S.);漿料涂布于集流體上，干燥和壓制制成負(fù)極。 整體電池的組裝使用上述制得的正極片、負(fù)極片進(jìn)行組裝和化成形成電池產(chǎn)P卩o
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述液態(tài)鋰離子電池的制備方法，其特征在于，所述 化成后對(duì)電池進(jìn)行3.3—4.3V間充放電處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種長(zhǎng)壽命液態(tài)鋰離子電池及其制備方法。該液態(tài)鋰離子電池包括正負(fù)極、包裝體以及電解液，所述正極為集流體材上涂布活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的混合物而制成，涂布物的干燥厚度為40μm～120μm，電極空率為30％～40％；所述負(fù)極為集流體材上涂布活性物質(zhì)球形石墨、乙炔黑和碳纖維混合導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的混合物而制成，涂布物的干燥厚度為40μm～120μm，電極空率為35％～35％。使用本方法制造的鋰離子電池電化學(xué)循環(huán)次數(shù)達(dá)到3000次。
文檔編號(hào)H01M10/36GK101488583SQ200910105418
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月11日
發(fā)明者毛玉華, 覃九三, 鄧永紅, 鄭洪河 申請(qǐng)人:深圳新宙邦科技股份有限公司