提升锂离子电池的功率密度的方法技术

本发明专利技术公开一种提升锂离子电池的功率密度的方法，包括步骤：制备锂电池的正极极片和\或负极极片时，将活性材料、导电剂和粘结剂均匀混合制备成浆料，将浆料均匀涂覆在箔材集流体上，烘干涂覆层，对涂覆的复合电极碾压，先将极片放置于低温环境静置预定时间，再将极片置于常温环境温度下恢复室温得到高功率极片。本发明专利技术通过降低电极片的迂曲度，缩短传质路径，降低锂离子扩散阻抗，从而达到提升锂离子电池倍率性能的效果，该方法无需调控电极材料的粒径和极片的厚度，在提高功率密度的同时保障了工艺的简便性和电池的能量密度。工艺的简便性和电池的能量密度。工艺的简便性和电池的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
提升锂离子电池的功率密度的方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，特别是涉及一种提升锂离子电池的功率密度的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池是目前最常用的储能器件之一，其具有高比能、高电压、循环寿命长和绿色环保等优点。然而随着锂离子电池的广泛应用和替代进程的不断加快，消费者又提出了更高需求，例如手机等电子产品的快充技术，电动汽车的动力系统大功率输出和快充技术，无人机的高承载能力等，这些场合无一不要求锂离子电池具备较高的功率密度。
[0003]目前已有多种方法可提高锂离子电池的功率密度。第一种方法是减小电池材料的粒径，减小粒径可以有效地缩短离子扩散的距离，从而达到提升倍率性能的效果。但是该方法会对电极制造工艺造成系列影响，首先是匀浆过程中的材料分散问题，仅通过增加搅拌速度难以使小粒径材料分散均匀，其次是小粒径材料具有的较大比表面能会使得团聚问题极为严重，影响涂布的一致性和操作性，因此该方法易引发匀浆难和加工难等问题。第二种方法是减小极片的涂层厚度，该方法可以显著缩短液相离子的扩散路径，提升电池的倍率性能，但会减小活性材料负载量，降低电池的能量密度。第三种是降低极片的压实密度，该方法可通过增大材料颗粒的间距，提升极片的电解液吸收量，拓宽和增加锂离子传输通道，利于锂离子在大电流下的快速移动，但压实密度存在最佳范围，过低的压实密度不利于颗粒间的接触，对极片的电子导电性造成负面影响，同时也会降低电池的体积能量密度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种提升锂离子电池的功率密度的方法，利用电极浆料中各组分物质的热膨胀系数不同这一物理性质，通过温度场变化来调控极片的微观形貌，降低极片的迂曲度，促进电解液的浸润，从而提升锂离子电池的功率密度。
[0005]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0006]一种提升锂离子电池的功率密度的方法，包括以下步骤：
[0007]制备锂电池的正极极片和\或负极极片时，将活性材料、导电剂和粘结剂均匀混合制备成浆料，将浆料均匀涂覆在箔材集流体上形成涂覆层，烘干涂覆层，对涂覆层烘干的电极极片碾压，将碾压后的电极极片放置于低温环境静置预定时间，将电极极片置于常温环境温度下恢复室温得到高功率极片。
[0008]其中，所述低温环境为
‑
60～0℃，优选的为
‑
60～
‑
18℃，更优选的为
ꢀ‑
20～
‑
18℃，低温环境下的所述预定时间为0～24h，优选的为1～24h，更优选的为1
‑
15h，根据低温环境的温度来定，温度越低，静置时间相对要短，所述常温环境温度为20～30℃。
[0009]本专利技术通过降低电极片的迂曲度，缩短传质路径，降低锂离子扩散阻抗，从而达到提升锂离子电池倍率性能的效果，该方法无需调控电极材料的粒径和极片的厚度，在提高
功率密度的同时保障了工艺的简便性和电池的能量密度。
附图说明
[0010]图1是本专利技术的提升锂离子电池的功率密度的方法的流程图。
[0011]图2为实施例1、实施例2和对比例1的SEM图。
[0012]图3为实施例1、实施例2和对比例1所对应扣式电池的电化学阻抗谱图。
[0013]图4为实施例3、实施例4和对比例2的SEM图。
具体实施方式
[0014]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0015]本专利技术是利用电极组分中有机聚合物粘结剂与无机物组分的热膨胀系数差异较大这一物理性质，通过温度场变化使各组分物质非同步性收缩，增加电极片的孔隙率，降低电极片的迂曲度，缩短锂离子扩散路径，进而提升电解液对极片的浸润性，最终提升电池的功率密度。
[0016]如图1所示，一种提升锂离子电池的功率密度的方法，包括以下步骤：
[0017]制备锂电池的正极极片和或负极极片时，将活性材料、导电剂和粘结剂均匀混合制备成浆料，将浆料均匀涂覆在箔材集流体上形成涂覆层，烘干涂覆层，对涂覆层烘干的电极极片碾压，将碾压后的电极极片放置于低温环境静置预定时间，将电极极片置于常温环境温度下恢复室温得到高功率极片。
[0018]其中，所述低温环境为
‑
60～0℃，优选的为
‑
60～
‑
18℃，更优选的为
ꢀ‑
20～
‑
18℃，低温环境下的所述预定时间为0～24h，优选的为1～24h，更优选的为1
‑
15h，根据低温环境的温度来定，温度越低，静置时间相对要短，所述常温环境温度为20～30℃。
[0019]实施例1
[0020]将正极活性物质镍钴锰酸锂(LiNi
0.9
Co
0.05
Mn
0.05
O2)、导电剂炭黑(Super
‑
P) 和粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量份数比97：1：2均匀混合制备正极浆料，正极浆料粘度为6000～8000mPa
·
s；将正极浆料均匀涂覆在铝箔集流体上，烘干涂覆层，烘干温度为120℃，烘干时间为3分钟；极片面密度为45mg/cm2，对涂覆的复合层电极进行碾压，碾压后复合电极的厚度为140μm，压实密度3.5g/cm3；将极片放置于
‑
18℃的低温环境静置1h，再将极片置于25℃的环境温度下恢复室温得到新型高功率极片。
[0021]实施例2
[0022]将正极活性物质镍钴锰酸锂(LiNi
0.9
Co
0.05
Mn
0.05
O2)、导电剂炭黑(Super
‑
P) 和粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量份数比97：1：2均匀混合制备正极浆料，正极浆料粘度为6000～8000mPa
·
s；将正极浆料均匀涂覆在铝箔集流体上，烘干涂覆层，烘干温度为120℃，烘干时间为3分钟；极片面密度为45mg/cm2，对涂覆的复合层电极进行碾压，碾压后复合电极的厚度为140μm，压实密度3.5 g/cm3；将极片放置于
‑
18℃的低温环境静置15h，再将极片置于25℃的环境温度下恢复室温得到新型高功率极片。
[0023]对比例1
[0024]将正极活性物质镍钴锰酸锂(LiNi
0.9
Co
0.05
Mn
0.05
O2)、导电剂炭黑(Super
‑
P) 和粘
结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量份数比97：1：2均匀混合制备正极浆料，正极浆料粘度为6000～8000mPa
·
s；将正极浆料均匀涂覆在铝箔集流体上，烘干涂覆层，烘干温度为120℃，烘干时间为3分钟；极片面密度为45mg/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提升锂离子电池的功率密度的方法，其特征在于，包括以下步骤：制备锂电池的正极极片和\或负极极片时，将活性材料、导电剂和粘结剂均匀混合制备成浆料，将浆料均匀涂覆在箔材集流体上形成涂覆层，烘干涂覆层，对涂覆层烘干的电极极片碾压，将碾压后的电极极片放置于低温环境静置预定时间，将电极极片置于常温环境温度下恢复室温得到高功率极片。2.根据权利要求1所述提升锂离子电池的功率密度的方法，其特征在于，烘干涂覆层时，对于正极极片的烘干温度为120℃，烘干时间为3
‑
5分钟，对负极极片的烘干温度为140℃，烘干时间为5分钟。3.根据权利要求2所述提升锂离子电池的功率密度的方法，其特征在于，正极极片的极...

【专利技术属性】
技术研发人员：马洪运，王天，王欣欣，张淑娴，许刚，
申请(专利权)人：天津力神电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：