本發(fā)明屬于鋰離子電池，具體涉及一種高倍率循環(huán)型高電壓軟包鋰離子電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代移動(dòng)設(shè)備也越來(lái)越多樣化，而作為移動(dòng)設(shè)備的主要供能元件(鋰離子電池)則越來(lái)越收到大眾的關(guān)注與重視。鋰離子電池市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，各大生產(chǎn)廠商為提升自身競(jìng)爭(zhēng)力均在不斷的提升電池性能，高放電平臺(tái)、快速充放電、高體積能量比則是后續(xù)行業(yè)的主流發(fā)展趨勢(shì)。

2、而目前行業(yè)內(nèi)電池普遍存在放電平臺(tái)較低、充放電循環(huán)倍率僅可做到0.5-1.0c之間、無(wú)法滿足55℃高溫短路、體積能量比為500wh/l左右或僅在四項(xiàng)中的某一項(xiàng)有所提升卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)四項(xiàng)性能的兼?zhèn)湫酝黄频膯?wèn)題，為電池的更加廣泛使用造成了限制。

3、為此，能夠提供一種高倍率循環(huán)型高電壓軟包鋰離子電池及其制備方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高倍率循環(huán)型高電壓軟包鋰離子電池及其制備方法，本發(fā)明制備的電池可兼?zhèn)涓叻烹娖脚_(tái)、1.5c倍率充放電-300次循環(huán)容量保持率80％以上、滿足55℃高溫短路、體積能量比600wh/l以上的性能，有效的擴(kuò)寬了鋰離子電池的使用范圍。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種高倍率循環(huán)型高電壓軟包鋰離子電池，所述軟包鋰離子電池包括正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液和鋁塑膜；

4、其中，所述正極片包括正極漿料和正極集流體；

5、所述負(fù)極片包括負(fù)極漿料和正極集流體；

6、所述隔膜為包括pe基膜、陶瓷涂層和陶瓷膠涂層的三層隔膜；

7、所述電解液的添加劑包括dtd、fec和htcn中至少一種；

8、所述鋁塑膜為尼龍、鋁和pp三層結(jié)構(gòu)的可熱封型鋁塑膜。

9、優(yōu)選的，所述正極漿料的溶劑為nmp，所述正極漿料的固體材料含量質(zhì)量百分比為65-70％，所述正極漿料的粘度為7500-9500mpa.s；

10、其中，所述固體材料包括以下質(zhì)量百分比原材料：94-97％的五系或六系高壓三元、0.5-1.5％的導(dǎo)電劑、1.0-2.0％的導(dǎo)電漿料和1.5-2.5％的粘結(jié)劑；

11、所述正極集流體為10-15um的鋁箔。

12、優(yōu)選的，所述負(fù)極漿料的溶劑為水和nmp，所述負(fù)極漿料的固體材料含量的質(zhì)量百分比為40-50％，所述負(fù)極漿料的粘度為2000-4000mpa.s；

13、其中，所述固體材料包括以下質(zhì)量百分比原材料：77-82％的石墨、13.6-17.2％的硅氧、0.8-1.2％的導(dǎo)電劑、0.05-0.1％的導(dǎo)電漿料、1.35-1.5％的cmc和2.2-3.0％的懸浮劑；所述nmp加入量為所述固體材料質(zhì)量的1-4％；

14、所述負(fù)極集流體為5-8um的銅箔。

15、優(yōu)選的，所述隔膜的厚度為12-15um，其中，所述pe基膜的厚度為6-10um，所述陶瓷涂層的厚度為1-4um，所述陶瓷膠涂層的厚度為1-3um；

16、所述添加劑的質(zhì)量百分比為1.5％；

17、所述鋁塑膜的厚度為0.088-0.113mm。

18、根據(jù)上述所述一種高倍率循環(huán)型高電壓軟包鋰離子電池的制備方法，包括以下具體步驟：

19、(1)正極漿料的制備和正極片的制備；

20、(2)負(fù)極漿料的制備和負(fù)極片的制備；

21、(3)將材料依次經(jīng)過(guò)卷芯裝配、注液、活化、化成和分容即得到一種高倍率循環(huán)型高電壓軟包鋰離子電池。

22、優(yōu)選的，步驟(1)中所述正極漿料的制備具體包括以下步驟：

23、(1-1)原材料稱?。喊凑諜?quán)利要求1或者2所述質(zhì)量百分比稱取正極漿料的原材料；

24、(1-2)干粉攪拌：將五系或六系高壓三元、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑依次加入進(jìn)行干粉攪拌得到混合干粉；

25、(1-3)泥狀攪拌：在所述混合干粉中加入部分nmp進(jìn)行泥狀攪拌得到泥狀混合物；

26、(1-4)在所述泥狀混合物中加入導(dǎo)電漿料攪拌均勻后，加入剩余nmp進(jìn)行粘度調(diào)整，調(diào)整粘度至7500-9500mpa.s即得正極漿料。

27、優(yōu)選的，步驟(1)中所述正極片采用正極中間出極耳方式進(jìn)行制備，且所述極耳貼附有耐高溫性的美紋膠紙。

28、本發(fā)明正極片制備方法一方面阻斷了由于電池在進(jìn)行高溫短路時(shí)正極極耳位由于電流的熱效應(yīng)造成的隔膜失效問(wèn)題，提高了電池高溫安全性能；另一方面通過(guò)美紋膠紙自身的高吸液特性，增加了電池的保液效果，提升了電池的各項(xiàng)化學(xué)性能。

29、優(yōu)選的，步驟(2)中所述負(fù)極漿料的制備具體包括以下步驟：

30、(2-1)原材料稱取：按照權(quán)利要求1或者3所述質(zhì)量百分比稱取負(fù)極漿料的原材料；

31、(2-2)膠液制備：將所述cmc和所述水混合后打膠得到膠液，所述膠液的粘度為2000-4000mpa.s；

32、(2-3)石墨預(yù)漿料的制備：將所述石墨和部分所述導(dǎo)電劑進(jìn)行干粉攪拌后，加入部分所述膠液進(jìn)行一次浸潤(rùn)攪拌；然后加入部分所述導(dǎo)電漿料進(jìn)行二次浸潤(rùn)攪拌；最后，加入所述水進(jìn)行粘度調(diào)整，調(diào)整粘度至6000-6500mpa.s即得石墨預(yù)漿料；

33、(2-4)硅氧預(yù)漿料的制備：將所述硅氧、剩余所述導(dǎo)電劑進(jìn)行干粉攪拌后，加入部分所述膠液進(jìn)行一次浸潤(rùn)攪拌；然后加入剩余所述導(dǎo)電漿料進(jìn)行二次浸潤(rùn)攪拌；最后，加入所述水進(jìn)行粘度調(diào)整，調(diào)整粘度至6000-6500mpa.s即得硅氧預(yù)漿料；

34、(2-5)液態(tài)融合：將所述石墨預(yù)漿料和所述硅氧預(yù)漿料混合后進(jìn)行液溶攪拌，完成后加入剩余所述膠液進(jìn)行稀膠攪拌，然后加入所述水進(jìn)行粘度調(diào)整，調(diào)整粘度至2000-4000mpa.s，最后，依次加入所述懸浮劑進(jìn)行懸浮攪拌和加入nmp進(jìn)行反轉(zhuǎn)脫泡后即得到負(fù)極漿料。

35、本發(fā)明負(fù)極漿料制備分為四步，首先將cmc制備成膠液，使得粉狀cmc以液態(tài)形式用于后續(xù)漿料制備中，增加了cmc的分散效果，增強(qiáng)了漿料的穩(wěn)定性；

36、其次，石墨預(yù)漿料和硅氧預(yù)漿料制備過(guò)程中均是通過(guò)在固態(tài)-微濕狀-泥狀-稀泥狀不同漿料狀態(tài)下加入相應(yīng)的物料，不僅增加了石墨或者硅氧與導(dǎo)電劑的分散均勻性，且在漿料微濕狀態(tài)下將粘結(jié)劑局部引入到混料體系中，加強(qiáng)了粘結(jié)劑的分散效果，也加強(qiáng)了粘結(jié)劑的粘結(jié)作用；而一次浸潤(rùn)攪拌結(jié)束后，向微濕混料中加入一定量的導(dǎo)電漿料進(jìn)一步浸潤(rùn)和攪拌，一方面使得石墨或者硅氧、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑分散更加均勻，另一方面漿料微濕狀態(tài)下攪拌所受阻力較小但又存在一定的摩擦阻力，在此時(shí)加入導(dǎo)電漿料既不會(huì)由于攪拌阻力較大造成導(dǎo)電漿料無(wú)法充分分散或剪切力太大將導(dǎo)電漿料中碳管打斷而失效，又不會(huì)由于摩擦阻力太小而導(dǎo)致導(dǎo)電漿料團(tuán)聚無(wú)法被均勻打算；二次浸潤(rùn)攪拌結(jié)束后，通過(guò)加入去離子對(duì)漿料粘度進(jìn)行調(diào)整，使得漿料粘度處于6000-6500mpa.s之間，方便后續(xù)步驟操作；

37、此外，本發(fā)明通過(guò)將前期制備的石墨預(yù)漿料和硅氧預(yù)漿料進(jìn)行液態(tài)融合和攪拌，避免了由于負(fù)極雙主料(硅氧和石墨)占比較大且粒徑分布相差較大無(wú)法充分融合和分散的弊端，另外在前期預(yù)漿料制備過(guò)程中，將兩款預(yù)漿料粘度調(diào)節(jié)至相近的粘度狀態(tài)，使得兩款預(yù)漿料在此步融合時(shí)更為順暢，避免了由于粘度差異造成的融合氣泡，使得各類物料分散更為均勻；

38、同時(shí)后續(xù)通過(guò)在液溶攪拌結(jié)束后的漿料中進(jìn)一步添加膠液并進(jìn)行攪拌：一方面，進(jìn)一步加強(qiáng)了漿料中各成份的充分分散，另一方面也增加了漿料的粘結(jié)性作用，使得漿料中各成份間的作用力增強(qiáng)、漿料更加穩(wěn)定；最后通過(guò)向粘度調(diào)整合格后的漿料中添加懸浮劑和nmp并進(jìn)行攪拌，增強(qiáng)了漿料的穩(wěn)定性以及可生產(chǎn)性，對(duì)漿料后續(xù)生產(chǎn)的便利性和電池的電化學(xué)性能優(yōu)良打下基礎(chǔ)。

39、優(yōu)選的，步驟(2-3)中所述導(dǎo)電劑的加入量為總量的4/5-5/6，所述膠液的加入量為總量的2/5-5/12，所述導(dǎo)電漿料的加入量為總量的4/5-5/6；

40、步驟(2-4)中所述導(dǎo)電劑的加入量為總量的1/6-1/5，所述膠液的加入量為總量的1/12-1/10，所述導(dǎo)電漿料的加入量為總量的1/6-1/5。

41、優(yōu)選的，步驟(3)中所述卷芯裝配使用陶瓷加膠隔膜進(jìn)行卷繞，所述卷繞結(jié)束后對(duì)卷芯進(jìn)行加壓加溫短路測(cè)試和加壓低溫速冷定型制作；

42、所述加壓加溫短路測(cè)試和加壓低溫速冷定型制作的具體參數(shù)如下：

43、所述加壓加溫短路測(cè)試的溫度為85±3℃，時(shí)間為1-2min，面壓壓力為5±0.5kgf/cm2；

44、所述加壓低溫速冷定型的溫度為10±3℃，時(shí)間為1-2min，面壓壓力為6±0.5kgf/cm2。

45、本發(fā)明通過(guò)卷芯裝配操作的目的是通過(guò)高溫加熱將隔膜中的陶瓷膠進(jìn)行熱熔，通過(guò)加壓將隔膜與極片進(jìn)行進(jìn)一步貼合，而后通過(guò)速冷處理實(shí)現(xiàn)陶瓷膠的短時(shí)間凝固，避免壓力消失后卷芯回彈造成的極片與隔膜貼附不緊密；本發(fā)明方法一方面降低了后續(xù)頂側(cè)封工序由于卷芯空間回彈造成的封裝不良，另一方面增加了極片與隔膜間的粘結(jié)性，對(duì)電池后續(xù)化成、分容過(guò)程中的電化學(xué)反彈起到抑制作用，進(jìn)而對(duì)電池外觀及各項(xiàng)性能起到正向推進(jìn)作用。

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

47、(1)通過(guò)本發(fā)明原材料和方法制備出的軟包型鋰離子電池可實(shí)現(xiàn)更高的放電平臺(tái)、1.5c倍率充放電-300次循環(huán)容量保持率80％以上、滿足55℃高溫短路、體積能量比550wh/l以上的性能，有效的擴(kuò)寬了鋰離子電池的使用范圍；

48、(2)本發(fā)明通過(guò)采用特定的合漿方式，使得粒度不同的石墨、硅氧、導(dǎo)電劑、懸浮劑之間分散更加均勻，使得漿料穩(wěn)定性更強(qiáng)、生產(chǎn)性能及成品性能同步提升；

49、(3)本發(fā)明通過(guò)采用正極中間出極耳方式以及在正極極耳位貼附耐高溫型美紋膠紙，既達(dá)到提升電池安全性能的目的，又實(shí)現(xiàn)了提升電池保液能力、改善電池各項(xiàng)化學(xué)性能的目的；

50、(4)本發(fā)明通過(guò)在卷芯裝配過(guò)程中使用陶瓷膠隔膜卷繞和對(duì)卷芯采用加壓加溫短路測(cè)試和加壓低溫速冷定型制作，有效的抑制了由于負(fù)極硅氧材料反彈大造成電池起拱問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品外觀及各項(xiàng)性能的同步提升。