一种圆柱形锂离子电池及其制备工艺制造技术

本发明专利技术属于一种圆柱形锂离子电池及其制备工艺；包括钢壳、锂离子电芯、分别设在锂离子电芯上部和下部上绝缘片和下绝缘片、锂离子电芯包括依次叠置并卷绕的正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜、钢壳内部设有电解液，正极片包括铝箔和设在铝箔表面的正极活性材料；负极片包括铜箔和设在铜箔表面的负极活性材料；电解液为非水电解液，非水电解液包括非水溶剂、六氟磷酸锂、双氟磺酰胺亚锂、二氟代苯和二乙烯基碳酸亚乙烯酯；具有锂离子电池正极材料结构稳定性好、可以提高固溶体材料的烧结密度和强度、减少生产中辊压时对材料晶型的破坏、减少材料容量损失和提高循环稳定性的优点。

A cylindrical lithium ion battery and its preparation process

The present invention relates to a cylindrical lithium ion battery and its preparation process; including steel shell, lithium ion batteries, lithium ion batteries are respectively arranged on the upper and lower insulating plate and a lower insulating film, lithium ion battery comprises a positive plate, successively stacked and wound of the first diaphragm, a cathode plate and diaphragm, second steel the shell is internally provided with electrolyte, anode plate comprises aluminum foil and the cathode active material in aluminum foil surface; the negative plate including copper foil and the anode active material in the surface of copper foil; electrolyte for nonaqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent, six lithium fluoride, fluorine lithium, two sub sulfonamide and two fluoro vinyl carbonate vinyl ester; stability of cathode material of lithium ion battery, can improve the sintering density and strength, solid solution materials to reduce production of crystal material roll damage, The advantages of reducing the loss of material capacity and improving the stability of the cycle.

【技术实现步骤摘要】
一种圆柱形锂离子电池及其制备工艺
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种圆柱形锂离子电池及其制备工艺。
技术介绍
锂离子电池具有输出电压高，比能量高，放电电压平稳，循环寿命长的特点。所以锂离子电池已经广泛应用于笔记本电脑，数码相机，手机领域。并越来越多的在动力领域、储能领域得到了应用。动力领域和储能领域不同于数码领域单个用电器能量在几瓦时至几十瓦时，它们往往需要几十千瓦时，甚至更高能量，单台成本较高，因此对电池的循环寿命也提出了越来越高的要求。其中锂离子电池正极材料层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为一种新型的锂离子电池正极材料，其理论容量达278mAh/g。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有a-NaFeO2型层状结构，Ni为+2价，co为+3价，Mn为+4价，少量的Ni3+和Mn3+。充电时，Mn4+不变价，Ni2+变为Ni4+，Co3+变为Co4+。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，集中了LiCoO2，LiNiO2，LiMnO2三种材料各自的优点，但是由于三元材料在合成过程中存在Mn3+的影响，充放电过程中产生Jahn-Teller效应，造成锰的溶解和电解液分解。从而造成电池容量过低、循环性能差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种锂离子电池正极材料结构稳定性好、可以提高固溶体材料的烧结密度和强度、减少生产中辊压时对材料晶型的破坏、减少材料容量损失和提高循环稳定性的一种圆柱形锂离子电池及其制备工艺。本专利技术的目的是这样实现的：该圆柱形锂离子电池包括钢壳、锂离子电芯、分别设在锂离子电芯上部和下部上绝缘片和下绝缘片、锂离子电芯包括依次叠置并卷绕的正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜、钢壳内部设有电解液，所述正极片包括铝箔和设在铝箔表面的正极活性材料；所述的正极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：正极材料94-98份、气相生长炭纤维0.1-3份、聚偏氟乙烯1-3份和N-甲基吡咯烷酮10-40份；所述的正极材料的化学式为：Li4Ni5-3XCo2XYXO8(0＜X＜0.5)；所述负极片包括铜箔和设在铜箔表面的负极活性材料；所述的负极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：碳负极材料95份、气相生长炭纤维1份、羧甲基纤维素钠1.5份、丁苯橡胶2.5份和去离子水50份；所述的碳负极材料为人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维或热解树脂之一；所述电解液为非水电解液，非水电解液包括非水溶剂、六氟磷酸锂、双氟磺酰胺亚锂、二氟代苯和二乙烯基碳酸亚乙烯酯；非水溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯构成，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的体积比为1∶5∶4；非水电解液中含有0.9mol/L的六氟磷酸锂和0.1mol/L双氟磺酰胺亚锂，二氟代苯的重量与非水溶剂的重量之和的百分比为2％，二乙烯基碳酸亚乙烯酯的重量与非水溶剂的重量之和的百分比为2％。优选地，所述的正极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：正极材料96份、气相生长炭纤维2份、聚偏氟乙烯2份和N-甲基吡咯烷酮30份；所述的正极材料的化学式为：Li4Ni4.7Co0.2Y0.1O8；X＝0.1。一种圆柱形锂离子电池的制备工艺，该制备工艺包括正极片的制备方法、负极片的制备方法和电解液的制备方法，正极片的制备方法包括如下步骤：步骤一：将镍盐水溶液、钴盐水溶液、钇盐水溶液混合均匀后，制成混合溶液；步骤二：将步骤一中所述的混合溶液放置在反应容器内，加入氨水和强碱的混合液，使反应液进行共沉淀反应；所述的反应液的pH值为11～12；步骤三：对步骤二中共沉淀反应结束后的沉淀物进行洗涤烘干，烘干后的沉淀物中加入锂盐在球磨机内高速混合；所述的高速混合的转速200～1000rpm，球料比为3∶1～10∶1，球磨时间8～30h；步骤四：步骤三中球磨机内高速混合后的混合物经高温焙烧24小时，静置室温后经粉碎过筛，制成正极材料；所述的高温焙烧的温度为800～1100℃，所述粉碎过筛的筛网为100～400目；步骤五：将步骤四中所述的正极材料、气相生长炭纤维、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮放置在行星式高速分散装置内分散均匀后，均匀涂布于铝箔上，经辊压后制得正极片；所述的铝箔的厚度为12μm，所述的正极片厚度为130μm；负极片的制备方法：将碳负极材料、气相生长炭纤维、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶和去离子水分别放入行星式高速分散设备内分散均匀后，均匀涂布于厚度为6μm的铜箔上，经辊压后得到厚度为130μm的负极片；电解液的制备方法包括如下步骤：步骤一：碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯进行混合，混合均匀后制得非水溶剂；步骤二：向步骤一中所述的非水溶剂内加入六氟磷酸锂和双氟磺酰胺亚锂，制得锂盐非水溶剂；步骤三：向步骤二中所述的锂盐非水溶剂内依次加入二氟代苯和二乙烯基碳酸亚乙烯酯，即可。优选地，所述的镍盐水溶液选自硫酸镍水溶液、硝酸镍水溶液、氯化镍水溶液或醋酸镍水溶液之一；钴盐水溶液选自硫酸钴水溶液、硝酸钴水溶液、氯化钴水溶液或醋酸钴水溶液之一；钇盐水溶液选自硫酸钇水溶液、硝酸钇水溶液、氯化钇水溶液或醋酸钇水溶液之一；镍盐水溶液中的镍、钴盐水溶液中的钴与钇盐水溶液中的钇的摩尔比为5-3x∶2x∶x，所述的X大于0，且小于0.5。优选地，所述的强碱选自氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液中的一种或几种。本专利技术具有锂离子电池正极材料结构稳定性好、可以提高固溶体材料的烧结密度和强度、减少生产中辊压时对材料晶型的破坏、减少材料容量损失和提高循环稳定性的优点。具体实施方式本专利技术为一种圆柱形锂离子电池及其制备工艺，该圆柱形锂离子电池包括钢壳、锂离子电芯、分别设在锂离子电芯上部和下部上绝缘片和下绝缘片、锂离子电芯包括依次叠置并卷绕的正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜、钢壳内部设有电解液，所述正极片包括铝箔和设在铝箔表面的正极活性材料；所述的正极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：正极材料94-98份、气相生长炭纤维0.1-3份、聚偏氟乙烯1-3份和N-甲基吡咯烷酮10-40份；所述的正极材料的化学式为：Li4Ni5-3XCo2XYXO8(0＜X＜0.5)；所述负极片包括铜箔和设在铜箔表面的负极活性材料；所述的负极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：碳负极材料95份、气相生长炭纤维1份、羧甲基纤维素钠1.5份、丁苯橡胶2.5份和去离子水50份；所述的碳负极材料为人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维或热解树脂之一；所述电解液为非水电解液，非水电解液包括非水溶剂、六氟磷酸锂、双氟磺酰胺亚锂、二氟代苯和二乙烯基碳酸亚乙烯酯；非水溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯构成，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的体积比为1∶5∶4；非水电解液中含有0.9mol/L的六氟磷酸锂和0.1mol/L双氟磺酰胺亚锂，二氟代苯的重量与非水溶剂的重量之和的百分比为2％，二乙烯基碳酸亚乙烯酯的重量与非水溶剂的重量之和的百分比为2％。优选地，所述的正极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：正极材料96份、气相生长炭纤维2份、聚偏氟乙烯2份和N-甲基吡咯烷酮30份；所述的正极材料的化学式为：Li4Ni4.7Co0.2Y0.1O8；X＝0.1。一种圆柱形锂离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆柱形锂离子电池，该圆柱形锂离子电池包括钢壳、锂离子电芯、分别设在锂离子电芯上部和下部上绝缘片和下绝缘片、锂离子电芯包括依次叠置并卷绕的正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜、钢壳内部设有电解液，其特征在于：所述正极片包括铝箔和设在铝箔表面的正极活性材料；所述的正极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：正极材料94‑98份、气相生长炭纤维0.1‑3份、聚偏氟乙烯1‑3份和N‑甲基吡咯烷酮10‑40份；所述的正极材料的化学式为：Li4Ni5‑3XCo2XYXO8(0＜X＜0.5)；所述负极片包括铜箔和设在铜箔表面的负极活性材料；所述的负极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：碳负极材料95份、气相生长炭纤维1份、羧甲基纤维素钠1.5份、丁苯橡胶2.5份和去离子水50份；所述的碳负极材料为人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维或热解树脂之一；所述电解液为非水电解液，非水电解液包括非水溶剂、六氟磷酸锂、双氟磺酰胺亚锂、二氟代苯和二乙烯基碳酸亚乙烯酯；非水溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯构成，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的体积比为1∶5∶4；非水电解液中含有0.9mol/L的六氟磷酸锂和0.1mol/L双氟磺酰胺亚锂，二氟代苯的重量与非水溶剂的重量之和的百分比为2％，二乙烯基碳酸亚乙烯酯的重量与非水溶剂的重量之和的百分比为2％。...

【技术特征摘要】
1.一种圆柱形锂离子电池，该圆柱形锂离子电池包括钢壳、锂离子电芯、分别设在锂离子电芯上部和下部上绝缘片和下绝缘片、锂离子电芯包括依次叠置并卷绕的正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜、钢壳内部设有电解液，其特征在于：所述正极片包括铝箔和设在铝箔表面的正极活性材料；所述的正极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：正极材料94-98份、气相生长炭纤维0.1-3份、聚偏氟乙烯1-3份和N-甲基吡咯烷酮10-40份；所述的正极材料的化学式为：Li4Ni5-3XCo2XYXO8(0＜X＜0.5)；所述负极片包括铜箔和设在铜箔表面的负极活性材料；所述的负极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：碳负极材料95份、气相生长炭纤维1份、羧甲基纤维素钠1.5份、丁苯橡胶2.5份和去离子水50份；所述的碳负极材料为人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维或热解树脂之一；所述电解液为非水电解液，非水电解液包括非水溶剂、六氟磷酸锂、双氟磺酰胺亚锂、二氟代苯和二乙烯基碳酸亚乙烯酯；非水溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯构成，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的体积比为1∶5∶4；非水电解液中含有0.9mol/L的六氟磷酸锂和0.1mol/L双氟磺酰胺亚锂，二氟代苯的重量与非水溶剂的重量之和的百分比为2％，二乙烯基碳酸亚乙烯酯的重量与非水溶剂的重量之和的百分比为2％。2.根据权利要求1所述的一种圆柱形锂离子电池，其特征在于：所述的正极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：正极材料96份、气相生长炭纤维2份、聚偏氟乙烯2份和N-甲基吡咯烷酮30份；所述的正极材料的化学式为：Li4Ni4.7Co0.2Y0.1O8；X＝0.1。3.一种如权利要求1所述的圆柱形锂离子电池的制备工艺，其特征在于：该制备工艺包括正极片的制备方法、负极片的制备方法和电解液的制备方法，正极片的制备方法包括如下步骤：步骤一：将镍盐水溶液、钴盐水溶液、钇盐水溶液混合均匀后，制成混合溶液；步骤二：将步骤一中所述的混合溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱全健，苑泽保，张铭，
申请(专利权)人：河南比得力高新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41