可快充高安全高倍率电池及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种可大倍率充电和高倍率放电、及其制作工艺简单的可快充高安全高倍率电池及其制作方法。该电池分别包括如下重量份的成分组成的正极材料和负极材料：８５％～９５％的正极活性物质、０．５％～５％的导电剂、０．２％～２％的分散剂、２％～４％的粘结剂，和９０～９５％的负极活性物质、０．１％～３％的导电剂、０．１％～１．５％分散剂、２％～４％的粘结剂。该方法包括在正、负极浆料的制作时，正、负极活性物质、导电剂、分散剂和粘结剂均以干粉进行混合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池，尤其涉及一种可快充高安全高倍率电池及其制 作方法。
技术介绍
当前，锂离子电池行业发展迅速，随着电子产品的发展，对锂离子电池 也提出了更高的要求，特别要考虑其轻薄、大电流放电及安全性能。航模、玩具、无线电动工 具市场展现出蓬勃的发展势头，需要充电时间更短、放电电流更大、安全性能更高的锂离子 电池，许多小型电器也要求能够高倍率放电。目前也有一些相对较好制备高倍率电池的方法，如公开号为1819321的中国专利 申请，公开了一种高倍率锂离子电池。使用此方法制作的高倍率电池可以达到12 15C放 电，但对能否进行快充，和安全性要求都未提及。又如公开号为101106186的中国专利申 请，公开了一种高倍率锂离子电池，使用其方法制作的高倍率电池除虽降低了大电流放电 时的温度，提高了倍率性能和循环性能，但对过充安全和大电流快速充电也未提及。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术存在的问题，提供一种可快充高安全高倍 率电池及其制作方法，该电池可大倍率快速充电、高倍率放电，和高安全性。该制作方法工 艺简单，易于操作。本专利技术的技术方案包括正、负极集流体、电芯、电解液，正、负极浆料，所述正极浆 料包括分别按重量配比为85 % 95 %的正极活性物质、0. 5 % 5 %的导电剂、0. 2 % 2 % 的分散剂、和2% 4%的粘结剂构成，所述负极浆料包括分别按重量配比为90 95%的负 极活性物质、0. 3%的导电剂、0. 1.5%分散剂、2% 4%的粘结剂构成。所述正极活性物质包括以下一种或一种以上成分组成分别经金属掺杂改性过的 耐压型钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、和镍钴锰酸锂；所述负极活性物质包括以下成分中的一 种或几种组成天然改性石墨、普通人造石墨、中间相碳微球、和/或钛酸锂；所述正、负极导电剂分别包括以下成分中的一种或一种以上组成乙炔黑、超导碳 墨、纳米碳、纳米碳管、纳米二氧化硅、和纳米氧化铝；所述正、负极分散剂分别为非离子型有机表面活性剂；所述正、负极粘结剂分别为分子量在100万以上的高聚物；所述电解液包括锂盐六氟磷酸锂和/或双草酸硼酸酯锂、和以下两种或两种以下 溶剂组成碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、和碳酸丙烯酯。所述正、负极分散剂分别包括以下成分中的一种或几种组成羧甲基纤维素钠、乙 基丙烯酸甲酯、和甲基丙烯酸甲酯；所述正、负极粘结剂分别为丁苯橡胶和/或聚偏氟乙烯；所述电解液包括1. 2mol/L的六氟磷酸锂、与以下体积比的溶剂的混和液 组成乙基碳酸酯二乙基碳酸酯甲乙基碳酸酯亚乙烯碳酸酯环己基苯= 1 1 1 0. 2 0.05。所述电解液还包括以下成分中的一种或两种组成的添加剂1，3_丙烷磺酸内酯、 环己基苯和联苯。所述正、负极集流体为三维集流体、二维集流体、或金属带；所述电芯为包括正、负极片构成的多极耳卷绕式或叠片式电芯。所述正极集流体的厚度为18 30 μ m，负极集流体的厚度为10 18 μ m ；所述多 极耳卷绕式或叠片式电芯，其正极极耳由位于电芯的一端、连接于构成电芯的各正极片的 一端的各舌片连接构成，负极极耳由位于电芯的另一端的、连接于构成电芯的各负极片的 一端的各舌片连接构成。本专利技术的电池的制作方法包括正、负极浆料的制作、和电芯的制作，其特征是在 正、负极浆料的制作时，正、负极活性物质、导电剂、分散剂和粘结剂均以干粉进行混合，浆 料在涂布之前均过胶体磨充分分散、磨勻，并调好粘度；所述电芯的卷绕制作采用多极耳卷 绕、或袋装叠片制作。所述正、负极浆料的制作首先将构成正极浆料的各成分作如下处理活性物质、 导电剂，分散剂、和粘结剂按工艺所要求的烘烤温度和时间分别进行烘烤制成干粉；然后将制成的活性物质、导电剂、和分散剂干粉在惰性气体保护下进行分散处理 制成干粉混料；将制成的粘结剂干粉与溶剂经一定时间的搅拌制成溶解液，再将上述制成的干粉 混料加入到该制成的溶解液中进行搅拌制成所需要的、达一定粘度的浆料；将上述制成的浆料过胶体磨若干次；所述负极浆料的制作负极浆料制作时，其溶解液的制作是将分散剂干粉加入到 纯水之中经一定时间搅拌后，然后加入粘结剂干粉再搅拌一定时间制成；其余工艺、步骤和 方法与正极浆料的制作类同；构成正、负极浆料的各成分份量按工艺要求进行配比；正极或负极浆料的粘度通 过在浆料过胶体磨时添加丙酮或纯水进行调节。所述干粉制作时，活性物质和导电剂的烘烤温度、时间分别120-150°C、2-5h，分散 剂、和粘结剂的烘烤温度、时间分别60-120°C、l-3h ；粘结剂干粉和溶剂制成溶解液时的搅 拌时间为2 3h ；所述干粉混料与溶解液制成浆料时的搅拌速度为2000-3000转/分钟， 浆料过3次胶体磨，制成的浆料的粘度为8000-12000Pa. s ；所述负极浆料的干粉制作时，活性物质和导电剂的烘烤温度、时间分别 150-250°C、3-6h，分散剂、和粘结剂的烘烤温度、时间分别80-100°C、l-3h ；使用分散剂制 作溶解液时，加入到纯水之中的搅拌时间为0. 5 2. 5h，加入粘结剂的搅拌时间为0. 2 1. 5h ；干粉混料与溶解液制成浆料时的搅拌速度为2000-3000转/分钟，浆料过3次胶体 磨，制成的浆料的粘度为3000-6000Pa. s。所述电芯的制作包括多极耳卷绕式和/或叠片式电芯的制作多极耳卷绕式电芯的制作将正极片、隔膜、负极片以正、负极片的各自的端部一 段未涂布浆料的一端相互对置、涂布浆料的部分相互重合顺次层叠制成层叠体，卷绕该层 叠体制成芯块，冲切芯块的一端卷绕后的各正极片端部一段未涂布浆料的部位的两侧角部 分，在各正极片的该一端形成舌片制成正极极耳；用同样的方法冲切芯块的另一端各负极 片的未涂布浆料的部位的两侧角部分形成舌片制成负极极耳，从而将芯块制成电芯；叠片式电芯的制作将若干正、负极片和隔膜按正极片、隔膜、负极片的顺序以涂 布浆料的部分相互重合进行反复层叠至所需要的层数制成芯块；再使用上述多极耳卷绕式 电芯的制作方法将芯块制成的电芯。本专利技术的电池可快充高安全高倍率电池，其电池性能由普通充电电流(IC)提升 到快速充电电流(6C)，电池由普通倍率(1-5C)提升到超高倍率(20-30C)放电，电池的过充 性能由普通安全(1C/4.8V)提升到高安全(3C/10V)不起火，不爆炸.本专利技术的制作方法工 艺简单，易于操作。本专利技术具有如下优点1.本专利技术电池可4C、6C大倍率快速充电，电池充满电最短时间仅需12分钟，4C 快速充电后高倍率放电容量释放率高达98 %，6C快速充电后高倍率放电容量释放率高达 94% ；2.本专利技术电池可以20C 30C高倍率放电，且30C/1C放电容量比值达到85%以 上；3.本专利技术电池可以通过3C/10V过充安全测试，不起火不爆炸。附图说明图1是本专利技术电池的多极耳卷绕式电芯结构示意图。图2是本专利技术的电 池的叠片式电芯结构示意图。图3是本专利技术的电池的25C放电曲线图。图4是本专利技术的电 池的6C充25C放电曲线图，图中m为6C充电曲线，η为25C放电曲线。图5是本专利技术的电 池的3C/10V过充曲线图，其中ο为温度曲线，ρ电压曲线。具体实施方式现通过实施例并结合附图对本专利技术的电池及相应的制作方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可快充高安全高倍率电池，包括正、负极集流体、电芯、电解液，正、负极浆料，其特征是所述正极浆料包括分别按重量配比为８５％～９５％的正极活性物质、０．５％～５％的导电剂、０．２％～２％的分散剂、和２％～４％的粘结剂构成，所述负极浆料包括分别按重量配比为９０～９５％的负极活性物质、０．１％～３％的导电剂、０．１％～１．５％分散剂、２％～４％的粘结剂构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡道国，张小军，赖见，
申请(专利权)人：江西省福斯特新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：36