一种耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法，其包括如下步骤：（1）高倍率镍钴锰酸锂、石墨烯/碳纳米复合导电浆料、导电碳黑、聚偏二氟乙烯和氮甲基吡咯烷酮按比例制成浆料，涂在铝箔上面，通过辊压，分切、制片，完成正极片制作；（2）将石墨、碳黑、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶和去离子水按比例制成浆料，涂在铜箔上面，通过辊压，分切、制片，完成负极制作；（3）通过卷绕，封装，烘烤后的卷芯注入一种超低温电池专用电解液，然后封口、陈化、化成和分容，完成超低温型圆柱锂离子电池制作。本案通过正极采用高倍率镍钴锰酸锂，添加导电性能优良的石墨烯导电浆料，利用超低温专用锂离子电池电解液，使得电池低温性能特别优异。

【技术实现步骤摘要】
一种耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法
本专利技术属于锂离子电池制造
，具体涉及一种耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法。
技术介绍
目前，锂离子电池由于具有电压高，体积比能量以及质量比能量密度高、无污染、可循环使用等优点已经广泛应用于手机、笔记本、数码相机，移动电源、平板电脑、电动自行车以及电动汽车等领域，是目前消费类产品首选的能源提供者，同时也是代替石油用在汽车的新能源方案。但是锂离子电池也存在自身的缺陷，低温条件下电池放电容量比常温环境明显降低，特别是在超低温（-40℃）环境下电池容量基本放不出来，导致无法使用的弊端。
技术实现思路
本专利技术提出了一种耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法，通过正极采用高倍率镍钴锰酸锂，同时添加导电性能优良的石墨烯导电浆料，再按照高倍率镍钴锰酸锂：石墨烯导电浆料：导电碳黑：聚偏二氟乙烯的最佳比例完成正极配方，还利用了超低温专用锂离子电池电解液，使得电池在-40℃环境下0.2C放电容量是常温25℃环境下0.2C放电容量的85%，低温性能特别优异。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法，其包括如下步骤：（1）高倍率镍钴锰酸锂、石墨烯/碳纳米复合导电浆料、导电碳黑、聚偏二氟乙烯和氮甲基吡咯烷酮按照（92.5—96.5）：（0.5—5）：（0.5—5）：（1—7）：（150—200）的比例混合配制成浆料，将所述浆料涂覆在铝箔上面，通过辊压，分切、制片，完成正极片的制作；（2）将石墨、碳黑、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶和去离子水按照（92—96）：（0.5—1.5）：（1—1.5）：（1.5—2）：（45—60）的比例混合配制成浆料，将所述浆料涂覆在铜箔上面，通过辊压，分切、制片，完成负极片的制作；（3）然后通过卷绕，封装完成锂离子电池注液前的工序，烘烤后的卷芯注入一种超低温电池专用电解液，然后封口、陈化、化成和分容，完成超低温型圆柱锂离子电池的制作。在本专利技术的耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法中，所述正极片浆料的组分：（1）高倍率镍钴锰酸锂D10粒度为6.7um，D50粒度为11.5um;，D90粒度为19.2um，比表面积为0.26m2/g，振实密度为2.6g/cm3；（2）石墨烯/碳纳米管复合导电浆料参数如下：导电剂固含量为3.9—4.1%，固含量为4.8—5.2%，分散剂含量为0.9-1.1%，细度小于或等于5um，水含量小于或等于1000ppm；（3）高倍率镍钴锰酸锂：石墨烯导电浆料：碳黑：聚偏二氟乙烯的最佳比例为94.5：1.5：2：2。在本专利技术的耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法中，所述电解液的组分：电解液溶质是六氟磷酸锂和四氟硼酸锂，两种材料的质量比例为（7.5~9）：1，溶剂成分是碳酸乙烯酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯以及碳酸亚乙烯酯溶剂，其体积比例为25：40：35：2。在本专利技术的耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法中，封口、陈化、化成和分容的具体步骤：将电池盖帽和壳体封装在一起，接着将电池放入45±5℃环境中进行陈化，电池静置24小时后，进行化成，电池形成均匀的SEI膜，然后通过分容检测电池性能。实施本专利技术的这种耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法，具有以下有益效果：1、正极采用高倍率镍钴锰酸锂，这种镍钴锰酸锂粒度小，比表面积大，镍钴锰酸锂表面锂离子嵌入的孔洞浅，同时孔洞数目多，因此放电时锂离子进入正极的速度快，体现在电池放电性能方面就是可以支持大倍率放电。2、正极添加了石墨烯/碳纳米管复合导电浆料，,这种石墨烯/碳纳米管复合导电浆料导电性好，分散性能优异。3、采用了一种超低温电池特殊用电解液，这种电解液在超低温环境下流动性好，粘性低。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本专利技术的实施例中，高倍率镍钴锰酸锂，D10粒度为6.7um，D50粒度为11.5um;，D90粒度为19.2um，比表面积为0.26m2/g，振实密度为2.6g/cm3，这种镍钴锰酸锂粒度小，比表面积大，镍钴锰酸锂表面锂离子嵌入的孔洞浅，同时孔洞数目多，因此放电时锂离子进入正极的速度快，体现在电池放电性能方面就是可以支持大倍率放电。在本专利技术的实施例中，石墨烯/碳纳米管复合导电浆料，导电剂固含量为3.9—4.1%，固含量为4.8—5.2%，分散剂含量为0.9-1.1%，细度小于或等于5um，水含量小于或等于1000ppm，石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电热性能最强的一种新型纳米材料，加入石墨烯材料，同等体积的电容可扩充5倍以上的容量，而锂离子电极中加入石墨烯则可大幅度提高其导电性能。在本专利技术的实施例中，电解液，溶质成分是六氟磷酸锂和四氟硼酸锂，两种材料的质量比例为（7.5~9）：1，溶剂成分是碳酸乙烯酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯以及碳酸亚乙烯酯溶剂，其体积比例为25：40：35：2，乙酸乙酯作为电解液溶剂降低电解液熔点，乙酸乙酯的熔点为-84℃，极大地提高电解液低温特性，在六氟磷酸锂溶质中添加少量四氟硼酸锂，提高了电解液的低温特性和安全特性，用该电解液制作的锂电池，特别是三元正极体系的锂电池，低温性能好、安全性佳。在本专利技术的实施例中，将高倍率镍钴锰酸锂、石墨烯/碳纳米复合导电浆料、导电碳黑、聚偏二氟乙烯和氮甲基吡咯烷酮按照（92.5—96.5）：（0.5—5）：（0.5—5）：（1—7）：（150—200）的比例混合配制成浆料，然后涂覆在铝箔上面，通过辊压，分切、制片，完成正极片的制作。在本专利技术的实施例中，将石墨、碳黑、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶和去离子水按照（92—96）：（0.5—1.5）：（1—1.5）：（1.5—2）：（45—60）的比例混合配制成浆料，将所述浆料涂覆在铜箔上面，通过辊压，分切、制片，完成负极片的制作。在本专利技术的实施例中，通过卷绕，封装完成锂离子电池注液前的工序，烘烤后的卷芯注入所述电解液，然后封口、陈化、化成和分容，完成超低温型圆柱锂离子电池的制作。在本专利技术的实施例中，高倍率镍钴锰酸锂：石墨烯导电浆料：碳黑：聚偏二氟乙烯的最佳比例为94.5：1.5：2：2。在本专利技术的实施例中，封口、陈化、化成和分容的具体步骤是：将电池盖帽和壳体封装在一起，接着将电池放入45±5℃环境中进行陈化，电池静置24小时后，进行化成，电池形成均匀的SEI膜，然后通过分容检测电池性能。实施例1将高倍率镍钴锰酸锂：石墨烯导电浆料：碳黑：聚偏二氟乙烯按比例94.5：1.5：2：2混合配制成正极浆料，石墨、碳黑、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶和去离子水按比例92：1.5：1.3：1.5：50混合配制成负极浆料，所述六氟磷酸锂和四氟硼酸锂按质量比7.5：1混合配制成溶质，碳酸乙烯酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯以及碳酸亚乙烯酯溶剂按体积比例25：40：35：2混合配制成溶剂，再将所述溶质与溶剂混合得到电解液，结果如下表所示：实施例2将高倍率镍钴锰酸锂：石墨烯导电浆料：碳黑：聚偏二氟乙烯按比例94.5：1.5：2：2混合配制成正极浆料，石墨、碳黑、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶和去离子水按比例95：1：1.2：1.7：48混合配制成负极浆料，所述六氟磷酸锂和四氟硼酸锂按质量比8：1混合配制成溶质，碳酸乙烯酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯以及碳酸亚乙烯酯溶剂按体积比例25：40：35：2混合配制成溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）高倍率镍钴锰酸锂、石墨烯/碳纳米复合导电浆料、导电碳黑、聚偏二氟乙烯和氮甲基吡咯烷酮按照（92.5—96.5）：（0.5—5）：（0.5—5）：（1—7）：（150—200）的比例混合配制成浆料，将所述浆料涂覆在铝箔上面，通过辊压，分切、制片，完成正极片的制作；（2）将石墨、碳黑、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶和去离子水按照（92—96）：（0.5—1.5）：（1—1.5）：（1.5—2）：（45—60）的比例混合配制成浆料，将所述浆料涂覆在铜箔上面，通过辊压，分切、制片，完成负极片的制作；（3）然后通过卷绕，封装完成锂离子电池注液前的工序，烘烤后的卷芯注入一种超低温电池专用电解液，所述电解液溶质组分是六氟磷酸锂和四氟硼酸锂，其质量比为（7 .5~9）：1，溶剂组分是碳酸乙烯酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯以及碳酸亚乙烯酯，其体积比为25：40：35：2，然后封口、陈化、化成和分容，完成超低温型圆柱锂离子电池的制作。

【技术特征摘要】
1.一种耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）高倍率镍钴锰酸锂、石墨烯/碳纳米复合导电浆料、导电碳黑、聚偏二氟乙烯和氮甲基吡咯烷酮按照（92.5—96.5）：（0.5—5）：（0.5—5）：（1—7）：（150—200）的比例混合配制成浆料，将所述浆料涂覆在铝箔上面，通过辊压，分切、制片，完成正极片的制作；（2）将石墨、碳黑、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶和去离子水按照（92—96）：（0.5—1.5）：（1—1.5）：（1.5—2）：（45—60）的比例混合配制成浆料，将所述浆料涂覆在铜箔上面，通过辊压，分切、制片，完成负极片的制作；（3）然后通过卷绕，封装完成锂离子电池注液前的工序，烘烤后的卷芯注入一种超低温电池专用电解液，所述电解液溶质组分是六氟磷酸锂和四氟硼酸锂，其质量比为（7.5~9）：1，溶剂组分是碳酸乙烯酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯以及碳酸亚乙烯酯，其体积比为25：40：35：2，然后封口、陈化、化成和分容，完成超低温型圆柱锂离子电池的制作。2.根据权利要求1所述的耐超低温圆柱锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述正极片的浆料的组分：（1）高倍率镍钴锰酸锂D10粒度为6.7um，D50粒度为11.5um;，D90粒度为19.2um，比表面积为0.26m2/g，振实密度为2.6g/cm3；（2）石...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹晓磊，汪发波，
申请(专利权)人：江西赛特新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36