一种方形圆柱钴酸锂电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种方形圆柱钴酸锂电池及其制备方法，该电池为方形圆柱结构，其中壳体为立方体，其内设有圆柱状的电芯，圆柱状电芯的两端与壳体内壁之间设有支架；圆柱状电芯包括中心管，并由正极片、隔膜和负极片层叠的复合膜沿中心管卷绕成型；壳体内还注入有电解液；正极片的正极活物为钴酸锂，负极片的负极活物为钛酸锂。具体制备时，分别配制正极浆料和负极浆料，将正极浆料和负极浆料分别涂覆在铝箔上制备正极片和负极片；将正极片、隔膜和负极片以卷绕工艺进行组装，放入壳体中，向其中注入电解液，通过老化、分容，最终形成电池。本发明专利技术提供的电池装配简单，能提高电池安全性、延长电池循环寿命。延长电池循环寿命。延长电池循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种方形圆柱钴酸锂电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于电池材料领域，具体涉及一种方形圆柱钴酸锂电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着锂电行业的快速发展，钴酸锂电池高倍率、高能量密度、长循环、高电压和高安全性能已成为钴酸锂材料研究中的重点内容；但锂电池在使用中存在爆炸起火、能量密度低、循环寿命短等问题屡屡发生；传统钴酸锂电池采用软包、纯方形或纯圆柱结构；纯方形电池结构极容易因为内部气体过多发生鼓胀变形，严重时引起爆炸；纯圆柱电池内部空间小、无法承载更多的气体，所以需要频繁的给电池排气。软包工艺虽然能够提高电池的能量密度，但极片厚度一致性较差，使其在装配及整体尺寸上都有很大误差。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种方形圆柱钴酸锂电池及其制备方法，采用方形圆柱结构，兼具方形和圆柱的优点，且制备方法可以简单，能够提高电池安全性、延长电池循环寿命，解决厚度一致性问题。
[0004]本专利技术的技术方案是，一种方形圆柱钴酸锂电池，该电池为方形圆柱结构，其中壳体为立方体，其内设有圆柱状的电芯，圆柱状电芯的两端与壳体内壁之间设有支架；圆柱状电芯包括中心管，并由正极片、隔膜和负极片层叠的复合膜沿中心管卷绕成型；壳体内还注入有电解液；正极片的正极活物为钴酸锂，负极片的负极活物为钛酸锂。
[0005]进一步地，壳体一端设有正极组件，另一端设有负极组件，中心管的两端分别连接正极组件和负极组件。
[0006]进一步地，所述支架的四周设有支撑脚，支架通过支撑脚卡接于壳体内壁，且支撑脚为内中空结构，两端开口。
[0007]进一步地，正极片包括正集流体和其上涂覆的正极浆料，正极浆料包括正极活物钴酸锂、粘结剂、导电剂和溶剂；负极片包括负集流体和其上涂覆的负极浆料，负极浆料包括负正极活物钛酸锂、粘结剂、导电剂和溶剂。
[0008]优选的正极浆料中，按重量计，85
‑
91％的钴酸锂、2
‑
5％的粘结剂，4
‑
8％的导电剂和3
‑
6％的NMP溶剂，各组分之和为100％。
[0009]优选的负极浆料中，按重量百分数计，82
‑
92％的钛酸锂，2
‑
7％的负极粘结剂，3
‑
8％的负极导电剂和3
‑
7％的NMP溶剂，各组分之和为100％。
[0010]进一步地，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、碳纤维中的一种或几种。优选导电炭黑和碳纳米管组成的导电剂。粘结剂为聚偏氟乙烯，溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0011]进一步地，所述铝箔的厚度为8
‑
12μm，正极浆料及负极浆料涂覆厚度分别为80
‑
90μm。
[0012]进一步地，所述的电解液为六氟磷酸锂。其中锂离子含量为普通电解液的6～7倍，导电性强。
[0013]本专利技术还涉及制备所述方形圆柱钴酸锂电池的方法，具体步骤为：
[0014]S1、正极浆料制备：先将粘结剂用溶剂配制成粘结液，并将碳纳米管和粘结剂溶于溶剂中制备成导电浆体，然后将导电浆体和导电炭黑混合均匀，最后加入干燥后的钴酸锂，调整固含量制成正极浆料；
[0015]S2、负极浆料制备：将粘结剂用溶剂配制成粘结液，然后将碳纳米管和粘结剂溶于溶剂中制备成导电浆体；再将导电浆体与导电炭黑混合，最后加入干燥后的钛酸锂，调整固含量制成负极浆料；
[0016]S3、将正极浆料和负极浆料分别涂覆在铝箔上，再经辊压、分切和烘烤，制备得到正极片和负极片；
[0017]S4、将正极片、隔膜和负极片以卷绕工艺进行组装，放入方形圆柱壳体中，向其中注入电解液，通过老化、分容，最终形成电池。
[0018]进一步地，钴酸锂材料及钛酸锂材料使用前均在100
‑
120℃下烘干12
‑
15h。
[0019]进一步地，S1中正极浆料的固含量为50～65％；S2中负极浆料的固含量为50～65％。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021]1、采用钴酸锂作为正极材料，钛酸锂作为负极材料，因钛酸锂为“零应变”材料，锂离子在脱嵌过程中不会产生枝晶，提高了电池的安全性；
[0022]2、电池采用方形圆柱结构，各部件之间设有相应的定位机构，可显著提高各配件之间的配合精度，并且方便安装工人进行拼装，在提高了装配工人的装配效率的同时也提升了锂电池的装配精度；
[0023]3、电池在装配时采用方型结构的电池壳体，在同等体积下能显著提高电池内部的电解液承载量，提高了电池的循环寿命。
附图说明
[0024]图1为方形圆柱电池整体外观结构爆炸示意图.
[0025]图2为方形圆柱电池负极组件结构爆炸示意图。
[0026]图3为方形圆柱电池组装状态下结构剖视图。
[0027]图4为方形圆柱电池组装状态下外观示意图。
[0028]图5为方形圆柱电池排气装置结构示意图。
[0029]图6为实施例3方形圆柱电池充放电曲线。
[0030]图7为实施例3方形圆柱电池循环次数曲线。
[0031]图中：负极组件1、密封螺丝101、负极盖板102、负极支架103、负极极柱104、负极极板105、安装槽口1051、密封垫圈106、排气孔107、中心管2、电池壳体3、连接柱塞4、正极组件5、第一绝缘密封圈501、正极盖板502、第二绝缘密封圈503、正极支架504、正极极柱505、正极极板506。
具体实施方式
[0032]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。
[0033]方形圆柱电池的结构如图1～5所示，包括电池壳体3，其内设有圆柱状的电芯，圆柱状电芯的两端与壳体内壁之间设有支架103、504；圆柱状电芯包括中心管，并由正极片、隔膜和负极片层叠的复合膜沿中心管卷绕成型；壳体内还注入有电解液。
[0034]优选方案中，壳体一端设有正极组件，另一端设有负极组件，中心管的两端分别连接正极组件和负极组件。优选中心管2的两端通过连接柱塞4与负极组件1和正极组件5卡接，中心管2在电池壳体3的内部将负极组件1和正极组件5连接成为一个整体，中心管2的轴心和正极组件5、负极组件1之间三者重合，中心管2由于与正极组件5和负极组件1之间设置有卡位机构，电池在运行时中心管2不会发生晃动和脱落，进而大幅提升了电池运行的稳定性。
[0035]优选的方案中，正极组件5包括正极盖板502、正极支架504、正极极柱505和正极极板506，所述正极支架504安设在电池壳体3内，正极支架504的上端面连接正极盖板502，正极组件5的下端面连接正极极板506，正极极柱505贯穿连接正极盖板502和正极支架504并安设于负极极板105内，正极盖板502在电池外部与电池壳体3焊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方形圆柱钴酸锂电池，其特征在于：该电池为方形圆柱结构，其中壳体为立方体，其内设有圆柱状的电芯，圆柱状电芯的两端与壳体内壁之间设有支架；圆柱状电芯包括中心管，并由正极片、隔膜和负极片层叠的复合膜沿中心管卷绕成型；壳体内还注入有电解液；正极片的正极活物为钴酸锂，负极片的负极活物为钛酸锂。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于：壳体一端设有正极组件，另一端设有负极组件，中心管的两端分别连接正极组件和负极组件。3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于：所述支架的四周设有支撑脚，支架通过支撑脚卡接于壳体内壁，且支撑脚为内中空结构，两端开口。4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，正极片包括正集流体和其上涂覆的正极浆料，正极浆料包括正极活物钴酸锂、粘结剂、导电剂和溶剂；负极片包括负集流体和其上涂覆的负极浆料，负极浆料包括负极活物钛酸锂、粘结剂、导电剂和溶剂。5.根据权利要求3或4所述的电池，其特征在于：所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、碳纤维中的一种或几种，粘结剂为聚偏氟乙烯，溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮。6.根据权利要求4所述的方形圆柱钴酸锂电池，其特征在于：所述正集流体及负集流体的厚度均为8
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12μm，正极浆料及负...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，雷飞叶，张要枫，
申请(专利权)人：湖北钛时代新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：