本發(fā)明涉及鋰離子電池
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體的涉及一種碳納米管聚合物鋰離子電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
：鋰離子電池具有輸出電壓高、能量密度高、放電電壓平穩(wěn)、循環(huán)壽命長的優(yōu)點，被廣泛用于各類3c產(chǎn)品。由于3c產(chǎn)品，如手機、移動電源等產(chǎn)品越來越追求產(chǎn)品的輕薄美觀，對電池的單位體積能量密度要求越來越高，這就要求電池設(shè)計時，要提高電池的體積利用率，以適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品的需求。導(dǎo)電劑是在電池極片制作過程中加入的導(dǎo)電物質(zhì)，在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流的作用，保證電極具有良好的充放電性能，從而提高電極的充放電效率，現(xiàn)有技術(shù)中，導(dǎo)電劑多為導(dǎo)電炭黑或?qū)щ娛?，電池電極配方中導(dǎo)電劑含量較多，造成活性物質(zhì)含量較少，電池體積能量密度較低，循環(huán)性能差；另外，現(xiàn)有的化成工藝，存在電池厚度反彈的現(xiàn)狀，影響了電池的體積利用率。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種碳納米管聚合物鋰離子電池及其制備方法，該方案的鋰離子電池中，導(dǎo)電劑導(dǎo)電性能好，可有效提高電極中的活性物質(zhì)含量、電池的體積能量密度及循環(huán)性能，同時，該電池的制作方法可有效控制電池厚度反彈，電池體積利用率高。為解決上述問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種碳納米管聚合物鋰離子電池，包括正極材料和負極材料，正極材料包括如下重量份數(shù)的組分：三元材料96.5-98.5份、碳納米管0.3-0.8份、導(dǎo)電炭黑0.3-0.8份、pvdf(聚偏氟乙烯)1-2.5份；所述負極材料包括如下重量份數(shù)的組分：石墨94.5-96份、增稠劑1-2份、導(dǎo)電炭黑0.5-1.5份、粘結(jié)劑1-3份，正極材料導(dǎo)電劑選用碳納米管和導(dǎo)電炭黑，其中碳納米管的導(dǎo)電性能更優(yōu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可降低導(dǎo)電劑含量，提高活性物質(zhì)——三元材料(鎳鈷錳酸鋰)的含量，進而提高電池的體積能量密度及體積利用率，同時還能改善電池循環(huán)性能。另外，三元材料體系的鋰電池與常規(guī)鋰電池相比，能量密度更高，且電池循環(huán)次數(shù)、安全性能均較優(yōu)。作為優(yōu)選，所述正極材料包括如下重量份數(shù)的組分：三元材料97.5份、碳納米管0.5份、導(dǎo)電炭黑0.5份、pvdf1.5份；所述負極材料包括如下重量份數(shù)的組分：石墨95.5份、增稠劑1.5份、導(dǎo)電炭黑1.0份、粘結(jié)劑2.0份。作為優(yōu)選，所述負極材料組分中的增稠劑為羥甲基纖維素鈉，粘結(jié)劑為丁苯橡膠。本發(fā)明的目的之二是提供一種碳納米管聚合物鋰離子電池的制備方法，包括如下步驟：(1)正極片制備：按重量份數(shù)將三元材料、碳納米管、導(dǎo)電炭黑和pvdf混合，以nmp(n-甲基吡咯烷酮)為分散劑制備漿料，將漿料涂覆于鋁箔上，之后經(jīng)過烘干、輥壓、分切及制片工序，得到正極片；(2)負極片制備：按重量份數(shù)將石墨、增稠劑、導(dǎo)電炭黑和粘結(jié)劑混合，加入去離子水制備漿料，將漿料涂覆于銅箔上，之后經(jīng)過烘干、輥壓、分切及制片工序，得到負極片；(3)電池制備：將正極片和負極片采用卷繞方式制成電芯，之后經(jīng)極耳超焊、裝配、注液、化成、老化、包裝工序制備出鋰離子電池。作為優(yōu)選，所述步驟(1)中，漿料涂覆后，涂覆層的雙面面密度為422-438g/m2；所述步驟(2)中，漿料涂覆后，涂覆層的雙面面密度為204-220g/m2。作為優(yōu)選，所述鋁箔的厚度為16um，銅箔的厚度為8um。作為優(yōu)選，所述步驟(3)中的化成工序采用高溫高壓化成工藝，所述化成溫度為65℃-75℃，所述化成氣壓為0.3mpa-0.5mpa。該化成工藝可有效控制電池成膜及脫嵌鋰反應(yīng)造成的電池厚度反彈，電池厚度反彈有效控制在小于1.06倍的范圍內(nèi)，進一步增加了電池的體積利用率。作為優(yōu)選，所述老化時間不低于48小時。作為優(yōu)選，所述注液工序中的電解液包括電解質(zhì)鹽、有機溶劑和添加劑。作為優(yōu)選，所述電解質(zhì)鹽為六氟磷酸鋰，所述有機溶劑為有機碳酸酯，所述添加劑為磷酸脂、磷腈和氟代碳酸乙烯酯的混合物。本發(fā)明的有益效果是：本方案中碳納米管聚合物鋰離子電池正極選取比現(xiàn)有鋰電池常用導(dǎo)電劑，如導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨，具有更加優(yōu)異導(dǎo)電性能的碳納米管作為導(dǎo)電劑，并通過對正負極配料配方的優(yōu)化，有效提高了三元材料活性物質(zhì)的含量，提高了碳納米管三元體系電池的體積利用率，實驗數(shù)據(jù)顯示，該方案的三元體系電池可將電池體積能量密度由490wh/l提高到530wh/l，提高10％左右，提高了體積利用率，還能明顯改善電池循環(huán)性能，電池0.5c循環(huán)400周容量保持率大于85％；另外，高溫高壓的化成工藝可有效控制電池成膜及脫嵌鋰反應(yīng)造成的電池厚度反彈，電池厚度反彈有效控制在小于1.06倍的范圍內(nèi)，進一步增加了電池的體積利用率。具體實施方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細的說明。實施例1本實施例中，本方案的碳納米管聚合物鋰離子電池的實驗組正極材料包括如下重量份數(shù)的組分：三元材料97.5份、碳納米管0.5份、導(dǎo)電炭黑0.5份、pvdf1.5份；負極材料包括如下重量份數(shù)的組分：石墨95.5份、增稠劑1.5份、導(dǎo)電炭黑1.0份、粘結(jié)劑2.0份。按如下步驟制備碳納米管聚合物鋰離子電池：(1)正極片制備：按重量份數(shù)將三元材料、碳納米管、導(dǎo)電炭黑和pvdf混合，以nmp為分散劑制備漿料，將漿料涂覆于鋁箔上，之后經(jīng)過烘干、輥壓、分切及制片工序，得到正極片；鋁箔的厚度為16um，涂覆層的雙面面密度為430±8g/m2；(2)負極片制備：按重量份數(shù)將石墨、增稠劑、導(dǎo)電炭黑和粘結(jié)劑混合，加入去離子水制備漿料，將漿料涂覆于銅箔上，之后經(jīng)過烘干、輥壓、分切及制片工序，得到負極片；銅箔的厚度為8um，涂覆層的雙面面密度為212±8g/m2；(3)電池制備：將正極片和負極片采用卷繞方式制成電芯，之后經(jīng)極耳超焊、裝配、注液、化成、老化、包裝工序制備出鋰離子電池。注液工序中的電解液包括電解質(zhì)鹽、有機溶劑和添加劑，電解質(zhì)鹽為六氟磷酸鋰，有機溶劑為有機碳酸酯，添加劑為磷酸脂、磷腈和氟代碳酸乙烯酯的混合物。化成工序采用高溫高壓化成工藝，化成溫度為65℃-75℃，化成氣壓為0.3mpa-0.5mpa，老化時間不低于48小時。本實施例中對比組正極材料包括如下重量份數(shù)的組分：三元材料97.5份、導(dǎo)電石墨0.8份、導(dǎo)電炭黑0.6份、pvdf1.1份；負極材料配方及電池制備方法與本實施例實驗組相同。碳納米管鋰離子電池的正極配料表及電池性能測試結(jié)果如下：表1電池配料表(wt％)批次三元材料碳納米管導(dǎo)電石墨導(dǎo)電炭黑pvdf固含量實驗組97.50.5——0.51.572％對比組97.5——0.80.61.168％表1數(shù)據(jù)顯示，在電池正極配料時，實驗組的漿料固含量明顯高于對比組，配料時所用nmp的量較少，固含量較高。表2電池基本性能測試批次平均厚度超厚率電池平均體積能量密度實驗組-4.83％532wh/l對比組-6.93％491wh/l表2測試數(shù)據(jù)顯示，兩組電池均為超厚，碳納米管導(dǎo)電劑的摻加可使電池體積能量密度提高約10％左右。表3電池0.5c循環(huán)性能測試表3測試數(shù)據(jù)顯示，實驗組電池正極材料摻加碳納米管后可以明顯改善電池循環(huán)性能，電池0.5c循環(huán)400周容量保持率均大于89％。實施例2本實施例中，碳納米管聚合物鋰離子電池的實驗組正極材料包括如下重量份數(shù)的組分：三元材料96.5份、碳納米管0.3份、導(dǎo)電炭黑0.7份、pvdf2.5份。負極材料配方及電池制備步驟與實施例1相同，測試結(jié)果如下表。表4電池配料表(wt％)批次三元材料碳納米管導(dǎo)電石墨導(dǎo)電炭黑pvdf固含量實驗組96.50.3——0.82.570％對比組96.5——0.80.62.167％表4數(shù)據(jù)顯示，在電池正極配料時，實驗組的漿料固含量高于對比組。表5電池基本性能測試批次平均厚度超厚率電池平均體積能量密度實驗組-5.21％520wh/l對比組-6.06％484wh/l表5測試數(shù)據(jù)顯示，兩組電池均為超厚，碳納米管導(dǎo)電劑的摻加可使電池體積能量密度提高約10％左右。表6電池0.5c循環(huán)性能測試表6測試數(shù)據(jù)顯示，實驗組電池正極材料摻加碳納米管后可以明顯改善電池循環(huán)性能，電池0.5c循環(huán)400周容量保持率均大于87％。實施例3本實施例中的，碳納米管聚合物鋰離子電池的實驗組正極材料包括如下重量份數(shù)的組分：三元材料98份、碳納米管0.7份、導(dǎo)電炭黑0.3份、pvdf2份。負極材料配方及電池制備步驟與實施例1相同，測試結(jié)果如下表。表7電池配料表(wt％)批次三元材料碳納米管導(dǎo)電石墨導(dǎo)電炭黑pvdf固含量實驗組980.7——0.3172％對比組98——0.50.5169％表7數(shù)據(jù)顯示，在電池正極配料時，實驗組的漿料固含量明顯高于對比組，配料時所用nmp的量較少，固含量較高。表8電池基本性能測試批次平均厚度超厚率電池平均體積能量密度實驗組-4.05％526wh/l對比組-5.92％484wh/l表8測試數(shù)據(jù)顯示，兩組電池均為超厚，碳納米管導(dǎo)電劑的摻加可使電池體積能量密度提高約10％左右。表9電池0.5c循環(huán)性能測試表9測試數(shù)據(jù)顯示，實驗組電池正極材料摻加碳納米管后可以明顯改善電池循環(huán)性能，電池0.5c循環(huán)400周容量保持率均大于89％。綜上，通過向鋰離子電池中摻加導(dǎo)電性能更好的碳納米管及優(yōu)化制備工藝后，可有效提高電池的體積能量密度及循環(huán)性能，同時，可有效控制電池厚度反彈，提高了電池體積利用率。本發(fā)明的保護范圍不僅限于上述實例，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種同原理的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。當前第1頁12