【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池及电容器，尤其涉及一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池及其制备方法。
技术介绍
1、随着环保意识不断加强，新能源产业备受关注，智能手机、平板电脑、可穿戴式智能设备、移动电源、新能源汽车、电动自行车、电动工具及储能电站的应用和普及将给锂离子电池产业带来前所未有的发展机遇，但是宽工作温度范围、高比能、高安全、长寿命的电池技术需要继续突破。
2、在开发宽工作温度范围、高比能、高安全、长寿命同时还要保证电池性能的过程中，宽工作温度范围、高比能、高安全、长寿命电池越来越受到关注，传统锂电池采用ncm材料体系，低温环境适应性、高温环境安全性、循环寿命等已经达到极限。
3、为了提升电池宽工作温度范围、高比能、高安全、长寿命，提高电池空间有效利用率，增加车辆续航里程；在军事装备方面我国一直都有关于锂电池应用的研究，但是在军用电池研究领域与国外相比存在差距。
4、(一)目前锂电池0℃以下无法快速充电
5、目前，绝大部分锂离子电池在0℃以下环境无法大电流快速充电，甚至无法常规速率充电；此技术难题致使武器装备在低温环境性能受限，导致装备作战能力得不到有效保障；特殊作战区域无法满足环境温度＞0℃，直接导致无后续电力保障等问题，易造成装备能力失效；(二)数字化设备较少利用可再生能源
6、科技战争中离不开数字化军事设备，数字化装备领域面向轻量化、便携化、隐蔽性发展，绝大部分已经取消可再生能源供电基本都采用二次化学电池供电，这就关联到充电的问题。尤其是一些对电能
7、(三)新型电池推广程度较小
8、虽然除了高科技军事领域，现在许多部队都已经开始使用电池储能。但与高科技领域所不同的是，部队对于电池的要求并不像航空航天等领域那么高。目前，由于成本或者实际需求等方面的问题，许多部队使用的储能电池仍然是铅酸电池，铅酸电池所含化学成本对当地的环境和生态产生影响，而且还有可能对驻防官兵的身心造成伤害。而锂离子电池无毒且具有高能量比、高功率比等特点，将能够为现代信息化、数字化战争中的，各类装备提供持久稳定的电力供应。
9、电池储能是当前应用最广泛和被认为是最有前景的能量储能单元。目前,在电池储能技术的研究与应用方面已经取得了较大进展，例如从过去仅仅对电池单体和小容量电池储能系统的研究与应用，发展到对大容量、规模化、电池成组等技术的研究与应用。
10、目前应用较广泛的锂电池及其他符合要求的储能电池等，成为了现代战争模式中必不可少的一部分，在现代化军队后勤工作方面，能源的重要性也不可忽视，比如：如何为供电困难的偏远哨所提供日常所需的能源，如何保证武器装备、车辆电力的可靠、持续供应等，这些都必须有电池技术作为支撑，而电池储能是目前较为成熟的技术线路，因此，发展电池储能技术始终是各国军方研究的重要课题。
技术实现思路
1、基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池及其制备方法。
2、本专利技术提出的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池，包括正极片、负极片、电解液、隔膜和铝塑膜，所述正极片包含正极浆料及正极集流体，所述正极浆料由正极粉体和分散剂组成，以正极粉体的总重量为1为基准，所述正极粉体包括：正极活性材料95.6wt％～97.8wt％、正极导电剂0.62wt％～1.6wt％、正极粘结剂1.0wt％～2.7wt％，所述负极片包括负极浆料及负极集流体，所述负极浆料由负极粉体和水组成，以负极粉体的总重量为1为基准，所述负极粉体包括：负极活性材料93.5w t％～95.3wt％、负极导电剂0.56wt％～0.94wt％、负极粘结剂2.2wt％～3.6wt％；以负极活性材料的总重量为1为基准，所述负极活性材料由12wt％～20wt％预锂化的氧化亚硅和87wt％～95wt％石墨组成，所述电解液由有机溶剂、功能添加剂和锂盐组成，所述有机溶剂由碳酸二甲酯：碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯按照质量比为(3.8～5.8):(1～3):1组成，所述功能添加剂由碳酸亚乙烯酯：氟代乙酸酯：亚硫酸丙烯酯按照质量比为(1～2)：(1～2)：1组成，所述功能添加剂的添加量为所述电解液总质量的15％～17％。
3、优选的，所述负极导电剂由单壁碳纳米管和导电石墨按照重量比为1:3.23～20组成，具体的，所述负极导电剂由单壁碳纳米管和导电石墨按照重量比为1:8.5～15.2组成，所述导电石墨选自天然石墨、人造石墨和中间相碳微球中的至少一种。
4、优选的，所述负极粘结剂选自cmc、paa、sbr、pan中的至少两种，所述负极粘结剂选自cmc/paa、cmc/sbr/paa、cmc/pan中的至少一种。
5、优选的，所述预锂化的氧化亚硅的粒径为3～8μm，表面积为4.5～8.5m2/g。
6、优选的，所述正极导电剂由单壁碳纳米管和导电石墨按照重量比为1:8.33～24组成，具体的，所述正极导电剂由单壁碳纳米管和导电石墨按照重量比为1:5.19～35.7组成。
7、优选的，所述正极活性材料为单晶型ncma材料，单晶型ncma材料的粒径为2.5～4.3μm，比表面积为0.55～0.82m2/g，克容量≥87mah/g。
8、优选的，所述隔膜为厚度为12～20μm的pe膜，所述负极集流体为厚度为6～8μm铝箔，正极集流体为厚度为10～14μm铝箔。
9、一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池的制备方法，包括以下步骤：
10、s1正极的制备：以nmp为溶剂，将正极粘结剂制成固含量为5.2％～7.8％的胶水，然后在胶水中加入正极导电剂、正极活性材料，搅拌均匀后，得到浆料，加入nmp调整浆料的固含量为65～70％，粘度为4500～5500mpa.s，得到正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，然后进行碾压、分条，得到正极片；
11、s2负极的制备：采用水为溶剂，将负极粘结剂制成固含量为1.3％～1.7％的胶水，然后在胶水中加入负极导电剂、负极活性材料，搅拌均匀后，得到浆料，加入水调整浆料的固含量为40～45％，粘度为2500～3500mpa.s，得到负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，然后进行碾压、分条，得到负极片；
12、s3使用制片机，依次按照负极片、隔膜、正极片、隔膜的顺序进行重叠制成电芯；然后将下垫片、电芯、上垫片放入铝塑膜中，经过冲压铝塑膜、封口、测短路工序，得到待注液的电芯；在露本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池，其特征在于，包括正极片、负极片、电解液、隔膜和铝塑膜，所述正极片包含正极浆料及正极集流体，所述正极浆料由正极粉体和分散剂组成，以正极粉体的总重量为1为基准，所述正极粉体包括：正极活性材料95.6wt％～97.8wt％、正极导电剂0.62wt％～1.6wt％、正极粘结剂1.0wt％～2.7wt％，所述负极片包括负极浆料及负极集流体，所述负极浆料由负极粉体和水组成，以负极粉体的总重量为1为基准，所述负极粉体包括：负极活性材料93.5w t％～95.3wt％、负极导电剂0.56wt％～0.94wt％、负极粘结剂2.2wt％～3.6wt％；以负极活性材料的总重量为1为基准，所述负极活性材料由12wt％～20wt％预锂化的氧化亚硅和87wt％～95wt％石墨组成，所述电解液由有机溶剂、功能添加剂和锂盐组成，所述有机溶剂由碳酸二甲酯：碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯按照质量比为(3.8～5.8):(1～3):1组成，所述功能添加剂由碳酸亚乙烯酯：氟代乙酸酯：亚硫酸丙烯酯按照质量比为(1～2)：(1～2)：1组成，所述功能添加剂的添加量为所述电
2.根据权利要求1所述的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池，其特征在于，所述负极导电剂由单壁碳纳米管和导电石墨按照重量比为1:3.23～20组成，所述导电石墨选自天然石墨、人造石墨和中间相碳微球中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池，其特征在于，所述负极粘结剂选自CMC、PAA、SBR、PAN中的至少两种。
4.根据权利要求1所述的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池，其特征在于，所述预锂化的氧化亚硅的粒径为3～8μm，表面积为4.5～8.5m2/g。
5.根据权利要求1所述的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池，其特征在于，所述正极导电剂由单壁碳纳米管和导电石墨按照重量比为1:8.33～24组成。
6.根据权利要求1所述的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池，其特征在于，所述正极活性材料为单晶型NCMA材料，单晶型NCMA材料的粒径为2.5～4.3μm，比表面积为0.55～0.82m2/g，克容量≥87mAh/g。
7.根据权利要求1所述的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池，其特征在于，所述隔膜为厚度为12～20μm的PE膜，所述负极集流体为厚度为6～8μm铝箔，正极集流体为厚度为10～14μm铝箔。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池的制备方法，其特征在于，在正极的制备过程中，所述涂覆、碾压、分条工艺为：将正极浆料涂布在正极集流体上，使用双辊碾压机，将涂布烘干后的正极片厚度碾压到170～174μm，接着使用分条机，将已碾压好的正极片进行分切，并将分切好的正极片放入高真空度的烘箱中，控制正极片的水分含量＜300ppm。
10.根据权利要求8所述的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池的制备方法，其特征在于，在负极的制备过程中，所述涂覆、碾压、分条工艺为：将负极浆料涂布在负极集流体上，使用双辊碾压机，将涂布烘干后的负极片厚度碾压到140～144μm，接着使用分条机，将已碾压好的负极片进行分切，并将分切好的负极片放入高真空度的烘箱中，控制负极片的水分含量＜300ppm。
...【技术特征摘要】
1.一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池，其特征在于，包括正极片、负极片、电解液、隔膜和铝塑膜，所述正极片包含正极浆料及正极集流体，所述正极浆料由正极粉体和分散剂组成，以正极粉体的总重量为1为基准，所述正极粉体包括：正极活性材料95.6wt％～97.8wt％、正极导电剂0.62wt％～1.6wt％、正极粘结剂1.0wt％～2.7wt％，所述负极片包括负极浆料及负极集流体，所述负极浆料由负极粉体和水组成，以负极粉体的总重量为1为基准，所述负极粉体包括：负极活性材料93.5w t％～95.3wt％、负极导电剂0.56wt％～0.94wt％、负极粘结剂2.2wt％～3.6wt％；以负极活性材料的总重量为1为基准，所述负极活性材料由12wt％～20wt％预锂化的氧化亚硅和87wt％～95wt％石墨组成，所述电解液由有机溶剂、功能添加剂和锂盐组成，所述有机溶剂由碳酸二甲酯：碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯按照质量比为(3.8～5.8):(1～3):1组成，所述功能添加剂由碳酸亚乙烯酯：氟代乙酸酯：亚硫酸丙烯酯按照质量比为(1～2)：(1～2)：1组成，所述功能添加剂的添加量为所述电解液总质量的15％～17％。
2.根据权利要求1所述的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池，其特征在于，所述负极导电剂由单壁碳纳米管和导电石墨按照重量比为1:3.23～20组成，所述导电石墨选自天然石墨、人造石墨和中间相碳微球中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池，其特征在于，所述负极粘结剂选自cmc、paa、sbr、pan中的至少两种。
4.根据权利要求1所述的一种支持超低温快速充电高倍率高安全长寿命聚合物电容电池，其特征在于，所述预锂化的氧化亚硅的粒径为3～8μm，表面积...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁素渊，范淑瑞，杜光照，蓝圣堤，
申请(专利权)人：深圳悠典能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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