專利名稱：一種高循環(huán)次數(shù)的聚合物鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池產(chǎn)品領(lǐng)域，特別涉及到一種高循環(huán)次數(shù)的聚合物鋰離子電池。
背景技術(shù)：
根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同，鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池兩大類。一般來(lái)說(shuō)，聚合物鋰離子電池所用的正負(fù)極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的，正極材料可分為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰材料，負(fù)極為石墨，電池的工作原理也基本一致。它們的主要區(qū)別在于電解質(zhì)的不同，液態(tài)鋰離子電池使用的是液體電解質(zhì)，而聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來(lái)代替，這種聚合物可以是“干態(tài)”的， 也可以是“膠態(tài)”的，目前大部分采用聚合物膠體電解質(zhì)。聚合物鋰離子電池的特性與它的正極材料密切相關(guān)，一般而言正極材料應(yīng)滿足 (1)在所要求的充放電電位范圍內(nèi)，具有與電解質(zhì)溶液的電化學(xué)相容性；(2)高度可逆性；全鋰狀態(tài)下在空氣中穩(wěn)定性能好。隨著聚合物鋰離子電池的發(fā)展，高性能、低成本的正極材料研究工作在不斷地進(jìn)行。目前，循環(huán)壽命最高的聚合物鋰離子電池一般都為磷酸鐵鋰電池，一方面由于工藝配比單一，導(dǎo)致制造成本較高，其內(nèi)部集流體和正極極片活性物質(zhì)不反應(yīng)，化學(xué)性能很不穩(wěn)定；同時(shí)由于鋰鹽濃度以及增塑劑濃度等因素，還存在其導(dǎo)電率不高、穩(wěn)定性和充放電率差等原因，無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)化需求。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810062968. 1，發(fā)明創(chuàng)造名稱為一種動(dòng)力型聚合物鋰離子電池及其制作工藝，該專利公開文件中聚合物鋰離子電池的正極片由改性磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑、正極粘結(jié)劑、分散劑和正極集流體組成，負(fù)極片由石墨、導(dǎo)電劑、負(fù)極粘結(jié)劑和負(fù)極集流體組成，在制作過(guò)程中先分散導(dǎo)電劑，再分散改性磷酸鐵鋰，加入了高效有機(jī)粘結(jié)劑。該動(dòng)力型聚合物鋰離子電池的正極材料為磷酸鐵鋰，其質(zhì)量百分比達(dá)到709Γ90%，同時(shí)采用一種高效有機(jī)粘結(jié)劑，提高了電子導(dǎo)電性和離子擴(kuò)散性能，但在鋰離子電池充放循環(huán)1000次后，電池的容量保持率不盡理想。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810062969. 6，發(fā)明創(chuàng)造名稱為聚合物鋰離子電池及其制造方法，該專利公開文件中的聚合物鋰離子電池，包括極組、極耳和電池外殼，所述極組內(nèi)部由不少于2片的極組單元并聯(lián)組成，其中單片極組單元為正、負(fù)極片用隔膜隔離后卷繞而成。該申請(qǐng)案只是對(duì)聚合物鋰離子電池的形狀構(gòu)造特征做了改進(jìn)，并沒(méi)用從電極材料或電解液的組分及含量上解決問(wèn)題，因此，循環(huán)性能仍然較差。雖然，現(xiàn)有的文獻(xiàn)中也公開了 LiFePO4電池理論上充放循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到2000 次，但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，很難達(dá)到理論上所公開的2000次，一般1000次后電池的容量保持率就比較低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電池的真正功能
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池有效充放循環(huán)次數(shù)較少，普通電解液不能高離子導(dǎo)電及磷酸鐵鋰“電導(dǎo)率”低下的不足，本發(fā)明提供了正極極片的活性物質(zhì)及電解溶液的組成， 提供一種高循環(huán)次數(shù)的聚合物鋰離子電池，使得制造成本降低，電池循環(huán)壽命高、穩(wěn)定性好，解決現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品中面臨的缺陷。技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為
本發(fā)明的一種高循環(huán)次數(shù)的聚合物鋰離子電池，包括正極極片、負(fù)極極片和電解液，所述的正極極片上含有重量百分比含量為109Γ18. 6%的六氟磷酸鋰(LiPF6)和35% 45%磷酸亞鐵鋰(LiFePO4);電解液由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸亞乙烯酯(VC)組成， 電解液的各成分重量百分比含量為碳酸乙烯酯(EC) 20%19%、碳酸二甲酯(DMC) 20%14% 和碳酸亞乙烯酯(VC) 47% 60%。優(yōu)選的，本發(fā)明的正極極片上各組分的重量百分比含量為鱗片石墨0. 79Tl%、炭黑1. 5% 5%、六氟磷酸鋰(LiPF6) 109Γ18. 6%，磷酸亞鐵鋰(LiFePO4) 35%^45%,Ν-甲基吡咯烷酮(NMP) 39%、聚偏二氟乙烯 HSV900 2%。優(yōu)選的，所述的電解液由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸亞乙烯酯 (VC)組成，電解液的各成分重量百分比含量為碳酸乙烯酯(EC) 23%16%、碳酸二甲酯 (DMC) 21% 23%和碳酸亞乙烯酯(VC) 52% 56%。優(yōu)選的，正極極片上各組分的重量百分比含量為鱗片石墨0.79Tl%、炭黑 3 4. 5%、六氟磷酸鋰(LiPF6) 139Γ15. 5%，磷酸亞鐵鋰(LiFeP04)38. 5% 41%，N-甲基吡咯烷酮 (NMP) 39%、聚偏二氟乙烯 HSV900 2%。負(fù)極極片烘干前各組分的重量百分比含量為鱗片石墨0. 59Tl%、炭黑0. 59Tl%、 人造石墨48%、水；35% 36%、水性電極粘合劑LA133 15%。上述聚合物鋰離子電池中，正、負(fù)極漿料在真空高壓下攪拌混合5、小時(shí)涂布烘干后，高壓對(duì)輥，制成極片卷繞成電芯，然后，加注高離子導(dǎo)電溶劑EC+DMC的混合溶劑，即碳酸乙烯酯(EC)與碳酸二甲酯(DMC)的混合物，保持電解液溶劑在露點(diǎn)溫度為-40°C，絕對(duì)濕度為54. 5g/m3的空氣濕度環(huán)境下，加注碳酸亞乙烯脂(VC)，并真空攪拌，即可制得循環(huán)次數(shù)達(dá)2200次以上的聚合物鋰離子電池。有益效果
采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果 本發(fā)明采用上述工藝配比后，利用六氟磷酸鋰(LiPF6)和混合處理后的EC+DMC的制得的電解液混合溶劑，使其激活導(dǎo)電離子，提高了溶劑介電常數(shù)，減小了溶劑粘度，分子間作用力變小，離子移動(dòng)速度加快，從而使電池導(dǎo)電率提高，充放電倍率性能改善，穩(wěn)定性好，循環(huán)壽命大大提高，循環(huán)壽命能達(dá)2200次以上。


圖1是本發(fā)明的一種高循環(huán)次數(shù)的聚合物鋰離子電池中電解液處理的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。本發(fā)明的一種高循環(huán)次數(shù)的聚合物鋰離子電池，包括正極極片、負(fù)極極片和電解液，正極極片上含有重量百分比含量為109Γ18. 6%的六氟磷酸鋰(LiPF6)和35% 45%磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)；電解液由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸亞乙烯酯(VC)組成， 電解液的各成分重量百分比含量為碳酸乙烯酯(EC) 20%19%、碳酸二甲酯(DMC) 20%14% 和碳酸亞乙烯酯(VC) 47% 60%。其中，正極極片上各組分的重量百分比含量為鱗片石墨0.79Tl%、炭黑1.59Γ5%、 六氟磷酸鋰(LiPF6) 10% 18. 6%，磷酸亞鐵鋰(LiFePO4) 35% 45%，N-甲基吡咯烷酮(NMP) 39%、聚偏二氟乙烯HSV900 2%。負(fù)極極片烘干前各組分的重量百分比含量為鱗片石墨 0. 5% 1%、炭黑0. 5% 1%、人造石墨48%、水；35% 36%、水性電極粘合劑LA133 15%。結(jié)合附圖1所示，本發(fā)明的聚合物鋰離子電池，正、負(fù)極漿料在真空高壓下攪拌混合5、小時(shí)涂布烘干后，高壓對(duì)輥，制成極片卷繞成電芯，然后，調(diào)整露點(diǎn)溫達(dá)到_40°C，打開除濕系統(tǒng)使干燥房?jī)?nèi)的絕對(duì)濕度達(dá)到為54. 5g/m3，在EC+DMC混合溶劑中添加碳酸亞乙烯脂(VC)，并真空攪拌，即可制得循環(huán)次數(shù)達(dá)2200次以上的聚合物鋰離子電池。本發(fā)明的聚合物鋰離子電池與現(xiàn)有技術(shù)中的LiFePO4電池、LiFePO4+導(dǎo)電碳電池、LiFePO4+高價(jià)金屬離子技術(shù)性能參數(shù)對(duì)比如下表1所示。表1本發(fā)明的聚合物鋰離子電池與現(xiàn)有技術(shù)中的電池性能參數(shù)對(duì)照表
權(quán)利要求
1.一種高循環(huán)次數(shù)的聚合物鋰離子電池，包括正極極片、負(fù)極極片和電解液，其特征在于所述的正極極片上含有重量百分比含量為109Γ18. 6%的六氟磷酸鋰和359Γ45%磷酸亞鐵鋰；電解液由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸亞乙烯酯組成，電解液的各成分重量百分比含量為碳酸乙烯酯20%19%、碳酸二甲酯20% 24%和碳酸亞乙烯酯47% 60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高循環(huán)次數(shù)的聚合物鋰離子電池，其特征在于正極極片上各組分的重量百分比含量為鱗片石墨0. 79Tl%、炭黑1.59Γ5%、六氟磷酸鋰 109Γ18. 6%，磷酸亞鐵鋰；35% 45%，N-甲基吡咯烷酮39%、聚偏二氟乙烯HSV900 2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高循環(huán)次數(shù)的聚合物鋰離子電池，其特征在于所述的電解液由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸亞乙烯酯組成，電解液的各成分重量百分比含量為碳酸乙烯酯23%16%、碳酸二甲酯21% 23%和碳酸亞乙烯酯52% 56%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高循環(huán)次數(shù)的聚合物鋰離子電池，其特征在于正極極片上各組分的重量百分比含量為鱗片石墨0. 79Tl%、炭黑39Γ4. 5%、六氟磷酸鋰 139Γ15. 5%，磷酸亞鐵鋰38. 5% 41%，N-甲基吡咯烷酮39%、聚偏二氟乙烯HSV900 2%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的一種高循環(huán)次數(shù)的聚合物鋰離子電池，其特征在于 負(fù)極極片烘干前各組分的重量百分比含量為鱗片石墨0. 59Tl%、炭黑0. 59Tl%、人造石墨 48%、水35% 36%、水性電極粘合劑LA133 15%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高循環(huán)次數(shù)的聚合物鋰離子電池，屬于鋰離子電池產(chǎn)品領(lǐng)域。本發(fā)明包括正極極片、負(fù)極極片和電解液，正極極片上含有重量百分比含量為10%~18.6%的六氟磷酸鋰和35%~45%磷酸亞鐵鋰；電解液由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸亞乙烯酯組成，電解液的各成分重量百分比含量為碳酸乙烯酯20%~29%、碳酸二甲酯20%~24%和碳酸亞乙烯酯47%~60%。采用本發(fā)明的工藝配比后，使其激活導(dǎo)電離子，提高了溶劑介電常數(shù)，減小了溶劑粘度，分子間作用力變小，離子移動(dòng)速度加快，從而使電池導(dǎo)電率提高，充放電倍率性能改善，穩(wěn)定性好，循環(huán)壽命大大提高，循環(huán)壽命能達(dá)2200次以上。
文檔編號(hào)H01M10/0525GK102354765SQ20111028267
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者王寅, 董業(yè)松 申請(qǐng)人:安徽金能鋰電股份有限公司