專利名稱：一種高功率型鋰離子電池極組制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子蓄電池制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高功率型鋰離子電池極組制造方法。
背景技術(shù)：
隨著鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域需要高功率鋰離子電池。而鋰離子電池電極的質(zhì)量直接影響電池性能，現(xiàn)有的鋰離子電池的電極制作多采用漿料涂敷成型技術(shù)，即經(jīng)過碾壓、裁分等工藝制成所需電極，該方法制成的電極厚度稍厚，再加上電極組分、配比等問題，造成電極的大電流放電能力差，不適應(yīng)高功率電池要求，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到混合電動汽車等高功率設(shè)備的放電要求，并且安全性能和倍率性能都不理想，特別是在濫用情況下，電池容易發(fā)生起火和爆炸現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種操作方便、工藝過程簡單、能夠有效提高電池高倍率放電性能及安全性能的高功率型鋰離子電池極組制造方法。
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是高功率型鋰離子電池極組制造方法，選用重量比為80～90％∶3～10％∶3～8％的正極活性物∶導(dǎo)電碳黑∶粘結(jié)劑混合在一起，攪拌均勻，制成粘度為4000～8000Cps的正極漿料；選用重量比為88～94％∶1～5％∶3～10％的負(fù)極活性物∶導(dǎo)電碳黑∶粘結(jié)劑混合在一起，攪拌均勻，制成粘度為4000～8000Cps的負(fù)極漿料；將所述正極漿料按照24～34mg/cm2涂敷量間隔涂在正極金屬薄體的兩面上，每段電極平面面積150～250cm2，間歇寬度4～10mm；將所述負(fù)極漿料按照11～16mg/cm2涂敷量間隔涂在負(fù)極金屬薄體的兩面上，每段電極平面面積150～250cm2，間歇寬度4～10mm；用刮刀將漿料刮涂成雙面薄膜涂層，用碾壓機(jī)碾壓至80～110μm后裁分成薄電極，間隔處焊接極耳后，按隔膜、負(fù)極片、隔膜、正極片的疊放順序卷繞成方形或圓柱形極組。
本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施來實現(xiàn)所述粘結(jié)劑為PVDF的正負(fù)極活性物；所述正極片厚度保持在90～110μm，負(fù)極片厚度保持在85～100μm；所述隔膜的厚度為30～40μm；所述正極片寬度為70mm，負(fù)極片寬度為74mm，隔膜的寬度為84mm；所述極片為多段式多極耳極片，正極片為18段，極耳為16個，負(fù)極片為18段，極耳為16個。
本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是通過采用本方法制造的極組，組裝成電池后，能夠極大地降低電池的內(nèi)阻及極化程度，有效地改善電池的倍率放電性能和安全性能，電池能夠以15倍率放電，而且電池在短路、過充、擠壓、針刺等安全試驗中，均達(dá)到不起火、不爆炸。整個生產(chǎn)過程簡單、工藝容易控制，效率也比較高。


圖1為本發(fā)明實施例1的電池短路曲線圖；圖2為本發(fā)明實施例1的電池過充電曲線圖；圖3為本發(fā)明實施例1的電池擠壓曲線圖；圖4為本發(fā)明實施例1的電池針刺曲線圖；圖5為本發(fā)明實施例1的電池5倍率放電容量曲線圖；圖6為本發(fā)明實施例1的電池15倍率放電曲線圖；圖7為本發(fā)明實施例1的電池功率密度圖；圖8為本發(fā)明實施例1的電池循環(huán)壽命圖。
具體實施例方式
為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲列舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下
實施例1按質(zhì)量百分比計，80％～90％的鈷酸鋰與3％～10％的石墨、炭黑作為導(dǎo)電劑，3％～8％的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯，聚合類樹脂中的一種作為粘結(jié)劑，以N-甲基吡咯烷酮或二甲基酰胺作溶劑，制成漿料，以20um厚的鋁箔作集流體，將漿料逐段均勻地涂布到鋁箔兩面上，并經(jīng)干燥、輥壓、裁分、點焊極耳等操作工藝制成多極耳的正極片；按質(zhì)量百分比計，88％～94％的中間相球形炭(MCMB)、石墨炭作為負(fù)極活性物質(zhì)，與1％～5％的炭黑作為導(dǎo)電劑，3％～10％的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯，聚合類樹脂中的一種作為粘結(jié)劑，以N-甲基吡咯烷酮或二甲基酰胺作溶劑，制成漿料，以10um厚的銅箔作集流體，將漿料逐段均勻地涂敷于銅箔兩面，并經(jīng)干燥、輥壓、裁分、焊接極耳等操作工藝制成多極耳負(fù)極片；選用厚度為20um～40um的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂的復(fù)合膜作為隔膜，電液型號為LB3121A的有機(jī)非水電液，溶劑體系以EC為基體的三元混合物，電解質(zhì)為LiPF6，；將正負(fù)極片與隔膜按隔膜、負(fù)極片、隔膜、正極片順序的疊層卷繞成圓柱形極芯，放入殼內(nèi)，使極耳與極柱連接好，然后將殼體與頂蓋用氬弧焊接密封，注入電解液并將注液口密封。電池經(jīng)24h擱置后再進(jìn)行化成后處理等操作。
為說明本發(fā)明的特點，以45/150(8Ah)型電池為例，結(jié)合說明書附圖對電池性能進(jìn)行如下說明圖1為電池短路試驗曲線，在環(huán)境溫度為20℃±5℃的條件下，將滿電電池經(jīng)外部短路，外部線路電阻小于10mΩ。圖1中電池的最高電流為353.5A，最高溫度為97.6℃，電壓平臺為0.13V，整個實驗過程中，電池不起火、不爆炸。
圖2為電池的過充電試驗曲線，在環(huán)境溫度為20℃±5℃的條件下，用1倍率電流對滿電電池進(jìn)行過充電，當(dāng)電池電壓充到5.0V時，停止充電。圖2中電池的最高溫度為106.2℃，最高電壓為5.0V。整個試驗過程中，電池不起火、不爆炸。
圖3為電池的擠壓試驗曲線，在環(huán)境溫度為20℃±5℃的條件下，用油壓機(jī)將電池擠壓到內(nèi)部短路。電池的最高溫度為36.5℃，電池不起火、不爆炸。
圖4為電池的針刺試驗曲線，將試驗電池固定在夾具上，用Φ3mm～Φ8mm的鋼針沿徑向刺穿電池，電池的最高溫度為212.0℃，電池不起火、不爆炸。
圖5為電池的10倍率放電容量曲線，電池的放電容量為8.99Ah。
圖6為電池的15倍率放電曲線，電池以120A電流放電持續(xù)時間為30S，使用間歇式放電方式。
圖7為電池的功率密度圖。電池順序以7、9、15、1倍率放電。
圖8為電池的循環(huán)壽命曲線，電池以1倍率電流充放電，充放電壓范圍為4.2-3.0V。
刮涂薄膜電極技術(shù)即把電極活性物質(zhì)、添加劑和粘接劑混合在一起制成一定粘度的漿料，漿料通過料口下口定量敷于移動的金屬薄體上，刮刀隨即將漿料刮涂成一定厚度的雙面薄膜涂層，經(jīng)過碾壓裁分等工序制成薄電極，此技術(shù)要求設(shè)備的精度高。
權(quán)利要求
1.一種高功率型鋰離子電池極組制造方法，其特征在于選用重量比為80～90％∶3～10％∶3～8％的正極活性物∶導(dǎo)電碳黑∶粘結(jié)劑混合在一起，攪拌均勻，制成粘度為4000～8000Cps的正極漿料；選用重量比為88～94％∶1～5％∶3～10％的負(fù)極活性物∶導(dǎo)電碳黑∶粘結(jié)劑混合在一起，攪拌均勻，制成粘度為4000～8000Cps的負(fù)極漿料；將所述正極漿料按照24～34mg/cm2涂敷量間隔涂在正極金屬薄體的兩面上，每段電極平面面積150～250cm2，間歇寬度4～10mm；將所述負(fù)極漿料按照11～16mg/cm2涂敷量間隔涂在負(fù)極金屬薄體的兩面上，每段電極平面面積150～250cm2，間歇寬度4～10mm；用刮刀將漿料刮涂成雙面薄膜涂層，用碾壓機(jī)碾壓至80～110μm后裁分成薄電極，間隔處焊接極耳后，按隔膜、負(fù)極片、隔膜、正極片的疊放順序卷繞成方形或圓柱形極組。
2.權(quán)利要求1所述的高功率型鋰離子電池極組制造方法，其特征在于所述粘結(jié)劑為PVDF的正負(fù)極活性物。
3.權(quán)利要求1所述的高功率型鋰離子電池極組制造方法，其特征在于所述正極片厚度保持在90～110μm，負(fù)極片厚度保持在85～100μm。
4.權(quán)利要求1所述的高功率型鋰離子電池極組制造方法，其特征在于所述隔膜的厚度為30～40μm。
5.權(quán)利要求1所述的高功率型鋰離子電池極組制造方法，其特征在于所述正極片寬度為70mm，負(fù)極片寬度為74mm，隔膜的寬度為84mm。
6.權(quán)利要求1所述的高功率型鋰離子電池極組制造方法，其特征在于所述極片為多段式多極耳極片，正極片為18段，極耳為16個，負(fù)極片為18段，極耳為16個。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高功率型鋰離子電池極組制造方法，選用重量比為正極活性物導(dǎo)電碳黑粘結(jié)劑混合在一起，制成正極漿料；選用負(fù)極活性物導(dǎo)電碳黑粘結(jié)劑混合在一起，制成負(fù)極漿料；將所述正極漿料間隔涂在正極金屬薄體上；所述負(fù)極漿料間隔涂在負(fù)極金屬薄體上，用刮刀將漿料刮涂成雙面薄膜涂層，碾壓裁分成薄電極，間隔處焊接極耳后，按隔膜、負(fù)極片、隔膜、正極片的疊放順序卷繞成方形或圓柱形極芯。組裝成電池后，能夠極大地降低電池的內(nèi)阻及極化程度，有效地改善電池的倍率放電性能和安全性能，電池能夠以15倍率放電，而且電池在短路、過充、擠壓、針刺等安全試驗中，均達(dá)到不起火、不爆炸。整個生產(chǎn)過程簡單、工藝容易控制，效率也比較高。
文檔編號H01M10/40GK1949562SQ20051001538
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者張澤波, 王伯良, 李恩花 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所