一种耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池及其制备方法技术

技术编号:23402962 阅读:34 留言:0更新日期:2020-02-22 14:56
一种耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池,包括正极片、负极片、隔膜、电解液及圆柱外壳,正极片包括正极浆料和铝箔,正极浆料涂布在铝箔上,正极浆料包括如下重量百分比的组分:68‑70%的正极固体物质和30‑32%的溶剂NMP;正极固体物质包括94.5‑95.5%的小粒径钴酸锂、2.3‑2.6%的导电剂SP、0.5‑0.7%的导电剂KS6或导电碳黑ECP及1.7‑2.2%的聚偏氟乙烯粘结剂;负极片包括负极浆料和铜箔,负极浆料涂布在铜箔上,负极浆料包括如下重量百分比的组分:50%‑53%的负极固体物质和47%‑50%的溶剂水;负极固体物质包括94.5‑95.5%的负极石墨、1.7‑2.1%的导电剂SP、1.4‑1.7%的羧甲基纤维素纳及1.4‑1.7%的SBR粘结剂。本发明专利技术制备的锂电池不仅在‑40℃下2C、3C倍率下正常放电,且其能够通过穿刺性能测试。

A kind of cylindrical lithium-ion battery with puncture resistance and low temperature resistance and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池及其制备方法
本专利技术涉及一种耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池及其制备方法,属于锂离子电池

技术介绍
伴随着经济全球化的进程和能源需求的不断高涨,电池行业得到快速的发展,锂离子电池是目前综合性能最好的电池体系,具有高比能量、高循环寿命、体积小、质量轻、无记忆效应、无污染等特点,被广泛应用于手机、笔记本电脑、数码产品,储能、电动车以及航空航天等行业中。随着锂离子电池的广泛应用,锂离子电池由于本身的化学特性,一方面,在低温下放电会急剧下降,且放电电流和放电时间受到很大的限制,造成电池失效,另一方面,低温条件改善后,电池的安全性能受到很大的影响,尤其是穿刺性能,极易造成电池起火爆炸,这种现象在圆柱型锂离子电池上更为放大,所以低温圆柱型锂离子电池的发展一直备受关注。常规的圆柱型低温锂离子电池在-40℃条件下0.2C下放电容量可以满足放电容量80%左右,个别圆柱型低温锂离子电池在-40℃下2C、3C倍率下亦可实现放电,但是均在穿刺性能测试表现失效,电池测试起火爆炸,尤其是满足-40℃下2C、3C倍率放电的圆柱型锂离子电池,这种缺陷表现的更为明显。
技术实现思路
本专利技术为克服现有技术弊端,提供一种耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池及其制备方法,其不仅在-40℃下2C、3C倍率下正常放电,且其能够通过穿刺性能测试。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池,所述电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液及圆柱外壳,所述正极片包括正极浆料和铝箔,所述正极浆料涂布在所述铝箔上,所述正极浆料包括如下重量百分比的组分:68-70%的正极固体物质和30-32%的溶剂NMP;所述正极固体物质包括94.5-95.5%的小粒径钴酸锂、2.3-2.6%的导电剂SP、0.5-0.7%的导电剂KS6或导电碳黑ECP及1.7-2.2%的聚偏氟乙烯粘结剂;所述负极片包括负极浆料和铜箔,所述负极浆料涂布在所述铜箔上,所述负极浆料包括如下重量百分比的组分:50%-53%的负极固体物质和47%-50%的溶剂水;所述负极固体物质包括94.5-95.5%的负极石墨、1.7-2.1%的导电剂SP、1.4-1.7%的羧甲基纤维素纳及1.4-1.7%的SBR粘结剂。上述耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池,所述正极片采用中间出极耳结构,所述正极片中间位置设置正极极耳,所述正极极耳通过绝缘胶带固定在所述正极片上,所述正极片尾部的铝箔加长60-80mm。上述耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池,所述负极片采用头尾双极耳结构,所述负极片头尾均设置有负极极耳,所述负极片头部位置设置的负极极耳通过绝缘胶带固定在所述负极片上,所述负极片头部的铜箔加长60-80mm。上述耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池,所述钴酸锂为小粒径钴酸锂材料,其D50为5-7μm。小粒径的钴酸锂可以提高锂电池的倍率性能。上述耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池,所述隔膜采用双面涂陶瓷的PE材料或三层PP+PE+PP材料,厚度为24-25um,透气率为250-350s/100ml。一种耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:a、正极片制备:正极合浆,将配制的正极浆料涂布在正极铝箔上,再进行辊压、分条、焊极耳、贴胶,制成正极片;b、负极片制备:负极合浆,将配制的负极浆料涂布在负极铜箔上,再进行辊压、分条、焊极耳、贴胶,制成负极片;c、组装:将正极片、负极片和隔膜卷绕成圆柱卷芯,进行一测短路,装入圆柱外壳,负极片在底部通过预焊,焊接与钢壳连接,正极片在顶部与盖帽焊接;d、配制电解液,进行注液封口、化成、分容后制作成圆柱型锂离子电池。上述耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池的制备方法,所述正极浆料按特定制备方法制成,所述正极合浆的方法包括如下步骤:a、干粉混合:在能搅拌的可抽真空的容器中依次加入配方量的50%的钴酸锂、配方量的导电剂SP、配方量的导电剂KS6或导电碳黑ECP、配方量的聚偏氟乙烯粘结剂及配方量的50%的钴酸锂,采用公转25rpm加自转800rpm的方式搅拌30-60min;b、泥状搅拌:在步骤a中,加入溶剂NMP,控制混合液的固含量为78%-80%,15min后开启真空,在真空度为≤-0.08Mpa条件下,从低到高依次调节搅拌转速和搅拌时间:先公转10rpm下搅拌15min;然后,公转30rpm加自转450rpm条件下搅拌15min;最后,公转35rpm加自转850rpm条件下搅拌40-50min;c、高粘度搅拌:在步骤b中,再次加入溶剂NMP,控制混合液的固含量为72%-74%,在真空度为≤-0.08Mpa条件下,从低到高依次调节转速和时间:先公转35rpm加自转1200rpm条件下搅拌15min;然后,公转35rpm加自转1800rpm条件下搅拌30min;再公转35rpm加自转1500rpm下搅拌60min;最后,公转25rpm加自转1000rpm下搅拌10min,得到半成品浆料1;d、粘度调整:按混合液70%的固含量标准计算溶剂NMP的含量,并向半成品浆料1中补加溶剂NMP,在真空度为≤-0.08Mpa条件下,先公转30rpm加自转1000rpm下搅拌40-60min,再公转15rpm下搅拌10min,测量粘度,若粘度不合格,继续加入0.5-1.0%的溶剂NMP,采用上述公转加自转的方式搅拌,直至调整粘度范围值5000±1000mpa.s;e、粘度合格后,在真空度为≤-0.08Mpa条件下,反方向15rpm低速搅拌30min,过筛得到正极浆料。上述耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池的制备方法,所述负极合浆的方法包括如下步骤:a、干粉混合:在能搅拌的可抽真空的容器中依次加入配方量的50%的石墨、100%的导电剂SP、47%的羧甲基纤维素纳CMC及50%的石墨,采用公转25rpm加自转800rpm的方式搅拌20-30min;b、泥状搅拌:在步骤a中,加入一定重量的溶剂水,控制混合液的固含量为62%-64%,在15min后开启真空,在真空度为≤-0.08Mpa条件下,从低到高依次调节转速和搅拌时间:先公转10rpm下搅拌15min,再公转30rpm加自转450rpm下搅拌15min,最后公转35rpm加自转850rpm下搅拌25-35min;c、CMC搅拌:在步骤b制备的混合液中,加入配方量剩余的53%的CMC,在真空度为≤-0.08Mpa条件下,从低到高依次调节转速和搅拌时间:先公转15rpm加自转200rpm搅拌10min,再公转30rpm加自转450rpm下搅拌10min,最后公转35rpm加自转850rpm下搅拌30min;d、高粘度搅拌:在步骤c制备的混合液中,加入一定重量的溶剂水,控制混合液的固含量为55%-57%,在真空度为≤-0.08Mpa条件下,从低到高依次调节转速和搅拌时间:先公转35rpm加自转850rpm下搅拌15min,再公转35rpm加自转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池,所述电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液及圆柱外壳,其特征在于:所述正极片包括正极浆料和铝箔,所述正极浆料涂布在所述铝箔上,所述正极浆料包括如下重量百分比的组分:68-70%的正极固体物质和30-32%的溶剂NMP;所述正极固体物质包括94.5-95.5%的小粒径钴酸锂、2.3-2.6%的导电剂SP、0.5-0.7%的导电剂KS6或导电碳黑ECP及1.7-2.2%的聚偏氟乙烯粘结剂;所述负极片包括负极浆料和铜箔,所述负极浆料涂布在所述铜箔上,所述负极浆料包括如下重量百分比的组分:50%-53%的负极固体物质和47%-50%的溶剂水;所述负极固体物质包括94.5-95.5%的负极石墨、1.7-2.1%的导电剂SP、1.4-1.7%的羧甲基纤维素纳及1.4-1.7%的SBR粘结剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池,所述电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液及圆柱外壳,其特征在于:所述正极片包括正极浆料和铝箔,所述正极浆料涂布在所述铝箔上,所述正极浆料包括如下重量百分比的组分:68-70%的正极固体物质和30-32%的溶剂NMP;所述正极固体物质包括94.5-95.5%的小粒径钴酸锂、2.3-2.6%的导电剂SP、0.5-0.7%的导电剂KS6或导电碳黑ECP及1.7-2.2%的聚偏氟乙烯粘结剂;所述负极片包括负极浆料和铜箔,所述负极浆料涂布在所述铜箔上,所述负极浆料包括如下重量百分比的组分:50%-53%的负极固体物质和47%-50%的溶剂水;所述负极固体物质包括94.5-95.5%的负极石墨、1.7-2.1%的导电剂SP、1.4-1.7%的羧甲基纤维素纳及1.4-1.7%的SBR粘结剂。


2.根据权利要求1所述的耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池,其特征在于:所述正极片采用中间出极耳结构,所述正极片(1)中间位置设置正极极耳(1-1),所述正极极耳通过绝缘胶带(1-2)固定在所述正极片上,所述正极片尾部的铝箔(1-3)加长60-80mm。


3.根据权利要求2所述的耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池,其特征在于:所述负极片采用头尾双极耳结构,所述负极片(2)头尾均设置有负极极耳(2-1),所述负极片头部位置设置的负极极耳通过绝缘胶带固定在所述负极片上,所述负极片头部的铜箔(2-2)加长60-80mm。


4.根据权利要求3所述的耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池,其特征在于:所述钴酸锂为小粒径钴酸锂材料,其D50为5-7μm。


5.根据权利要求4所述的耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池,其特征在于:所述隔膜采用双面涂陶瓷的PE材料或三层PP+PE+PP材料,其厚度为24-25um,透气率为250-350s/100ml,孔隙率为43-50%。


6.一种如权利要求1-5任一项所述的耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池的制备方法,其特征在于:所述制备方法包括如下步骤:
a、正极片制备:正极合浆,将配制的正极浆料涂布在正极铝箔上,再进行辊压、分条、焊极耳、贴胶,制成正极片;
b、负极片制备:负极合浆,将配制的负极浆料涂布在负极铜箔上,再进行辊压、分条、焊极耳、贴胶,制成负极片;
c、组装:将正极片、负极片和隔膜卷绕成圆柱卷芯,进行一测短路,装入圆柱外壳,负极片在底部通过预焊,焊接与钢壳连接,正极片在顶部与盖帽焊接;
d、配制电解液,进行注液封口、化成、分容后制作成圆柱型锂离子电池。


7.根据权利要求6所述的耐穿刺耐低温的圆柱型锂离子电池的制备方法,其特征在于:所述正极合浆方法包括如下步骤:
a、干粉混合:在能搅拌的可抽真空的容器中依次加入配方量的50%的钴酸锂、配方量的导电剂SP、配方量的导电剂KS6或导电碳黑ECP、配方量的聚偏氟乙烯粘结剂及配方量的50%的钴酸锂,采用公转25rpm加自转800rpm的方式搅拌30-60min;
b、泥状搅拌:在步骤a中,加入溶剂NMP,控制混合液的固含量为78%-80%,15min后开启真空,在真空度为≤-0.08Mpa条件下,从低到高依次调节搅拌转速和搅拌时间:先公转10rpm下搅拌15min;然后,公转30rpm加自转450rpm条件下搅拌15min;最后,公转35rpm加自转850rpm条件下搅拌40-50min;
c、高粘度搅拌:在步骤b中,再次加入溶剂NMP,控制混合液的固含量为72%-74%,在真空度为≤-0.08Mpa条件下,从低到高依次调节转速和时间:先公转35rpm加自转1200rp...

【专利技术属性】
技术研发人员:雷曙光侯如娟王志江黎宁郑军永葛富成
申请(专利权)人:风帆有限责任公司
类型:发明
国别省市:河北;13

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