一种锂离子电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：S1、制备石墨烯包覆钛酸锂复合材料；S2、采用包括高电压钴酸锂的材料制备正极极片；S3、采用包括步骤S1中的石墨烯包覆钛酸锂复合材料制备负极极片；S4、将制备完成的正极极片和负极极片采用模切机进行分切后，采用叠片方式完成电芯制备、注液、化成后完成电池制备；S5、制备完成后的电池进行包括倍率放电、超低温环境下放电容量、倍率循环性能、针刺性能测试验证。采用该制备方法制备的锂离子电池，综合性能好，有效实现了电池长寿命、高安全性、极低温放电以及功率性能的兼顾。极低温放电以及功率性能的兼顾。极低温放电以及功率性能的兼顾。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池制备
，具体涉及一种锂离子电池的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为新一代的绿色能源，在使用寿命、安全性、能量密度、功率型性能以及可满足极端环境下使用的优势，已广泛应用于电子设备，动力能源以及储能等各领域，但是随着各领域应用需求的不断提升，特别是在极端环境下电池的综合性能要求提升，传统的锂离子电池主要集中在电池单一方向性能改善，而可能牺牲电池其他性能，如功率性能、使用寿命、安全性能等，电池综合性能不佳，导致电池满足的应用场景较为单一，无法同时兼顾长寿命、高安全、优异的功率性能且满足极端环境正常使用需求。例如授权(公告)号为CN106058245B的专利公开了一种在低温条件夏具备优异放电性能的低温锂离子电池，具体包括正极、负极和电解液；正极所用的正极活性物质为磷酸锰铁锂掺杂的镍钴锰酸锂三元材料，其中磷酸锰铁锂在正极活性物质中的掺杂质量百分比为5％～30％；负极所用的负极活性物质为石墨或碳包覆石墨材料；电解液所用的有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯的混合体系，电解液中锂离子的浓度为0.9～1.3mol/L。结合附图可知，在55℃，放电容量保持率达到100％以上，在0℃条件下放电容量保持率在92％以上；在
‑
20℃条件下放电容量最高为84.8％，最低则为60％左右，由此可见，随着温度的降低，该锂离子电池的放电容量保持率逐渐降低。因此在更极端更低的温度条件下，该电池不能很好的保证放电性能，进而影响电池的使用寿命。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种可兼顾安全性能、使用寿命、功率性能以及极低温环境下使用需求的锂离子电池制备方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S1、制备石墨烯包覆钛酸锂复合材料；
[0007]S2、采用包括高电压钴酸锂的材料制备正极极片；
[0008]S3、采用包括步骤S1中的石墨烯包覆钛酸锂复合材料制备负极极片；
[0009]S4、将制备完成的正极极片和负极极片采用模切机进行分切后，采用叠片方式完成电芯制备、注液、化成后完成电池制备；
[0010]S5、制备完成后的电池进行包括倍率放电、超低温环境下放电容量、倍率循环性能、针刺性能测试验证。
[0011]石墨烯包覆钛酸锂复合材料的制备方法包括如下步骤：
[0012](1)将钛酸锂、石墨烯以质量比(80
‑
90)：(20
‑
10)混合，球磨至均匀分散状态；
[0013](2)将步骤(1)中混合球磨后的钛酸锂和石墨烯进行烧结，制备石墨烯包覆钛酸锂复合材料；
[0014](3)取出石墨烯包覆钛酸锂复合材料，研磨至粉末，随后过目筛，得到石墨烯包覆钛酸锂复合材料样品。
[0015]步骤(1)中，球磨的转速为350r/min，球磨时间的取值范围为4h
‑
6h。
[0016]步骤(2)中，将钛酸锂和石墨烯放置在管式炉中烧结，烧结温度为240℃
‑
280℃，烧结时间的取值范围为12h
‑
20h。
[0017]正极极片的制备方法包括如下步骤：
[0018]1)选取聚偏氟乙烯(PVDF)加入N
‑
甲基吡咯烷酮中，并加入行星式搅拌机中搅拌，搅拌时间取值范围为20min
‑
30min；
[0019]2)选取高电压钴酸锂、超导电炭黑(SP)、碳纳米管(CNTS)按质量比称取后加入行星式搅拌机中进行混合搅拌；当测试浆料粘度合格后得到正极浆料；
[0020]3)采用挤压式涂布机将正极浆料涂覆在涂炭铝箔上，烘干，得到正极极片。
[0021]步骤2)中，行星式搅拌机以每800r/min
‑
1200r/min进行混合搅拌，搅拌时间为60min
‑
90min；测试浆料粘度的取值范围为4000mPa
·
s
‑
6000mPa
·
s。
[0022]步骤3)中，涂覆面密度为1.9g/100cm2‑
2.3g/100cm2。
[0023]负极极片的制备方法包括如下步骤：
[0024]①
选取聚偏氟乙烯(PVDF)加入N
‑
甲基吡咯烷酮中，并加入行星式搅拌机中搅拌，搅拌转速取值范围为20min
‑
30min；
[0025]②
再选取步骤S1中制备的石墨烯包覆钛酸锂复合材料，与超导电炭黑(SP)、碳纳米管(CNTS)按质量比称取后加入行星式搅拌机中进行混合搅拌，当测试浆料粘度合格后得到负极浆料；
[0026]③
采用挤压式涂布机将负极浆料均匀涂覆在涂炭铝箔上，烘干，得到负极极片。
[0027]步骤
②
中，行星式搅拌机中以每800r/min
‑
1200r/min进行混合搅拌，搅拌时间为60min
‑
90min；测试浆料粘度的取值范围为5000mPa
·
s
‑
7000mPa
·
s。
[0028]步骤
③
中，涂覆面密度为2.0g/100cm2‑
2.5g/100cm2。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：
[0030]本专利技术中的一种锂离子电池的制备方法，采用该制备方法制备的锂离子电池，综合性能好，有效实现了电池长寿命、高安全性、极低温放电以及功率性能的兼顾。
[0031]专利技术中的一种锂离子电池的制备方法，通过采用混合烧结的方式进行钛酸锂材料性能优化改善，主要采用不同含量的石墨烯材料对钛酸锂进行包覆，使得钛酸锂材料导电性能得到了有效改善，从材料角度有效优化了电池倍率及低温等综合性能。
[0032]进一步从电池设计角度，选取宽温域且倍率性能优异的高电压钴酸锂材料作为正极材料，搭配优化改善后的钛酸锂负极材料，选用宽温域钛酸锂电池专用电解液进行全电池设计及制备，其中优选使用了涂炭铝箔作为集流体，并对极片制备参数进行探索优化，制备出可兼顾功率性能、极低温放电性能、且具备长寿命高安全的锂离子电池。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其
他的附图。
[0034]图1为实施例1中石墨烯包覆钛酸锂复合材料的SEM测试图；
[0035]图2为实施例1中所制备锂离子电池50C倍率放电曲线图；
[0036]图3为实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、制备石墨烯包覆钛酸锂复合材料；S2、采用包括高电压钴酸锂的材料制备正极极片；S3、采用包括步骤S1中的石墨烯包覆钛酸锂复合材料制备负极极片；S4、将制备完成的正极极片和负极极片采用模切机进行分切后，采用叠片方式完成电芯制备、注液、化成后完成电池制备；S5、制备完成后的电池进行包括倍率放电、超低温环境下放电容量、倍率循环性能、针刺性能测试验证。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于：石墨烯包覆钛酸锂复合材料的制备方法包括如下步骤：(1)将钛酸锂、石墨烯以质量比(80
‑
90)：(20
‑
10)混合，球磨至均匀分散状态；(2)将步骤(1)中混合球磨后的钛酸锂和石墨烯进行烧结，制备石墨烯包覆钛酸锂复合材料；(3)取出石墨烯包覆钛酸锂复合材料，研磨至粉末，随后过目筛，得到石墨烯包覆钛酸锂复合材料样品。3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，球磨的转速为350r/min，球磨时间的取值范围为4h
‑
6h。4.根据权利要求2所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，将钛酸锂和石墨烯放置在管式炉中烧结，烧结温度为240℃
‑
280℃，烧结时间的取值范围为12h
‑
20h。5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的制备方法，其特征在于：正极极片的制备方法包括如下步骤：1)选取聚偏氟乙烯(PVDF)加入N
‑
甲基吡咯烷酮中，并加入行星式搅拌机中搅拌，搅拌时间取值范围为20min
‑
30min；2)选取高电压钴酸锂、超导电炭黑(SP)、碳纳米管(CNTS)按质量比称取后加入行星式搅拌机中进行混合搅拌；当测试浆料粘度合格后得到正极浆料；3)采用挤压式涂布机将正极浆料涂覆在涂炭铝箔上，烘干，得到正极极片。...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟敏涛，付微婷，张小洪，罗善雄，陈晓涛，刘富亮，滕久康，周雄，唐月娇，
申请(专利权)人：贵州梅岭电源有限公司，
类型：发明
国别省市：