一种三元锂离子电池制造技术

技术编号:18866440 阅读:11 留言:0更新日期:2018-09-05 16:54
本发明专利技术提供一种三元锂离子电池,包括正极片、负极片、隔膜及电解液;所述正极片、隔膜、负极片经卷绕、注入电解液后,装配成三元锂离子电池;所述正极片包括正极集流体及正极浆料,正极浆料中各成分的质量百分比为:三元材料95~97%,正极导电剂1~2%,PVDF2~3%;所述三元材料为单晶三元材料;正极导电剂包括碳纳米管和导电炭黑;所述负极片包括负极集流体及负极浆料,负极浆料中各成分的质量百分比为:负极活性材料90~97%,负极导电剂1~2%,CMC1~2%,SBR1~2%;负极活性材料为一次颗粒与二次颗粒复配的复合石墨;所述负极导电剂包括碳纳米管和导电炭黑。本发明专利技术提供的三元锂离子电池,提高了循环性能,容量高且循环性能优异,安全性高。

【技术实现步骤摘要】
一种三元锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
,尤其涉及一种三元锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池的能量密度与正极材料的关系密不可分。目前,商业化的正极材料主要为LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4及三元材料LiMO2(NCM),前三者的克容量均小于150mAh/g,并且钴酸锂的价格较贵;三元材料随着镍含量的增加,克容量可达150~200mAh/g,且相对钴酸锂,价格便宜。传统应用的三元材料为由一次粒子组成的二次球颗粒或团聚体,辊压的过程中容易变形,破碎成粒径较小的一次粒子,影响了正极活性物质与粘结剂、导电剂的接触,进而影响了导电电子及锂离子的传输,降低了三元材料的导电性,导致循环性能和极片压实密度降低。鉴于此,实有必要提供一种新型的三元锂离子电池以克服以上缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种避免锟压时大颗粒破碎、提高压实密度、降低材料与电解液副反应、提高了循环性能、导电性能高、有效抑制电解液分解、提高导电电子及锂离子的传输、电池的容量高、安全性高的三元锂离子电池。为了实现上述目的,本专利技术提供一种三元锂离子电池,包括正极片、负极片、隔膜及电解液;所述正极片、隔膜、负极片经卷绕、注入电解液后,装配成三元锂离子电池;所述正极片包括正极集流体及涂布于所述正极集流体上的正极浆料,所述正极浆料中各成分的质量百分比为:三元材料95~97%,正极导电剂1~2%,PVDF2~3%;所述三元材料为单晶三元材料;所述正极导电剂包括碳纳米管和导电炭黑;所述负极片包括负极集流体及涂布于所述负极集流体上的负极浆料,所述负极浆料中各成分的质量百分比为:负极活性材料90~97%,负极导电剂1~2%,CMC1~2%,SBR1~2%;所述负极活性材料为一次颗粒与二次颗粒复配的复合石墨;所述负极导电剂包括碳纳米管和导电炭黑。在一个优选实施方式中,所述正极导电剂中的碳纳米管与导电炭黑的质量比为1:(1~2),所述负极导电剂中的碳纳米管与导电炭黑的质量比为1:(2~4)。在一个优选实施方式中,所述负极活性材料中的一次颗粒和二次颗粒的质量比为(2:8)~(6:4)。在一个优选实施方式中,所述隔膜的透气度为60~200sec/100ml,所述隔膜的厚度为12um。在一个优选实施方式中,所述隔膜包括PE基体及涂覆于PE基体两侧的陶瓷层,所述陶瓷层的厚度为2um。在一个优选实施方式中,所述电解液包括溶质、溶剂及添加剂;所述溶质为LiPF6,所述溶剂为体积比EC:DMC=1:2,所述添加剂为TMSB及MMDS,所述LiPF6的浓度为1mol/L。在一个优选实施方式中,所述TMSB占所述电解液的质量分数为0.5%,所述MMDS占所述电解液的质量分数为0.5%。在一个优选实施方式中,所述正极浆料涂布于正极集流体上的涂布密度为280~450g/m2;正极浆料涂布后进行辊压的压实密度为3.5~3.8g/cm3。在一个优选实施方式中,所述负极浆料涂布于负极集流体上的涂布密度为140~300g/m2;负极浆料涂布后进行辊压的压实密度为1.4~1.7g/cm3。在一个优选实施方式中,所述正极集流体为铝箔,所述负极集流体为铜箔。相比于现有技术,本专利技术提供的三元锂离子电池,避免了锟压时大颗粒破碎,提高了压实密度,降低了材料与电解液副反应,提高了循环性能;正极片及负极片的导电性能高,有效了抑制电解液分解,提高了导电电子及锂离子的传输,电池的容量高且循环性能优异,安全性高。【附图说明】图1为本专利技术提供的实施例1及实施例2所对应的三元锂离子电池的充放电曲线图;图2为本专利技术提供的实施例1及实施例2所对应的三元锂离子电池的循环曲线图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白,以下结合附图和具体实施方式,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是,本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术,并不是为了限定本专利技术。本专利技术提供一种三元锂离子电池,包括正极片、负极片、隔膜及电解液;所述正极片、隔膜、负极片经卷绕、注入电解液后,装配成三元锂离子电池。所述正极片包括正极集流体及涂布于所述正极集流体上的正极浆料,所述正极浆料中各成分的质量百分比为:三元材料95~97%,正极导电剂1~2%,PVDF(聚偏氟乙烯)2~3%;所述三元材料为单晶三元材料,由单独的一个晶体组成,单晶颗粒一次粒子粒径较大,避免了辊压时颗粒破碎,辊压后单晶三元材料一次颗粒间仍然接触良好,循环性能良好;所述正极导电剂包括碳纳米管(CNT)和导电炭黑(SP),所述正极导电剂中的碳纳米管与导电炭黑的质量比为1:(1~2)。具体的,所述正极浆料涂布于所述正极集流体的两面,且所述正极浆料涂布于正极集流体上的涂布密度为280~450g/m2;正极浆料涂布后进行辊压的压实密度为3.5~3.8g/cm3,所述正极集流体为铝箔。所述负极片包括负极集流体及涂布于所述负极集流体上的负极浆料,所述负极浆料中各成分的质量百分比为:负极活性材料90~97%,负极导电剂1~2%,CMC(羧甲基纤维素钠)1~2%,SBR(丁苯橡胶)1~2%;所述负极活性材料为一次颗粒与二次颗粒复配的复合石墨,所述负极活性材料中的一次颗粒和二次颗粒的质量比为(2:8)~(6:4);所述负极导电剂包括碳纳米管和导电炭黑,所述负极导电剂中的碳纳米管与导电炭黑的质量比为1:(2~4)。具体的,所述负极浆料涂布于所述负极集流体的两面,且所述负极浆料涂布于负极集流体上的涂布密度为140~300g/m2;负极浆料涂布后进行辊压的压实密度为1.4~1.7g/cm3,所述负极集流体为铜箔。所述隔膜的透气度为60~200sec/100ml,所述隔膜的厚度为12um。具体的,所述隔膜包括PE(聚乙烯)基体及涂覆于PE基体两侧的陶瓷层,所述陶瓷层的厚度为2um,双面陶瓷PE隔膜,能够进一步改善高容三元锂离子电池的安全性能。所述电解液为耐高压电解液,包括溶质、溶剂及添加剂;所述溶质为LiPF6,所述溶剂为体积比EC(碳酸乙烯酯):DMC(碳酸二甲酯)=1:2,所述添加剂为TMSB(3-三甲基-硅烷硼酸酯)及MMDS(甲烷二磺酸亚甲酯),所述LiPF6的浓度为1mol/L。具体的,所述TMSB占所述电解液的质量分数为0.5%,所述MMDS占所述电解液的质量分数为0.5%。TMSB的氧化电位在5V(vs.Li+/Li),低于电解液的氧化电位,所以,在高电压下TMSB首先被氧化而在材料表面形成表面膜,能够有效地抑制了电解液分解;当电压窗口在3.0~4.4V时,使用添加0.5%TMSB的电解液的电池循环更加稳定,1C循环后容量保持率较高,并且,在同样的电位窗口,MMDS的添加对电池循环性能亦有提高。实施例1:(1)正极片的制作:将单晶三元材料、碳纳米管、导电炭黑和PVDF按照95.5:0.5:1:3的质量比加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)中配制正极浆料,然后将正极浆料涂布至铝箔上,依次经过干燥、辊压、分切及制片得到含1个极耳的正极片;其中,控制涂布时,正极片极片双面涂布密度为400g/m2,辊压时,正极片的压实密度为3.5g/cm3;(2)负极片的制作:将复合石墨、碳纳米管、导电炭黑、CMC和SBR按照96:0.2:0.8:1:2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三元锂离子电池,其特征在于:包括正极片、负极片、隔膜及电解液;所述正极片、隔膜、负极片经卷绕、注入电解液后,装配成三元锂离子电池;所述正极片包括正极集流体及涂布于所述正极集流体上的正极浆料,所述正极浆料中各成分的质量百分比为:三元材料95~97%,正极导电剂1~2%,PVDF2~3%;所述三元材料为单晶三元材料;所述正极导电剂包括碳纳米管和导电炭黑;所述负极片包括负极集流体及涂布于所述负极集流体上的负极浆料,所述负极浆料中各成分的质量百分比为:负极活性材料90~97%,负极导电剂1~2%,CMC1~2%,SBR1~2%;所述负极活性材料为一次颗粒与二次颗粒复配的复合石墨;所述负极导电剂包括碳纳米管和导电炭黑。

【技术特征摘要】
1.一种三元锂离子电池,其特征在于:包括正极片、负极片、隔膜及电解液;所述正极片、隔膜、负极片经卷绕、注入电解液后,装配成三元锂离子电池;所述正极片包括正极集流体及涂布于所述正极集流体上的正极浆料,所述正极浆料中各成分的质量百分比为:三元材料95~97%,正极导电剂1~2%,PVDF2~3%;所述三元材料为单晶三元材料;所述正极导电剂包括碳纳米管和导电炭黑;所述负极片包括负极集流体及涂布于所述负极集流体上的负极浆料,所述负极浆料中各成分的质量百分比为:负极活性材料90~97%,负极导电剂1~2%,CMC1~2%,SBR1~2%;所述负极活性材料为一次颗粒与二次颗粒复配的复合石墨;所述负极导电剂包括碳纳米管和导电炭黑。2.如权利要求1所述的三元锂离子电池,其特征在于:所述正极导电剂中的碳纳米管与导电炭黑的质量比为1:(1~2),所述负极导电剂中的碳纳米管与导电炭黑的质量比为1:(2~4)。3.如权利要求2所述的三元锂离子电池,其特征在于:所述负极活性材料中的一次颗粒和二次颗粒的质量比为(2:8)~(6:4)。4.如权利要求3所述的三元锂离子电池,其特征在于:所述隔膜的透气度...

【专利技术属性】
技术研发人员:钟莎莎王振峰邓昌源许辉李金林李路伟
申请(专利权)人:深圳市沃特玛电池有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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