本发明专利技术公开了一种可实现快速充放电的石墨烯磷酸铁锂锂离子电池及其制造方法，属于可重复使用的磷酸铁锂锂离子二次电池技术领域。本发明专利技术它以在正极浆料中加入不同比例的油性石墨烯浆料取代导电剂SP作为电池阴极；以在负极石墨类材料中加入不同比例的水性石墨烯浆料取代导电剂SP作为电池阳极，以将正负极浆料涂敷在正负极箔材之上，通过涂布机高温烘烤、辊压、模切等工序制作成正负极极片，以多孔PP和PE为隔膜，以EC、DMC、EMC混合物为电解液，以1.0～1.4摩尔/升LIPF6为电解质，使用金属罐、塑胶外壳或者铝塑膜作为外壳做成电池。添加石墨烯的电池显著的降低了电池的内阻，提高了电池倍率充放电性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可重复使用的磷酸铁锂锂离子二次电池
，特别涉及一种可实现快速充放电的石墨烯磷酸铁锂锂离子电池及其制造方法。
技术介绍
以动力蓄电池为能源的电动汽车被认为是21世纪的绿色工程，电动汽车在各国政府的重视与支持下，经历了数十年的开发和研究，已日臻完善，然而，传统的常规充电时间过长（6～8H),快速充电技术至今仍未能完全解决，这严重地制约着电动汽车的发展。电动汽车用动力电池与一般电池不同，它以较长时间中等电流持续放电为主，间或以大电流放电，用于启动、加速、或爬坡，一般来说，电动汽车用蓄电池多工作在深度充放电工作状态，因此，对电动汽车用动力电池的快速充放电性能，也提出了不同于常规电池的要求。根据蓄电池的基本常识，要实现快速充电必然充电电流要相当大，而在传统观念上蓄电池是不适宜用大电流充电，否则会对蓄电池有损害，缩短蓄电池的使用寿命，这就是快速充电的推广与蓄电池充电的传统观念之间的矛盾。
技术实现思路
为了解决磷酸铁锂锂离子电池快速充放电的局限性，缩短充电时间，提高充放电效率，本专利技术提供了一种可实现快速充放电的石墨烯磷酸铁锂锂离子电池及其制造方法。本专利技术的技术方案为：一种可实现快速充放电的石墨烯磷酸铁锂锂离子电池及其制造方法，其特征在于：它包括如下制造步骤：（1）正极材料烘烤将正极材料与粘结剂放入真空烘箱抽真空烘烤，烘烤温度100～120℃，烘烤时间不少于4小时；（2）制作正极溶液首先将PVDF和NMP进行混合，配置成2～8%的溶液，采用高速分散机混合，使用公转30～50rpm速度，自转使用3000～4000rpm速度搅拌2～3小时，加入导电剂、石墨烯浆料，公转速度30～50rpm，自转3000～4000rpm进行2小时以上的分散；加入磷酸铁锂正极材料，公转速度30～50rpm，自转3000～4000rpm的速度搅拌1～3小时，再加入溶剂NMP调整溶液的粘度；最终溶液的比例为正极活性物质所述的正极活性物质、粘结剂、导电剂（sp、ks6）、石墨烯的重量份比为85～95:2～5:0～4:0.5～2:0.2～3，正极浆料固含量为45～55%；粘度5500～6500mPaS；（3）制作负极溶液首先将CMC和水进行混合，配置成0.2～3%的溶液，采用高速分散机混合，使用公转30～50rpm速度，自转使用3000～4000rpm速度搅拌1.5～3小时；加入导电剂，使用公转30～50rpm速度，自转使用3000～4000rpm速度搅拌2～3小时；加入石墨粉，使用公转30～50rpm速度，自转使用3000～4000rpm速度搅拌2～3小时；加入SBR搅拌0.5小时以上；再加入水调整溶液的粘度；最终溶液的比例为负极活性物质、CMC、导电剂（sp）、SBR、石墨烯的重量份比为85～95:1～3:0.5～2:1～3：0.1～2，负极浆料固含量为45～50%；粘度2500～3000mPaS；（4）制作正极片将正浆料均匀的涂布在厚度0.010～0.030mm厚的铝箔上，采用80～150℃的大量热风循环进行烘干，并将涂布完成的成卷大片用300～500吨的压力进行辊压，辊压完毕的大片使用模切机模切成小片；（5）制作负极片将负极浆料均匀的涂布在厚度0.009～0.012厚的铜箔上，采用80～150℃的大量热风循环进行烘干，并将涂布完成的成卷大片用300～500吨的压力进行辊压，辊压完毕的大片使用模切机模切成小片；（6）制作电芯将正极和负极极片以及隔膜进行叠片或卷绕，并保证隔膜把正极和负极极片隔开，最后将电芯装入金属罐、塑胶壳、或用铝塑膜进行外包装；（7）注液、封口给干燥过的电池加入电解液，加电解液环境湿度要求≤1%以下，温度≤25℃以下，并采用机械封口的方式进行封口；（8）化成、分容将制作好的电池用0.05C、0.1C、0.2C逐渐加大的电流进行化成，并用0.5C进行分容。一种可实现快速充放电的石墨烯磷酸铁锂锂离子电池及其制造方法，其特征在于：它以在正极浆料中加入不同比例的油性石墨烯浆料取代导电剂SP作为电池阴极；以在负极石墨类材料中加入不同比例的水性石墨烯浆料取代导电剂SP作为电池阳极，以将正负极浆料涂覆在正负极箔材之上，通过涂布机高温烘烤、辊压、模切等工序制作成正负极极片，以多孔PP（聚丙烯）和PE（聚乙烯）为隔膜，以EC（碳酸乙烯酯）、DMC（碳酸二甲酯）、EMC（碳酸甲乙酯）混合物（体积比10%～35%：30%～50%：10%～40%）为电解液，以1.0～1.4摩尔/升LIPF6(六氟磷酸锂)为电解质，使用金属罐、塑胶外壳或者铝塑膜作为外壳做成电池。电池所用正极活性物质为磷酸铁锂正极材料，负极活性物质为石墨类负极材料。电池正负极浆料中加入的石墨烯粉体需要经过剪切机8000-10000rpm的转速，高速剪切3-5H分散制作成油性与水性石墨烯浆料。电池正极浆料中加入的石墨烯为油性石墨烯浆料，其浓度范围为0.5～5%；电池负极浆料中加入的石墨烯为水性石墨烯浆料，其浓度范围为0.2～3%。制作的正负极石墨烯浆料结存时间不大于72H。所述的正极活性物质、粘结剂、导电剂（sp、ks6）、石墨烯的重量份比为85～95:2～5:0～4:0.5～2:0.2～3；负极活性物质、CMC、导电剂（sp）、SBR、石墨烯的重量份比为85～95:1～3:0.5～2:1～3：0.1～2。正极涂敷面密度为200～400g/m2，压实密度为2.0～2.4g/cm3；负极涂敷面密度为50～100g/m2，压实密度为1.4～1.55g/cm3。正负极涂布采用80～150℃的大量热风循环进行烘干，正极涂布速度2～10米/分；负极涂布速度3～15米/分。涂敷完成的正负极片需要真空烘烤，正极烘烤温度80～110℃，烘烤时间10～16H，真空度≦-0.09Mpa，每2H换一次氮气；负极烘烤温度80～100℃，烘烤时间10～16H，真空度真空度≦-0.09Mpa，每2H换一次氮气。所述的多孔隔离膜选用：聚乙烯膜、聚丙烯膜或它们的改性聚合物。电芯制作方式为叠片或卷绕。电池用外包装为金属罐、塑胶壳、或者铝塑膜。电解液盐可以是碘化锂（LiI）、高氯酸锂（LiClO4）等；电解液溶剂可以是碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）等环状酯，碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）等链状酯以及丁内酯（GBL）等中的一种或者混合溶剂；其电解液浓度为0.5～5.0摩尔/升。本专利技术的有益效果为：由于石墨烯材料具有超低的电阻率，超高的传导性，添加了石墨烯材料的磷酸铁锂锂离子电池可以显著提高倍率充放电性能，且石墨烯材料还具有超高的比表面积，正负极浆料中加入少量的石墨烯材料就可以发挥巨大的作用。添加石墨烯的电池显著的降低了电池的内阻，提高了电池倍率充放电性能。附图说明图1是本专利技术工艺流程图；图2是7C/10C循环寿命图；综上所述仅为本专利技术的较佳实施案例，并非用来限定本专利技术的实施范围，电池中加入石墨烯的比例可以根据工艺要求有所调整，电芯制作可以为卷绕或者叠片方式，电池外壳可以为塑胶、金属、或者铝塑膜外壳。既凡依本专利技术申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本专利技术的技术范畴。具体实施方式实施例1其详细步骤如下：（1）正极材料烘烤将磷酸铁锂正极材料与粘结剂PVD本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可实现快速充放电的石墨烯磷酸铁锂锂离子电池及其制造方法，其特征在于：它包括如下制造步骤：（1）正极材料烘烤将正极材料与粘结剂放入真空烘箱抽真空烘烤，烘烤温度100～120℃，烘烤时间不少于4小时；（2）制作正极溶液首先将PVDF和NMP进行混合，配置成2～8%的溶液，采用高速分散机混合，使用公转30～50rpm速度，自转使用3000～4000rpm速度搅拌2～3小时，加入导电剂、石墨烯浆料，公转速度30～50rpm，自转3000～4000rpm进行2小时以上的分散；加入磷酸铁锂正极材料，公转速度30～50rpm，自转3000～4000rpm的速度搅拌1～3小时，再加入溶剂NMP调整溶液的粘度；最终溶液的比例为正极活性物质所述的正极活性物质、粘结剂、导电剂（sp、ks6）、石墨烯的重量份比为85～95 : 2～5 : 0～4: 0.5～2: 0.2～3，正极浆料固含量为45～55%；粘度5500～6500mPaS；（3）制作负极溶液首先将CMC和水进行混合，配置成0.2～3%的溶液，采用高速分散机混合，使用公转30～50rpm速度，自转使用3000～4000rpm速度搅拌1.5～3小时；加入导电剂，使用公转30～50rpm速度，自转使用3000～4000rpm速度搅拌2～3小时；加入石墨粉，使用公转30～50rpm速度，自转使用3000～4000rpm速度搅拌2～3小时；加入SBR搅拌0.5小时以上；再加入水调整溶液的粘度；最终溶液的比例为负极活性物质、CMC、导电剂（sp）、SBR、石墨烯的重量份比为85～95 : 1～3 : 0.5～2 : 1～3 ：0.1～2，负极浆料固含量为45～50%；粘度2500～3000mPaS；（4）制作正极片将正浆料均匀的涂布在厚度0.010～0.030mm厚的铝箔上，采用80～150℃的大量热风循环进行烘干，并将涂布完成的成卷大片用300～500吨的压力进行辊压，辊压完毕的大片使用模切机模切成小片；（5）制作负极片将负极浆料均匀的涂布在厚度0.009～0.012厚的铜箔上，采用80～150℃的大量热风循环进行烘干，并将涂布完成的成卷大片用300～500吨的压力进行辊压，辊压完毕的大片使用模切机模切成小片；（6）制作电芯将正极和负极极片以及隔膜进行叠片或卷绕，并保证隔膜把正极和负极极片隔开，最后将电芯装入金属罐、塑胶壳、或用铝塑膜进行外包装；（7）注液、封口给干燥过的电池加入电解液，加电解液环境湿度要求≤1%以下，温度≤25℃以下，并采用机械封口的方式进行封口；（8）化成、分容将制作好的电池用0.05C、0.1C、0.2C逐渐加大的电流进行化成，并用0.5C进行分容。...
【技术特征摘要】
1.一种可实现快速充放电的石墨烯磷酸铁锂锂离子电池及其制造方法，其特征在于：它包括如下制造步骤：（1）正极材料烘烤将正极材料与粘结剂放入真空烘箱抽真空烘烤，烘烤温度100～120℃，烘烤时间不少于4小时；（2）制作正极溶液首先将PVDF和NMP进行混合，配置成2～8%的溶液，采用高速分散机混合，使用公转30～50rpm速度，自转使用3000～4000rpm速度搅拌2～3小时，加入导电剂、石墨烯浆料，公转速度30～50rpm，自转3000～4000rpm进行2小时以上的分散；加入磷酸铁锂正极材料，公转速度30～50rpm，自转3000～4000rpm的速度搅拌1～3小时，再加入溶剂NMP调整溶液的粘度；最终溶液的比例为正极活性物质所述的正极活性物质、粘结剂、导电剂（sp、ks6）、石墨烯的重量份比为85～95:2～5:0～4:0.5～2:0.2～3，正极浆料固含量为45～55%；粘度5500～6500mPaS；（3）制作负极溶液首先将CMC和水进行混合，配置成0.2～3%的溶液，采用高速分散机混合，使用公转30～50rpm速度，自转使用3000～4000rpm速度搅拌1.5～3小时；加入导电剂，使用公转30～50rpm速度，自转使用3000～4000rpm速度搅拌2～3小时；加入石墨粉，使用公转30～50rpm速度，自转使用3000～4000rpm速度搅拌2～3小时；加入SBR搅拌0.5小时以上；再加入水调整溶液的粘度；最终溶液的比例为负极活性物质、CMC、导电剂（sp）、SBR、石墨烯的重量份比为85～95:1～3:0.5～2:1～3：0.1～2，负极浆料固含量为45～50%；粘度2500～3000mPaS；（4）制作正极片将正浆料均匀的涂布在厚度0.010～0.030mm厚的铝箔上，采用80～150℃的大量热风循环进行烘干，并将涂布完成的成卷大片用300～500吨的压力进行辊压，辊压完毕的大片使用模切机模切成小片；（5）制作负极片将负极浆料均匀的涂布在厚度0.009～0.012厚的铜箔上，采用80～150℃的大量热风循环进行烘干，并将涂布完成的成卷大片用300～500吨的压力进行辊压，辊压完毕的大片使用模切机模切成小片；（6）制作电芯将正极和负极极片以及隔膜进行叠片或卷绕，并保证隔膜把正极和负极极片隔开，最后将电芯装入金属罐、塑胶壳、或用铝塑膜进行外包装；（7）注液、封口给干燥过的电池加入电解液，加电解液环境湿度要求≤1%以下，温度≤25℃以下，并采用机械封口的方式进行封口；（8）化成、分容将制作好的电池用0.05C、0.1C、0.2C逐渐加大的电流进行化成，并用0.5C进行分容。2.一种可实现快速充放电的石墨烯磷酸铁锂锂离子电池及其制造方法，其特征在于：它以在正极浆料中加入不同比例的油性石墨烯浆料取代导电剂SP作为电池阴极；以在负极石墨类材料中加入不同比例的水性石墨烯浆料取代导电剂SP作为电池阳极，以将正负极浆料涂覆在正负极箔材之上，通过涂布机高温烘烤、辊压、模切等工序制作成正负极极片，以多孔PP（聚丙烯）和PE（聚乙烯）为隔膜，以EC（碳酸乙烯酯）、DMC（碳酸二甲酯）、EMC（碳酸甲乙酯）混合物（体积比10%～35%：30%～50%：10%～40%）为...
【专利技术属性】
技术研发人员：窦燕蒙，孟香义，王瑛，高洪森，赵成龙，
申请(专利权)人：山东玉皇新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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