一种快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏及制作方法技术

技术编号:18500072 阅读:33 留言:0更新日期:2018-07-21 21:39
本发明专利技术公开了一种快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏,按重量比计算,包括55‑75的活性物质C、20.5‑36的活性物质D、1‑2的增稠剂、2‑4的导电剂C和1.5‑3的粘结剂B;其中活性物质C为人造石墨或中间相碳微球;活性物质D为软碳或硬碳;导电剂C为Super‑P;增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC;粘结剂B为丁苯橡胶SBR或者聚苯乙烯‑丙烯酸酯。采用本发明专利技术的锂离子电池可以满足高功率快充快放,使用寿命长;可以满足30C的持续充放电,30C恒流充电容量比例可以达到1C容量的70%以上,30C放电比例可以达到1C容量的90%以上,比传统功率型锂离子电池充电方面提升20%以上,放电方面提升10%以上。

A negative charge paste for fast charging fast release type high power lithium ion battery and its making method

The invention discloses a kind of negative electrode paste of fast charging high power lithium ion battery, which is calculated by weight ratio, including 55 active substances C, 20.5 B 36 active substance D, 1 thickener 2 thickener, 2 conductive agent C and 1.5 3 binder B; the active substance C is artificial graphite or mesophase carbon microsphere; active substance D It is soft carbon or hard carbon; conductive agent C is Super P; thickener is carboxymethyl cellulose sodium CMC; binder B is styrene butadiene rubber SBR or polystyrene acrylate. The lithium ion battery can satisfy the high power, fast charging, fast charging, long service life, and can satisfy the continuous charge and discharge of 30C. The proportion of 30C constant current charge capacity can reach more than 70% of the capacity of 1C, and the proportion of 30C discharge can reach more than 90% of 1C capacity, and 20% higher than that of traditional power type lithium ion battery. The discharge increased by more than 10%.

【技术实现步骤摘要】
一种快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏及制作方法
本专利技术属于锂离子电池制备
,涉及一种快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏及制作方法。
技术介绍
锂离子二次电池如今已成为主流的化学电源,广泛应用于绝大部分移动终端设备以及新能源汽车等领域,相较于镍氢镍镉铅酸电池它具有工作电压高、比能量高和循环寿命长等优点。近几年,随着电动工具,无人机、航模、新能源汽车的快速发展,尤其随着锂离子电池在HEV混合动力车、12V/48V车载启停系统的批量应用,对锂离子二次电池的充电和放电功率提出的要求越来越高,一般都需要满足30-40C倍率充放电要求,但是目前商品化锂离子电池很难满足这种大功率充放电要求。车载动力型锂离子电池更是需要面临三个方面的基本需求:一是长寿命,质保期一般要求为5-8年或者8-10万公里,但是锂离子电池在循环的充放电过程中,电池极化会不断增加,导致电池寿命达不到使用要求。第二个是高功率,但是锂离子电池在大电流充放电情况下会导致电池极化增加,电池产热严重,从而造成副反应增加,继而造成电池容量衰减,导致电池的功率不能达到使用要求。第三个是宽温程,需要满足-20℃-60℃工作范围的要求,但是锂离子电池在低温条件下极化会显著增加,导致析锂和容量的衰减,使其在低温条件下不能使用。所以车载动力锂电池首要解决的问题是如何在高倍率和低温等条件下,最大限度的降低电池的极化。电池极化从类别来说包含三类,第一类是欧姆极化,第二类是电化学反应极化,第三类是浓差极化。这三类极化中最难平衡解决的是后两者,电化学反应极化主要涉及到材料体系的交换电流密度、电荷转移阻抗、电化学反应面积以及电化学反应活化能。浓差极化主要包括固相浓差极化和液相浓差极化。固相浓差极化主要涉及材料迁移扩散系数和锂离子迁移扩散路径。液相浓差极化主要涉及材料比表面积、材料极片孔隙率、隔膜的孔径大小和孔隙分布、孔隙率和透气度、电解液的电导率、粘度等等。设计一款性能优良的快充快放高功率锂离子电池,需要保证锂离子和电子在整个电化学体系中迁移扩散的速度以及两者之间电荷平衡。传统功率型锂离子电池比较容易满足大倍率持续或者脉冲放电,但是在大倍率持续充电或者脉冲充电,锂离子电池很容易析锂,导致电池不可逆容量损失,甚至局部锂枝晶产生内短路并由此导致电池发生热失控问题,这种问题在低温条件下表现的尤为显著。因此,研究开发一款既能满足大倍率持续或者脉冲放电,又很好地完成在大倍率持续充电或者脉冲充电的具备高功率快充快放的动力锂离子电池具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是解决现有技术中存在的上述问题,提供一种快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏,采用该负极涂膏的锂离子电池可以满足高功率快充快放,且使用寿命长。为实现本专利技术的目的,本专利技术的技术解决方案是:一种快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏,按重量比计算,包括55-75的活性物质C、20.5-36的活性物质D、1-2的增稠剂、2-4的导电剂C和1.5-3的粘结剂B;其中活性物质C为人造石墨或中间相碳微球;活性物质D为软碳或硬碳;导电剂C为Super-P;增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC;粘结剂B为丁苯橡胶SBR或者聚苯乙烯-丙烯酸酯。优选地,所述的活性物质C粒度分布D50为4-11μm,比表面积BET为1.1-5m2/g;活性物质D的粒度分布D50为4-15μm,比表面积BET为1.5-8m2/g。优选地,所述的活性物质C为人造石墨时,人造石墨制作原料为煤系冶金焦或煤系沥青焦;所述人造石墨微观结构表面包覆有硬碳材料。一种上述所述快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏的制作方法,制作时使用的溶剂为去离子水,其包括以下步骤:A、将所述量的活性物质C、活性物质D、增稠剂和导电剂C在干式粉体强力混合机预混5-15min,得到负极粉体混合物;B、将负极粉体转移至双行星搅拌机中,控制双行星搅拌机公转速度10-15转/min,分散速度150-400转/min,加料时间5-10min;C、首先将重量为负极粉体混合物总重量的22-27%的去离子水加入到所述的负极粉体混合物中,控制双行星搅拌机公转速度25-35转/min,分散速度20-50转/min,搅拌润湿时间为35-45min;D、再加入重量为负极粉体混合物总重量的15-20%的去离子水,控制双行星搅拌机公转速度40-50转/min,分散速度800-1200转/min,高粘度搅拌时间为55-65min;E、最后加入重量为负极粉体混合物总重量的10-15%的去离子水,控制双行星搅拌机公转速度50-60转/min,分散速度1500-2000转/min,稀释均质60-70min后,加入所述量的粘结剂继续再次在此速度下搅拌35-45min后抽真空脱气泡得到负极涂膏。本专利技术与现有技术比较具有以下积极效果:1、负极涂膏中通过搭配两种不同类型、不同粒度分布的活性物质,不仅可以实现材料颗粒间孔隙的充分利用,从而提高电极的振实密度和压实密度,进一步提高了浆料的加工能力和电池的能量密度。2、负极涂膏采用非石墨体系掺杂,一方面由于其结构刚性,在辊压工序后,极片受到外力压缩,非石墨体系不仅在负极表面,同时在负极内部均能够提供刚性空间支撑,这样不仅有利于降低电解液和负极极片表面接触角从而提高吸液速度,而且提高了电池片内部的保液量,进一步增加了锂离子扩散的通道,提高了锂离子扩散速率。另一方面,由于非石墨体系的层间距要大于锂离子半径,这使得在倍率充电过程中锂离子更容易嵌入负极活性物质中,降低了锂离子液相和固相中的扩散极化,从而避免纯石墨体系中负极充电析锂的风险。3、负极涂膏活性物质C选用包覆型煤系人造石墨,不仅可以有效降低电化学反应极化和扩散极化,而且由于内部结构的稳定性,可以提高电池的长期工作可靠性。总之,采用本专利技术负极涂膏的锂离子电池可以满足高功率快充快放,且使用寿命长;可以满足30C的持续充放电,30C恒流充电容量比例可以达到1C容量的70%以上,30C放电比例可以达到1C容量的90%以上,比传统功率型锂离子电池充电方面提升20%以上,放电方面提升10%以上。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的描述。实施例1:一种快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏,按重量比计算,包括60的人造石墨、34的软碳、1的羧甲基纤维素钠CMC、3的Super-P和2的丁苯橡胶SBR。所述的人造石墨制作原料为煤系冶金焦,微观结构表面包覆有硬碳材料。优选地,人造石墨的粒度分布D50为5.5μm,比表面积BET为2.1m2/g。优选地,软碳的粒度分布D50为13μm,比表面积BET为2.9m2/g。上述所述快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏的制作方法,制作时使用的溶剂为去离子水,其包括以下步骤:A、将所述量的人造石墨、软碳、羧甲基纤维素钠CMC和Super-P在干式粉体强力混合机预混5-15min,得到负极粉体混合物。B、将负极粉体转移至双行星搅拌机中,控制双行星搅拌机公转速度10-15转/min,分散速度150-400转/min,加料时间5-10min。C、首先将重量为负极粉体混合物总重量的22-27%的去离子水加入到所述的负极粉体混合物中,控制双行星搅拌机公转速度25-35转/min,分散速度20-50转/min本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏,其特征在于:按重量比计算,包括55‑75的活性物质C、20.5‑36的活性物质D、1‑2的增稠剂、2‑4的导电剂C和1.5‑3的粘结剂B;其中活性物质C为人造石墨或中间相碳微球;活性物质D为软碳或硬碳;导电剂C为Super‑P;增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC;粘结剂B为丁苯橡胶SBR或者聚苯乙烯‑丙烯酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏,其特征在于:按重量比计算,包括55-75的活性物质C、20.5-36的活性物质D、1-2的增稠剂、2-4的导电剂C和1.5-3的粘结剂B;其中活性物质C为人造石墨或中间相碳微球;活性物质D为软碳或硬碳;导电剂C为Super-P;增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC;粘结剂B为丁苯橡胶SBR或者聚苯乙烯-丙烯酸酯。2.根据权利要求1所述的快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏,其特征在于:所述的活性物质C粒度分布D50为4-11μm,比表面积BET为1.1-5m2/g;活性物质D的粒度分布D50为4-15μm,比表面积BET为1.5-8m2/g。3.根据权利要求1或2所述的快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏,其特征在于:所述的活性物质C为人造石墨时,人造石墨制作原料为煤系冶金焦或煤系沥青焦;所述人造石墨微观结构表面包覆有硬碳材料。4.一种权利要求1-3中其中一项所述的快充快放型高功率锂离子电池的负极涂膏的制作方法,其包括以下步骤:A、将...

【专利技术属性】
技术研发人员:石琛嵇雷国海鹏刘双合杨淑娟顾志华韩小勇
申请(专利权)人:风帆有限责任公司
类型:发明
国别省市:河北,13

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