一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极‑硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池，所述锂离子电池由正极片、负极片、陶瓷隔膜、电解液、电池壳组成，经“正极片‑陶瓷隔膜‑负极片‑陶瓷隔膜”组合并层叠后放入电池壳、注入电解液、开口化成、封口、分容制成；锂离子电池的重量比能量高达180wh/kg；构成所述正/负极片的导电剂为软碳类的石墨烯；构成所述正极片的正极材料为磷酸亚铁锂，克比容量150mAh/g；构成所述负极片的负极材料为硅氧复合负极，克比容量420mAh/g；所述低温为‑30℃；所述快速充放电倍率为10C。本发明专利技术通过电池制备中的各优选工艺，充分说明了本发明专利技术的有益效果。非常适合3C、动力、储能和军工等特殊领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池
本专利技术涉及3C、动力和储能锂离子电池
，特别是涉及一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温快速充放电的高能量密度锂离子电池。
技术介绍
当今社会，伴随着经济的高速发展，能源危机和环境问题日益加剧。锂离子电池因其具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长、无记忆效应、自放电率低、工作温度范围宽、安全可靠以及环境友好等优点，已经在3C、动力和储能等领域获得了广泛应用。同时，在纯电动汽车、混合动力汽车以及军工等特殊领域也显示了良好的应用前景。但是，近年来各个领域对电池能量密度的需求飞速提高，迫切需要开发出能在低温环境中具备快速充放电性能且安全的更高能量密度的锂离子电池。目前，商业化的锂离子电池所使用的正极材料主要为磷酸亚铁锂、钴酸锂、锰酸锂和镍钴锰酸锂，所使用的负极材料主要为中间相碳微球、人造石墨。仅以这些正/负极材料搭配制成的锂离子电池很难在低温且快速充放电条件下发挥更高的能量密度，常规的“铁锂/石墨”电池能量密度为130-140wh/kg，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池，所述锂离子电池由正极片、负极片、陶瓷隔膜、电解液、电池壳组成，经“正极片-陶瓷隔膜-负极片-陶瓷隔膜”组合并层叠后放入电池壳、注入电解液、开口化成、封口、分容制成；其特征在于：锂离子电池的重量比能量高达180wh/kg；构成所述正/负极片的导电剂为软碳类的石墨烯；构成所述正极片的正极材料为磷酸亚铁锂，克比容量150mAh/g；构成所述负极片的负极材料为硅氧复合负极，克比容量420mAh/g；所述低温为-30℃；所述快速充放电倍率为10C；所述电池壳为方型铝壳或铝塑壳。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池，所述锂离子电池由正极片、负极片、陶瓷隔膜、电解液、电池壳组成，经“正极片-陶瓷隔膜-负极片-陶瓷隔膜”组合并层叠后放入电池壳、注入电解液、开口化成、封口、分容制成；其特征在于：锂离子电池的重量比能量高达180wh/kg；构成所述正/负极片的导电剂为软碳类的石墨烯；构成所述正极片的正极材料为磷酸亚铁锂，克比容量150mAh/g；构成所述负极片的负极材料为硅氧复合负极，克比容量420mAh/g；所述低温为-30℃；所述快速充放电倍率为10C；所述电池壳为方型铝壳或铝塑壳。


2.权利要求1所述的一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的制备方法包括如下步骤：
1）正极片：将92.5千克磷酸亚铁锂、2.5千克超导碳黑导电剂、1.5千克石墨烯导电剂、30.0千克大分子增塑剂和3.5千克聚偏氟氯乙烯粘结剂的混合溶液制成正极浆料均匀涂布于纳米微孔覆碳铝网的正反两面，形成正极涂层，在正极涂层平面四个方向的边缘与纳米微孔覆碳铝网的边缘均预留20mm空白；将其放入烘箱，在80℃的真空环境内干燥4小时以除去N-甲基吡咯烷酮溶剂，得到正极片；使用压延器碾压正极片至密实状态；在正极片预留正极极耳的对边空白浅浸在高分子胶中使其为高分子胶所包裹，然后将正极片放入烘箱，在110℃的真空环境内干燥4小时以除去水份，得到面密度为420g/m2、压实密度为2.5g/cm3、极片厚度为0.20mm的高孔隙率正极片；
2）负极片：将35.0千克硅氧复合负极材料、1.36千克超导碳黑导电剂、0.97千克石墨烯导电剂、60.0千克大分子增塑剂、0.97千克丁苯橡胶粘结剂和0.58千克羧甲基纤维素钠粘结剂的混合溶液制成负极浆料均匀涂布于纳米微孔铜网的正反两面，形成负极涂层，在负极涂层平面四个方向的边缘与纳米微孔铜网的边缘均预留15mm空白；将其放入烘箱，在80℃的真空环境内干燥4小时以除去水溶剂，得到负极片；使用压延器碾压负极片至密实状态；在负极片预留负极极耳的对边空白浅浸在高分子胶中使其为高分子胶所包裹，然后将负极片放入烘箱，在110℃的真空环境内干燥4小时以除去水份，得到面密度为165g/m2、压实密度为1.6g/cm3、极片厚度为0.18mm的高孔隙率负极片；
3）陶瓷隔膜：在隔膜的正反两面涂有纳米氧化铝涂层，在借助真空烘烤箱除去氧化铝涂层内的溶剂，得到低温环境中具有高孔隙率和高润湿性的纳米微孔陶瓷隔膜，陶瓷隔膜厚度为14um；
4）电解液：将“低粘度兼低熔点的溶剂”、“高粘度和/或高熔点的溶剂”与“高容量高电导率离子的锂盐-溶剂组合”混合，得到高倍率低温电解液；
5）干电芯：按“正极片-陶瓷隔膜-负极片-陶瓷隔膜”如此重复的顺序依次层叠，在层叠过程中：正极片用高温绝缘胶带以“U”型包裹纳米微孔覆碳铝网在正极极耳两侧边所预留的20mm空白，比正极涂层稍长预留出来的集流体纳米微孔覆碳铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄碧英，唐天文，黄耀泽，
申请(专利权)人：隆能科技南通有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32