一种扣式及软包全电池的制作方法技术

本发明专利技术提供了一种正极富锂材料及其复合物扣式及软包全电池的制作方法，属于锂离子电池技术领域；包括以下步骤：正极极片浆料制备、负极极片浆料的制备、正负极极片制作、扣式全电池制作和软包电池的制作；其中涉及正负极片材料成分配比和负极预锂化的两种方法；本发明专利技术新型正极富锂材料及其复合物的扣式及软包全电池的表现出非常高的库伦效率、大的充放电容量和良好的循环寿命等优异的电化学性能，有利于富锂正极材料的实用化与商业化。

【技术实现步骤摘要】
一种扣式及软包全电池的制作方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种富锂正极材料xLi2MO3·（1-x）LiM’O2及其复合物扣式及软包全电池的制作方法。
技术介绍
电动汽车对电池的要求应动力系统而异，纯电动汽以电池的比能量作主要参考，而混动汽车更倾向使用于电池比功率。目前，动力电池应用体系中，锂离子电池无疑成为首选，其具备的特点有高比能量、高比功率、循环寿命较长且成本较低。为推广和使用新能源汽车，世界各国都纷纷推出一起写新能源汽车发展目标。日本NEDO（TheNewEnergyandIndustrialTechnologyDevelopmentOrganization）在《NEDO下一代汽车用蓄电池技术开发路线图2008》中，明确提出了动力电池三个阶段的发展规划。近期（2008-2015年）规划的目标为能量密度达到150～200Wh/kg的先进锂离子电池，截至目前为止，日本松下公司已经可以量产200Wh/kg的三元锂离子电池，中期（2015-2020年）的开发目标为能量密度达到250Wh/kg以上的革新性锂离子电池，远期（2020-2030年）目标为能量密度密度达到500Wh/kg以上的新体系动力电池。从中长期的发展规划来看，锂离子电池仍是未来很长一段时间内动力电池的主流产品。在过去十年中，锂离子电池在汽车行业逐渐获得成功，作为能量存储设备其具有比能量高，低自放电率和非记忆效应。为了更好地将电池装配在电动汽车（EV）上，引入了不同尺寸的电池。根据不同的装配方法，电池可以被设计成软包、柱状或者方形，而目前对于富锂材料（通式：xLi2MO3·（1-x）LiM’O2）及其复合物全电池制作的研究较少，并且目前研究的富锂材料比容量不足和价格昂贵，基于此背景进行了本专利技术的研究。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术涉及一种富锂正极材料扣式及软包全电池的制作方法；同时，由于本材料在实验室制作全电池用以实现充放电测试存在一定的技术难度，因此针对本材料设计此预锂化方法，用以实现全电池的扣式电池与软包电池的实验，进而促进此种富锂正极材料的实用化与商业化。上述软包电池的制作包括正负极极片制备、扣式全电池制作以及软包全电池制作，其制作方法如下：（1）正极极片浆料制备：将正极材料、导电剂、粘结剂聚偏氟乙烯按一定比例混合；然后使用氮甲基吡咯烷酮调节粘度以利于涂覆，将上述原料混合置入制浆机内，在真空环境内搅拌，取出浆料，即为正极极片浆料；（2）负极极片浆料的制备：将负极材料、导电剂和聚偏氟乙烯按一定比例混合，加入一定量的草酸，然后使用氮甲基吡咯烷酮调节粘度以利于涂覆，将上述原料混合置入制浆机内，在真空环境内搅拌，取出浆料，即为负极极片浆料；（3）正负极极片制备：取出步骤（1）和步骤（2）所述的正负极极片浆料进行涂覆，正极极片浆料采用铝箔作为集流体，负极极片浆料采用铜箔作为集流体；涂覆完毕后置入真空干燥箱进行干燥，干燥完后进行冲片，其中正极极片和负极极片可冲成圆片，或者正极极片和负极极片冲成矩形片；（4）扣式全电池的制备：S1.负极极片预锂化过程：首先进行预锂化的处理，然后进行充放电预锂化，手套箱氩气环境中使用电池模具按照半电池组装步骤进行，在模具内自下而上的叠加顺序分别为：铜片、锂片、隔膜和负极极片，得到半电池模具；S2.扣式全电池组装：将半电池模具放入手套箱，在手套箱氩气环境中取出负极极片，并将此负极极片作为扣式电池负极进行扣式电池组装；（5）软包电池的制备：S1.负极极片预锂化过程：首先在手套箱氩气环境中，将负极极片置于培养皿中，在负极极片表面浸润电解液，使用宽于负极极片矩形锂片覆盖于负极极片之上，静置后，取下负极极片，此负极极片为预锂化完成负极极片；S2.软包电池的制作：将冲好的正极极片置于手套箱氩气环境中，将正极极片与负极极片对齐叠好，在中间夹一层隔膜，使用终止胶带将四边固定，将叠好的极片放入铝塑膜袋中，滴加电压电解液，浸润极片，并将滴加完电解液的电池置于真空封口机上进行封口，封口完毕取出，静置后，将该软包电池用夹板夹住正负极极片，使用小电流进行充放电循环后将电池取下在穿刺封口机上进行放气封袋处理，此时软包电池进行正常充放电循环，完成软包电池的制作。优选的，步骤（1）所述的正极材料、导电剂和聚偏氟乙烯质量比例为85%~91%：3.5%~6.5%：3.5%~11.5%。优选的，步骤（1）所述的正极材料为单一富锂材料、富锂材料/碳复合物、富锂材料/金属离子掺杂复合物、富锂材料/非金属复合物或富锂材料/导电聚合物复合物。优选的，所述的单一富锂材料包括：满足化学表达式xLi2MO3•(1-x)LiM’O2(0＜x＜1，M为Mn、Ti、Zr之一或任意组合，M’为Mn、Ni、Co之一或任意组合)的一种或多种材料的组合；优选的，所述的富锂材料/碳复合物中的碳包括微孔超导碳黑、多孔导电碳黑、有序介孔碳、多孔碳、碳纳米纤维、氧化石墨烯、石墨烯的碳材料中的一种或者几种；优选的，所述的富锂材料/金属离子掺杂复合物中掺杂的离子至少包括：Ni2+，Ni+，Pd2+，Pd+，Pt+，Cu2+，Cu+，Ag+，Au+，Zn2+，Cd2+，Hg2+，Al3+，Ga3+，Mg2+，Ti4+，Zr4+，Hf4+，V4+，V3+，V2+，Ta3+，Cr3+，Mo3+，W3+，Mn2+，Mn3+，Re3+，Re2+，Fe3+，Fe2+，Ru3+，Os3+,，Os2+,，Co3+，Co2+，Rh2+，Rh+，Ir2+，Ir+，In3+，K2+，Ca2+，Sr2+，Ba2+，Sc3+，Y3+，Ln3+，Si4+，Si2+，Ge4+，Ge2+，Sn4+，Sn2+，Pb4+，Pb2+中的一种或几种的混合，其中Ln3+表示镧系元素离子：包括La3+，Ce3+，Pr3+，Nd3+，Sm3+，Eu3+，Gd3+，Tb3+，Dy3+，Ho3+，Er3+，Tm3+，Yb3+，Lu3+的一种或几种的混合；优选的，所述的富锂材料/非金属复合物中的非金属物质至少包括：Co3(PO4)2，LiCoPO4，AlPO4，AlF3，SiO2，ZnO，CeF3，Li3VO8，TiO2，Al2O3，RuO2，CeO2，ZrO2，MnOx，V2O5，Li4Mn5O12中的一种或者几种的混合；优选的，所述的富锂材料/导电聚合物复合物中的导电聚合物至少包括：聚噻吩、聚苯胺、聚（3,4-乙烯二氧噻吩）/聚苯乙烯磺酸、聚吡咯导电聚合物中的一种或者多种的混合。优选的，步骤（2）中所述的负极材料、导电剂和PVDF的质量比例为86%~92%：3.5~5.5%：2.5~10.5%，所述草酸与负极极片材料的质量比为0.5~5：10；所述的导电剂包括XPB565和SFG6，B565：SFG6的质量比为1:3；所述的人造石墨比富锂正极材料或其复合物质量重1%~3%。优选的，所述负极材料为软碳、硬碳、石墨、无定形碳、钛酸锂、硅碳复合物、锡碳合金中的一种或多种的混合。优选的，步骤（3）所述的铝箔厚度为0.014~0.018mm；所述的铜箔厚度为0.006~0.012mm；所述负极极片浆料的容量超出正极极片浆料容量的10%~40%。优选的，步骤（4）的S1中所述预锂化的方法为：在手套箱氩气操作环境中，先本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全电池用正负极极片的制作方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）正极极片浆料制备：将正极材料、导电剂、粘结剂聚偏氟乙烯按一定比例混合；然后使用氮甲基吡咯烷酮调节粘度以利于涂覆，将上述原料混合置入制浆机内，在真空环境内搅拌，取出浆料，即为正极极片浆料；（2）负极极片浆料的制备：将负极材料、导电剂和聚偏氟乙烯按一定比例混合，加入一定量的草酸，然后使用氮甲基吡咯烷酮调节粘度以利于涂覆，将上述原料混合置入制浆机内，在真空环境内搅拌，取出浆料，即为负极极片浆料；（3）正负极极片制备：取出步骤（1）和步骤（2）所述的正负极极片浆料进行涂覆，正极极片浆料采用铝箔作为集流体，负极极片浆料采用铜箔作为集流体；涂覆完毕后置入真空干燥箱进行干燥，干燥完后进行冲片，其中正极极片和负极极片可冲成圆片，或者正极极片和负极极片冲成矩形片。

【技术特征摘要】
1.一种全电池用正负极极片的制作方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）正极极片浆料制备：将正极材料、导电剂、粘结剂聚偏氟乙烯按一定比例混合；然后使用氮甲基吡咯烷酮调节粘度以利于涂覆，将上述原料混合置入制浆机内，在真空环境内搅拌，取出浆料，即为正极极片浆料；（2）负极极片浆料的制备：将负极材料、导电剂和聚偏氟乙烯按一定比例混合，加入一定量的草酸，然后使用氮甲基吡咯烷酮调节粘度以利于涂覆，将上述原料混合置入制浆机内，在真空环境内搅拌，取出浆料，即为负极极片浆料；（3）正负极极片制备：取出步骤（1）和步骤（2）所述的正负极极片浆料进行涂覆，正极极片浆料采用铝箔作为集流体，负极极片浆料采用铜箔作为集流体；涂覆完毕后置入真空干燥箱进行干燥，干燥完后进行冲片，其中正极极片和负极极片可冲成圆片，或者正极极片和负极极片冲成矩形片。2.根据权利要求1所述的一种全电池用正负极极片的制作方法，其特征在于，步骤（1）所述的正极材料、导电剂和聚偏氟乙烯质量比为85%~91%：3.5%~6.5%：3.5%~11.5%。3.根据权利要求1所述的一种全电池用正负极极片的制作方法，其特征在于，步骤（1）所述的正极材料为单一富锂材料、富锂材料/碳复合物、富锂材料/金属离子掺杂复合物、富锂材料/非金属复合物或富锂材料/导电聚合物复合物。4.根据权利要求3所述的一种全电池用正负极极片的制作方法，其特征在于，所述的单一富锂材料包括：满足化学表达式xLi2MO3•(1-x)LiM’O2(0＜x＜1，M为Mn、Ti、Zr之一或任意组合，M’为Mn、Ni、Co之一或任意组合)的一种或多种材料的组合；所述的富锂材料/碳复合物中的碳包括微孔超导碳黑、多孔导电碳黑、有序介孔碳、多孔碳、碳纳米纤维、氧化石墨烯、石墨烯的碳材料中的一种或者几种组合；所述的富锂材料/金属离子掺杂复合物中掺杂的离子至少包括：Ni2+，Ni+，Pd2+，Pd+，Pt+，Cu2+，Cu+，Ag+，Au+，Zn2+，Cd2+，Hg2+，Al3+，Ga3+，Mg2+，Ti4+，Zr4+，Hf4+，V4+，V3+，V2+，Ta3+，Cr3+，Mo3+，W3+，Mn2+，Mn3+，Re3+，Re2+，Fe3+，Fe2+，Ru3+，Os3+,，Os2+,，Co3+，Co2+，Rh2+，Rh+，Ir2+，Ir+，In3+，K2+，Ca2+，Sr2+，Ba2+，Sc3+，Y3+，Ln3+，Si4+，Si2+，Ge4+，Ge2+，Sn4+，Sn2+，Pb4+，Pb2+中的一种或几种的混合，其中Ln3+表示镧系元素离子：包括La3+，Ce3+，Pr3+，Nd3+，Sm3+，Eu3+，Gd3+，Tb3+，Dy3+，Ho3+，Er3+，Tm3+，Yb3+，Lu3+的一种或几种的混合；所述的富锂材料/非金属复合物中的非金属物质至少包括：Co3(PO4)2，LiCoPO4，AlPO4，AlF3，SiO2，Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗欢欢，刘成洋，陈彪，孙浩瀚，王亚平，陈龙，江浩斌，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32