一种动力储能聚合物锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种动力储能聚合物锂离子电池，是由2-5个卷绕电芯内部并联后再经铝塑膜封装而成；所述的每个电芯都分别包括正极片、隔离膜、负极片、电解液和极耳；所述的正极片是由经预砂磨工艺制备的正极浆料涂布制得的；所述的负极片是由经预砂磨工艺制备的负极浆料涂布制得的；所述的每个电芯包括正极极耳和负极极耳。本发明专利技术的电池能够有效地降低电池内阻，提高电池倍率放电性能，同时具有很高的生产效率，降低了电池的生产成本；含有正极材料纳米颗粒分散的碳纳米管/炭黑复合导电剂，可以降低导电剂的含量，提高活性物质的含量，从而提高电池的体积能量密度；可以有效地在具有微米级二次颗粒正极材料磷酸铁锂的表面覆盖形成三维导电网络结构，从而极大地缩短了锂离子的嵌入/脱嵌距离，减小了极化，提高了电池的倍率放电性能、循环性能和安全性能。

A dynamic energy storage polymer lithium ion battery

The invention discloses a power storage polymer lithium ion battery, electric core winding is composed of 2-5 internal shunt after the plastic film is packaged; each electric core which comprises a positive plate, including isolation membrane, cathode, electrolyte and lug; the positive plate which is composed of a pre sand preparation process of anode slurry coating prepared; the negative plate which is composed of a pre grinding process of the preparation of cathode slurry coating prepared; each electric core comprises a positive pole and a negative pole ear ear. The battery of the invention can effectively reduce the internal resistance of the battery to improve battery discharge performance, and has high production efficiency, reduce the production cost of the battery; cathode materials containing nano particles dispersed in carbon nanotube / carbon composite conductive agent, can reduce the content of conductive agent, improve the content of active substances, so as to increase the volume of energy the density of the battery; can be effectively with two micron particles on the surface of cathode materials of lithium iron phosphate cover forming a three-dimensional conductive network structure, thereby greatly reducing the lithium ion intercalation / deintercalation distance, reduce the polarization, improve the discharge performance and cycle performance and the safety performance of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种动力储能聚合物锂离子电池
本专利技术涉及聚合物锂离子电池
，具体涉及到一种动力储能聚合物锂离子电池。
技术介绍
由于动力储能聚合物锂离子电池具有能量密度大、电压工作范围宽、功率大、倍率放电性能好、循环寿命长、安全性好、无记忆效应等优点，在近年来迅速发展的电动汽车、电动自行车、电动工具、国防军事装备的电源系统、光伏储能系统、储能错峰电站、不间断后备电源以及家庭储能系统等中小型储能系统领域具有广阔的市场和应用前景。目前一般的动力储能聚合物锂离子电池主要为三种结构：（1）叠片形式，将多个正极片、隔离膜、负极片相间地叠加在一起形成电芯，经铝塑膜封装制成；（2）每层都带有极耳的正负极片、隔离膜经卷绕制得的单个卷绕电芯；（3）多个卷绕的正负极单极耳电芯经内部焊接并联，再经铝塑膜封口制成。第一种叠片结构，聚合物锂离子电池可以获得良好的倍率性能、循环性能，内部结构有利于电池的散热，但此种结构具有制作工艺复杂，成品率低，设备投资大，成本太高等缺点；第二种单电芯卷绕结构电池同样可以获得良好的倍率性能、循环性能等，但每层都带有极耳的正负极片制作难度大，此种连续化生产设备投资特别大，卷绕难度也很大；第三种正负极单极耳电芯通过多个电芯内部焊接并联制得，此种电池生产工艺简单，效率高，成本低，但往往并联电芯较多，焊接难度增大。在以上动力储能聚合物锂离子电池结构的基础上，为了防止电池在高倍率放电时极耳及电芯内部的发热以及循环性能的降低，往往采用加宽加厚的极耳，增加正负极浆料配方中导电炭黑的含量。但因此在降低电池发热的同时降低了电池的能量密度。为了提高电池的高倍率循环寿命，减少极片在循环过程中掉粉、脱落，往往通过增加正极浆料配方中的粘结剂含量来达成此目的。但粘结剂含量的增加，增大了电池的内阻，电池发热量增大；同时降低了电池的能量密度。因此，现有动力储能聚合物锂离子电池的制备技术和工艺尚有待进一步改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服以上现有技术中的不足，提供一种既能降低电池内阻，提高电池倍率性能、循环性能，又具有很高生产效率的成本低的动力储能聚合物锂离子电池。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种动力储能聚合物锂离子电池，该聚合物锂离子电池是由2-5个卷绕电芯内部并联后再经铝塑膜封装而成；每个电芯都分别包括正极片、隔离膜、负极片、电解液和极耳；正极片是由经预砂磨工艺制备的正极浆料涂布制得的；负极片是由经预砂磨工艺制备的负极浆料涂布制得的；每个电芯包括正极极耳和负极极耳，其中正极极耳采用纯度大于99%铝合金，宽度为30~50mm，厚度为0.20~0.30mm，负极极耳采用铜镀镍材质，宽度为30~50mm，厚度为0.20~0.30mm；正极浆料涂布单面面密度控制在120~170g/㎡之间；所述的负极浆料涂布单面面密度控制在60~90g/㎡之间。上述的经预砂磨工艺制备的正极浆料，是由以下制备步骤制得的：（1）在搅拌机中将整个正极浆料固体含量的2.0％-4.0％聚偏氟乙烯(PVDF)加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，以自转1500转/min，公转30转/min的速度进行真空搅拌得到粘结剂浆料；在粘结剂浆料中加入1%～2%磷酸铁锂、0.5%～1.0%碳纳米管和1.0%～1.5%炭黑，在搅拌机中以自转2500转/min，公转45转/min的速度进行真空高速搅拌得到含有少量磷酸铁锂的正极导电剂浆料；（2）将上述导电剂浆料全部转入带有锆珠的砂磨机中进行研磨超细分散，转速1200转/min，氧化锆研磨珠大小为1.0mm，研磨过程中开启冷却循环水降温，得到超细分散的导电剂浆料；（3）在上述超细分散的导电剂浆料分两次加入占整个正极浆料固体含量91.5%-95.5%的磷酸铁锂，在搅拌机中以自转2500转/min，公转45转/min的速度进行真空高速搅拌，再冷却至室温，过150目筛网制得正极浆料。上述的经预砂磨工艺制备的负极浆料，是由以下制备步骤制得的：（1）在搅拌机中将整个负极浆料固体含量的1.0％-2.0％粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC)加入到溶剂水中，在搅拌机中以自转1000转/min，公转30转/min的速度进行真空高温搅拌得到粘结剂浆料；在粘结剂浆料中加入含有0.2%～0.5%碳纳米管和0.5%～1.0%炭黑，在搅拌机中以自转1500转/min，公转40转/min的速度进行真空高速搅拌得到负极导电剂浆料；（2）将上述导电剂浆料全部转入带有锆珠的砂磨机中进行研磨超细分散，转速1000转/min，氧化锆研磨珠大小为1.0mm，研磨过程中开启冷却循环水降温，得到超细分散的导电剂浆料；（3）在上述超细分散的导电剂浆料分两次加入占整个负极浆料固体含量94.0%-96.8%的负极材料人造石墨，在搅拌机中以自转1500转/min，公转40转/min的速度进行真空高速搅拌；搅拌结束前1小时加入占整个负极浆料固体含量1.5%～2.5%丁苯橡胶(SBR)粘结剂，以自转1000转/min，公转30转/min的速度进行真空高速搅拌，再冷却至室温，过150目筛网制得负极浆料。作为优选的，上述的聚偏氟乙烯(PVDF)的分子量在100万以上。作为优选的，上述的羧甲基纤维素钠(CMC)的分子量在100万以上。上述的一种动力储能聚合物锂离子电池，作为优选的，该聚合物锂离子电池优选由3-4个电芯内部并联后再经铝塑膜封装而成。本专利技术的有益效果是：（1）采用含量少的正极材料磷酸铁锂与碳纳米管及炭黑带有锆珠的砂磨机中进行研磨超细分散，形成一种含有正极材料纳米颗粒分散的碳纳米管/炭黑复合导电剂，可以在一定的程度上降低导电剂的含量，提高活性物质的含量，从而提高电池的体积能量密度；可以有效地在具有微米级二次颗粒正极材料磷酸铁锂的表面覆盖形成三维导电网络结构，从而极大地缩短了锂离子的嵌入/脱嵌距离，减小了极化，提高了电池的倍率放电性能、循环性能和安全性能。（2）本专利技术的动力储能聚合物锂离子电池由2-5个卷绕电芯内部并联后再经铝塑膜封装而成，能够有效地降低电池内阻，提高电池倍率放电性能，同时具有很高的生产效率，降低了电池的生产成本。附图说明图1是本专利技术实施例1和比较例1制备的动力储能聚合物锂离子电池1C充放电1000次循环对比曲线。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术方案，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：本实施例的动力储能聚合物锂离子电池，是由2个卷绕电芯内部并联后再经铝塑膜封装而成；每个电芯都分别包括正极片、隔离膜、负极片、电解液和极耳；正极片是由经预砂磨工艺制备的正极浆料涂布制得的；负极片是由经预砂磨工艺制备的负极浆料涂布制得的；每个电芯包括正极极耳和负极极耳，其中正极极耳采用纯度大于99%铝合金，宽度为50mm，厚度为0.30mm，负极极耳采用铜镀镍材质，宽度为50mm，厚度为0.30mm；正极浆料涂布单面面密度为120g/㎡；所述的负极浆料涂布单面面密度为60g/㎡。上述的经预砂磨工艺制备的正极浆料，是由以下制备步骤制得的：（1）在搅拌机中将整个正极浆料固体含量的4.0％聚偏氟乙烯(PVDF)加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，以自转1500转/min，公转30转/min的速度进行真空搅拌得到粘结剂浆料；在粘结剂浆料中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力储能聚合物锂离子电池，其特征在于该聚合物锂离子电池是由2‑5个卷绕电芯内部并联后再经铝塑膜封装而成；所述的每个电芯都分别包括正极片、隔离膜、负极片、电解液和极耳；所述的正极片是由经预砂磨工艺制备的正极浆料涂布制得的；所述的负极片是由经预砂磨工艺制备的负极浆料涂布制得的；所述的每个电芯包括正极极耳和负极极耳，其中正极极耳采用纯度大于99% 铝合金，宽度为30~50mm，厚度为0.20~0.30mm，负极极耳采用铜镀镍材质，宽度为30~50mm，厚度为0.20~0.30mm；所述的正极浆料涂布单面面密度控制在120~170 g/㎡之间；所述的负极浆料涂布单面面密度控制在60~90 g/㎡之间。

【技术特征摘要】
1.一种动力储能聚合物锂离子电池，其特征在于该聚合物锂离子电池是由2-5个卷绕电芯内部并联后再经铝塑膜封装而成；所述的每个电芯都分别包括正极片、隔离膜、负极片、电解液和极耳；所述的正极片是由经预砂磨工艺制备的正极浆料涂布制得的；所述的负极片是由经预砂磨工艺制备的负极浆料涂布制得的；所述的每个电芯包括正极极耳和负极极耳，其中正极极耳采用纯度大于99%铝合金，宽度为30~50mm，厚度为0.20~0.30mm，负极极耳采用铜镀镍材质，宽度为30~50mm，厚度为0.20~0.30mm；所述的正极浆料涂布单面面密度控制在120~170g/㎡之间；所述的负极浆料涂布单面面密度控制在60~90g/㎡之间。2.根据权利要求1所述的经预砂磨工艺制备的正极浆料，其特征在于该正极浆料是由以下制备步骤制得的：（1）在搅拌机中将整个正极浆料固体含量的2.0％-4.0％聚偏氟乙烯(PVDF)加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，以自转1500转/min，公转30转/min的速度进行真空搅拌得到粘结剂浆料；在粘结剂浆料中加入1%～2%磷酸铁锂、0.5%～1.0%碳纳米管和1.0%～1.5%炭黑，在搅拌机中以自转2500转/min，公转45转/min的速度进行真空高速搅拌得到含有少量磷酸铁锂的正极导电剂浆料；（2）将上述导电剂浆料全部转入带有锆珠的砂磨机中进行研磨超细分散，转速1200转/min，氧化锆研磨珠大小为1.0mm，研磨过程中开启冷却循环水降温，得到超细分散的导电剂浆料；（3）在上述超细分散的导电剂浆料分两次加入占整个正极浆料固体含量91.5%-95.5%的磷酸铁锂，在搅拌机中以自转2500转/min，公转45转/min的速...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小虹，李国敏，李露，
申请(专利权)人：深圳格林德能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44