一种聚合物镍钴锰钒锂动力电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合物镍钴锰钒锂动力电池及其制备方法，包括正极、负极、隔膜、聚合物凝胶电解液、电池壳体，其中正极由正极活性物质、粘结剂、导电剂和正极集流体组成，正极活性物质采用镍钴锰钒锂，该电池具有优越的电化学性能，能更好地用于电动自行车、摩托车、储能电站、电动汽车中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池及其制备方法，特别是涉及ー种聚合物镍钴锰钒锂动カ电池及其制备方法。
技术介绍
随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭，大气污染、全球气温上升的危险加剧，环境与人类社会的和谐发展日益成为社会关注的焦点。全球能源问题引起了世界各国的高度重视，为此展开了新的储能电池、新材料等新型能源的开发与研究。新能源产业是21世纪高新科技产业之一，电池エ业是新能源产业的重要组成部分，已成为全球经济发展的ー个热点，人们目前使用的电池主要为铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池。 上述电池中锂离子电池优势明显，如能量密度高、工作电压高、无记忆效应、循环寿命长、无污染、自放电小，所以锂离子动カ电池日益成为研究的热点。目前所研究的锂离子电池通常以钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料 为正极材料，石墨为负极材料。上述几种正极材料中，钴酸锂比能量高，但其安全性、循环性能较差，只作为常规的中小容量电池的正极材料，基本上不具备制作大容量高功率动カ电池的可能性。锰酸锂安全性较好，但锰酸锂结构不稳定，材料在电解质中会缓慢溶解，即与电解质的相容性不太好，在深度充放电的过程中，材料容易发生晶格崎变，造成电池容量迅速衰减，特别是在较高温度下使用时更是如此，在充放电过程中晶体结构在层状结构与尖晶石结构之间反复变化，从而引起电极体积的反复膨胀和收缩，导致电池循环性能变坏。三元材料能量密度高、安全性好，是ー种比较有前途的锂离子动カ电池正极材料，国内外目前正在对此材料进行动力电池的研究。磷酸铁锂结构稳定，安全性好， 电池循环寿命长，但是电池能量密度较低，低温性能差。正极材料是锂离子电池最重要的组成部分，新型正极材料的开发是动カ电池制备的关键。随着社会的发展和科学技术的进歩， 锂离子聚合物电池也在不断地更新换代，人们迫切希望ー种大容量高功率聚合物动カ电池及其制备方法问世。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服上述现有技术存在的缺陷，提供，通过该方法制作出一种聚合物镍钴锰钒锂动力电池， 该电池具有优越的电化学性能，能更好地用于电动自行车、摩托车、储能电站、电动汽车中。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种聚合物镍钴锰钒锂动カ电池， 包括正极、负极、隔膜、聚合物凝胶电解液、电池壳体，其中正极由正极活性物质、粘结剂、导电剂和正极集流体組成，正极活性物质采用镍钴锰钒锂，粘结剂采用聚偏氟こ烯，导电剂采用导电炭黑、导电石墨、鱗片石墨、钒纳米中的ー种或多种，集流体采用铝箔；负极由负极材料、导电剂、增稠剂、粘结剂和负极集流体组成，导电剂采用导电碳黑、碳纳米管、导电石墨中的ー种或多种；增稠剂采用羧甲基纤维素钠，粘结剂采用丁苯橡胶，集流体采用铜箔，电4池电芯采用叠片式制备エ艺制造，所述正极采用的材料及其重量百分比配比为镍钴锰钒锂91 % 95 %导电剂I % 7%聚偏氟こ烯2% 5%。在上述技术方案中，所述镍钴锰钒锂的粒径为2 18um。 所述负极材料采用人造石墨、天然石墨、中间相碳微球或硬碳材料中的一种或多种，所述负极采用的材料及其重量百分比配比为负极材料91% 95%导电剂0% 4%丁苯橡胶2% 4%羧甲基纤维素钠0% 2%。所述电池壳体由铝塑膜包装而成。一种聚合物镍钴锰钒锂动カ电池的制备方法，包括以下步骤(I)浆料的制备以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，正极采用的材料及其重量百分比配比为镇钻猛f凡钮91% 95*%、导电炭黑1% 3%、鱗片石星0% 2*%、钥; 纳米0% 2%、聚偏氟こ烯20Z0 5% ;在浆料配置前，镍钴锰钒锂和导电剂均需在120 150°C烘烤4 6小时，导电剂采用导电炭黑、导电石墨、鳞片石墨、钒纳米中的ー种或多种； 浆料的固含量为65 72%，首先根据浆料固含量及其配比将聚偏氟こ烯加入N-甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌2 3小时，然后加入混合均匀的镍钴锰钒锂和导电剂的混合物，加完料搅拌6 8小时，得到的浆料过200目筛I 2次；以去离子水为介质制备负极浆料，负极采用的材料及其重量百分比配比为负极材料91% 95%、导电炭黑0% 2%、导电石墨0% 2%、丁苯橡胶2% 4%、羧甲基纤维素钠0% 2%;负极材料采用人造石墨、天然石墨、中间相碳微球或硬碳材料中的ー种或多种，负极浆料的固含量为30 50%，首先根据浆料固含量及其配比将羧甲基纤维素钠加入去离子水中搅拌3 5小时，随后加入导电剂搅拌2 4小时，浆料过胶体磨以使导电剂得到完全分散，再加入负极材料搅拌2 4小时，随后加入丁苯橡胶搅拌I 2小时，得到的浆料过150目筛2 3次；(2)正负极涂布涂布采用间隙式涂布，根据极片设计要求预留极耳位，正极涂布使用的基材厚度为13 25um铝箔，正极涂布面密度为15 40mg/cm2，烤箱烘烤温度为 100 120°C;负极浆料涂布使用负极集流体厚度为8 15um的电解铜箔，负极涂布面密度为12 25mg/cm2，烤箱烘烤温度为70 90°C ；(3)极片辊压正极压实密度为2. 5 3. 9g/cm3,负极压实密度为I. 3 I. 6g/ cm3 ；(4)极片横切和分切根据电池极片的制作规格把辊压好的极片进行横切和分切出需要尺寸；(5)极片烘烤极片在真空状态下进行烘烤，正极极片在75 90°C温度下烘烤 4 6小时，负极极片在温度为75 90°C下烘烤4 6小吋，烘烤过程中每隔2小时连续抽放氩气2 3次，然后在真空状态下冷却极片到45°C以下，取出极片进行后续エ序；(6)电池芯的制备电芯包括正扱、负极以及正负极之间的隔膜，电芯依次采用隔膜、负极、隔膜、正极的叠片式结构，所述的隔膜采用厚度为25um 40um的隔离膜；(7)正负极极耳焊接根据电池设计要求把正负极极耳焊接于正负极极片预留集流体上，正负极极耳焊接都采用超声焊；(8)电芯的入壳及封装把叠合电芯装入冲好的电池壳体中，在温度为150 250°C、压カ为0. 3 0. 5Mpa、时间为8 12秒条件下用封ロ机热封电池顶部和其中ー侧边；(9)电芯烘烤在80 120°C真空状态下烘烤电芯24小时，烘烤过程中每隔4小时连续抽放氩气5次，然后在真空状态下冷却极片到45°C以下，取出电芯进行注液エ序；(10)电池注液在装有电芯的电池中注入凝胶电解液，然后热封电池另一侧边， 随后搁置电池24小时；(11)电池化成和分容采用限时化成，化成エ艺为0.02C充电2.5小时+0. IC充电4小时+0. 2C充电3小时，然后对电池进行除气、热封、裁边、整形；电池分容エ艺为0. 5C 恒流充到4. 3V，再在4. 3V下恒流恒压充电，截止电流为0. 03C，然后以0. 5C放电到2. 8V，此时电池放出的容量为电池容量。镍钴锰钒锂其毒性较小、成本较低、且可逆容量高，具有很高的充放电电位，理论比容量达270mAh/g，同时镍钴锰钒锂为聚阴离子正极材料，因此充放电后结构稳定以及高温安全性良好；锂离子脱嵌时是分步进行的，并且每脱嵌一个锂离子存在着相转移，所以其充放电性能与充放电时所设定的电位有夫。在镍钴锰钒锂中，由于有3个锂离子，在不同的电压下，脱锂的程度不同，所以其充电的比容量也不同。同时循环效率与充电电压有夫， 在高的充电电压下，其充电效率也很好。在23本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万文安，吕敬双，阮建红，
申请(专利权)人：深圳市中星动力电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：