一种高能量密度三元电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子动力电池技术领域，特别是一种高能量密度三元，包括三元正极片、负极、陶瓷隔膜、电解液及电池壳体，所述正极片由涂炭铝箔涂覆三元浆料构成，其中正极浆料由两种粒度正极活性材料、复合导电剂、复合粘结剂混合而成，负极片由铜箔涂覆两种不同粒度负极浆料构成。采用上述方法和结构后，本发明专利技术以解决高能量密度电池可制造性差、循环性能较低等问题，因此简化工艺、提高生产效率和提高产品质量、降低成本。

A high energy density three element battery and its preparation method

The present invention relates to the technical field of lithium ion battery, in particular to a high energy density of three yuan, including three yuan of anode plate and a cathode, ceramic diaphragm, electrolyte and battery shell, the positive plates are composed of aluminium foil paste three yuan, which consists of two kinds of cathode slurry particle size anode active material, conductive agent, composite the composite binder mixture, the negative plate is composed of copper foil coated with two different particle size of cathode slurry. After adopting the above method and structure, the invention solves the problem of poor manufacturability and low cycle performance of high-energy density battery, so as to simplify technology, improve production efficiency, improve product quality and reduce cost.

【技术实现步骤摘要】
一种高能量密度三元电池及其制备方法
本专利技术涉及锂离子动力电池
，特别是一种高能量密度三元电池及其制备方法。
技术介绍
我国是世界上最大新能源汽车制造基地，中国的新能源汽车市场对动力电池的需求巨大，特别是乘用车市场，以前动力汽车主要配套使用低能量密度磷酸铁锂、三元电池，2016年12月30日新能源汽车补贴政策正式落地，首次提出以电池能量密度为一项参考指标进行补贴，纯电动乘用车动力电池系统的质量能量密度不低于90Wh/kg，对高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴，因此在保证能量密度的同时保证性能提升是现在所有动力电池企业需要着重考虑的问题，高能量密度电池也成为电池企业研究的第一方向。由于空间的局限及高性能要求，一味的追求能量密度会导致生产工艺无法实现批量生产，电池极片制造过程中会出现大量报废，如高压正极片的脆断、高面密度的稳定性、高空间利用率的绝缘性等，使得电池在试生产过程中出现大量的不合格，成本较低能量密度电池提高了几倍多；另外高能量导致电池循环性能降低，主要表现在活性材料的高反弹失效、活性材料的保液性降低等，导致循环后期电池极化阻抗逐步增大，因此提高材料的高堆积性、高压实，保证较高的空间利用率既可以保证生产过程稳定，又能保证电池循环性能的提高。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种高能量密度、循环性能高的三元电池及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术的一种高能量密度三元电池，包括三元正极片、负极、陶瓷隔膜、电解液及电池壳体，所述正极片由涂炭铝箔涂覆三元正极浆料构成，其中三元正极浆料由两种粒度正极活性材料、复合导电剂、复合粘结剂混合而成，负极片由铜箔涂覆两种不同粒度负极浆料构成。进一步的，所述三元正极浆料由复合镍锰钴酸锂三元材料质量占比97％-98.5％、复合导电剂质量占比0.5％-1％、粘结剂质量占比1％-2.5％组成。更进一步的，所述复合导电剂为SuperP、科琴黑、碳纳米管中的两种以上。进一步的，所述涂炭铝箔需要涂覆1-2um的碳层，所述正极片涂覆三元正极浆料是由两种不同D50的三元材料混合，D50分别为9-12um质量占比80％-95％、4-6um质量占比5％-15％。进一步的，所述正极片采用的复合粘结剂为两种不同分子量的粘结剂，第一粘结剂用量与第二粘结剂比例为1:0.5-1.5。进一步的，所述负极浆料是由两种不同D50的三元材料混合，D50分别为11-15um质量占比80％-95％、7-9um质量占比5％-15％。进一步的，所述负极浆料组成为人造石墨质量占比96％-98.5％、复合导电剂质量占比0.5％-2％、粘结剂质量占比1％-2％。更进一步的，所述复合导电剂为SuperP、科琴黑、碳纳米管中的两种以上。本专利技术还包括一种高能量密度三元电池制备方法，包括以下步骤：(1)、将两种粒度正极活性材料NMC和复合导电剂置于含有复合粘结剂的NMP溶剂中，通过搅拌混匀形成正极浆料；(2)、同时将复合石墨粉和复合导电剂置于含水性粘结剂的水溶剂中，通过搅拌混匀形成负极浆料；(3)、将正极浆料涂覆于涂炭铝箔上，负极浆料涂覆于铜箔上，分别在高温下烘干，形成极片；(4)、极片经过分条、辊压、极耳模切、卷绕、热压、焊接、入壳于铝金属壳体内；(5)、电池经24h烤箱干燥后注电解液，置于负压条件下化成，制作成高能量密度电池。进一步的，所述步骤(1)中两种粒度正极活性材料NMC的原子比为6:2:2。采用上述结构后，本专利技术以解决高能量密度电池可制造性差、循环性能较低等问题，因此简化工艺、提高生产效率和提高产品质量、降低成本。具体具有以下优点：(1)本专利技术利用不同粒度的活性材料混合，形成高堆积密度浆料，较容易形成高压实密度，能量密度提升；(2)本专利技术是通过复合导电极、复合粘结剂配方，在保证效果的同时，降低导电极和粘结剂的用量，提升活性材料的比例；(3)本专利技术在制造过程中解决了高能量密度电池高压脆断、高短路率问题，合格率得到了提升；(4)本专利技术制造的高能量密度电池的循环性能较好，保证了使用的持续性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术一种高能量密度三元电池的工艺流程图。具体实施方式本专利技术的一种高能量密度三元电池，包括三元正极片、负极、陶瓷隔膜、电解液及电池壳体，所述正极片由涂炭铝箔涂覆三元正极浆料构成，其中三元正极浆料由两种粒度正极活性材料、复合导电剂、复合粘结剂混合而成，负极片由铜箔涂覆两种不同粒度负极浆料构成。进一步的，所述三元正极浆料由复合镍锰钴酸锂三元材料质量占比97％-98.5％、复合导电剂质量占比0.5％-1％、粘结剂质量占比1％-2.5％组成。更进一步的，所述复合导电剂为SuperP、科琴黑、碳纳米管中的两种以上。进一步的，所述涂炭铝箔需要涂覆1-2um的碳层，所述正极片涂覆三元正极浆料是由两种不同D50的三元材料混合，D50分别为9-12um质量占比80％-95％、4-6um质量占比5％-15％。进一步的，所述正极片采用的复合粘结剂为两种不同分子量的粘结剂，第一粘结剂用量与第二粘结剂比例为1:0.5-1.5。进一步的，所述负极浆料是由两种不同D50的三元材料混合，D50分别为11-15um质量占比80％-95％、7-9um质量占比5％-15％。进一步的，所述负极浆料组成为人造石墨质量占比96％-98.5％、复合导电剂质量占比0.5％-2％、粘结剂质量占比1％-2％。更进一步的，所述复合导电剂为SuperP、科琴黑、碳纳米管中的两种以上。如图1所示，本专利技术还包括一种高能量密度三元电池制备方法，包括以下步骤：(1)、将两种粒度正极活性材料NMC和复合导电剂置于含有复合粘结剂的NMP溶剂中，通过搅拌混匀形成正极浆料；(2)、同时将复合石墨粉和复合导电剂置于含水性粘结剂的水溶剂中，通过搅拌混匀形成负极浆料；(3)、将正极浆料涂覆于涂炭铝箔上，负极浆料涂覆于铜箔上，分别在高温下烘干，形成极片；(4)、极片经过分条、辊压、极耳模切、卷绕、热压、焊接、入壳于铝金属壳体内；(5)、电池经24h烤箱干燥后注电解液，置于负压条件下化成，制作成高能量密度电池。根据本专利技术的进一步实施方案：步骤(1)、(2)中，所述复合NMC(原子比6∶2∶2)三元材料质量占比97％-98.5％、复合导电剂质量占比0.5％-1％、粘结剂质量占比1％-2.5％，负极浆料组成为人造石墨质量占比96％-98.5％、复合导电剂质量占比0.5％-2％、粘结剂质量占比1％-2％；步骤(1)中，正极涂覆复合三元浆料是由两种不同D50的三元材料混合，D50分别为9-12um质量占比80％-95％、4-6um质量占比5％-15％；步骤(1)中，三元正极片采用的复合粘结剂为两种不同分子量的粘结剂，第一粘结剂1(型号5130)用量与第二粘结剂2(型号900)比例为1:0.5～1.5；步骤(2)中，负极涂覆复合石墨由两种不同D50的三元材料混合，D50分别为11-15um质量占比80％-95％、7-9um质量占比5％-15％；根据本专利技术，在未特别注明时，所进行的工序都是在常温常压下进行的。对比例1：以制造方形铝壳L148-48Ah锂电池为例，选用振实密度在2.5-2.9g/cm3，D50在9-11μm，克容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高能量密度三元电池，包括三元正极片、负极、陶瓷隔膜、电解液及电池壳体，其特征在于：所述正极片由涂炭铝箔涂覆三元正极浆料构成，其中三元正极浆料由两种粒度正极活性材料、复合导电剂、复合粘结剂混合而成，负极片由铜箔涂覆两种不同粒度负极浆料构成。

【技术特征摘要】
1.一种高能量密度三元电池，包括三元正极片、负极、陶瓷隔膜、电解液及电池壳体，其特征在于：所述正极片由涂炭铝箔涂覆三元正极浆料构成，其中三元正极浆料由两种粒度正极活性材料、复合导电剂、复合粘结剂混合而成，负极片由铜箔涂覆两种不同粒度负极浆料构成。2.根据权利要求1所述的高能量密度三元电池，其特征在于：所述三元正极浆料由复合镍锰钴酸锂三元材料质量占比97％-98.5％、复合导电剂质量占比0.5％-1％、粘结剂质量占比1％-2.5％组成。3.根据权利要求2所述的高能量密度三元电池，其特征在于：所述复合导电剂为SuperP、科琴黑、碳纳米管中的两种以上。4.根据权利要求1所述的一种高能量密度三元电池，其特征在于：所述涂炭铝箔需要涂覆1-2um的碳层，所述正极片涂覆三元正极浆料是由两种不同D50的三元材料混合，D50分别为9-12um质量占比80％-95％、4-6um质量占比5％-15％。5.根据权利要求1所述的一种高能量密度三元电池，其特征在于：所述正极片采用的复合粘结剂为两种不同分子量的粘结剂，第一粘结剂用量与第二粘结剂比例为1:0.5-1.5。6.根据权利要求1所述的一种高能量密度三元电池，其特征在于：所述负极浆料是由两种不...

【专利技术属性】
技术研发人员：张正淳，樊彦良，闻慧，余超月，白治娥，陈建军，
申请(专利权)人：中航锂电江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32