一種高安全性鋁電解電容器型鎳鈷錳三元材料鋰離子電池的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電池技術領域，具體為一種高安全性鋁電解電容器型鎳鈷錳三元材料鋰離子電池的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著現(xiàn)代社會信息化和智能化的高速發(fā)展，以及環(huán)境污染和能源匱乏日漸嚴重，社會對蓄電器件的容量和輸出功率要求越來越高，鋰離子電池和電容器等成為當前研究熱點。鋰離子電池具有能量密度高、自放電率低等優(yōu)點，但倍率性能不理想，功率密度較低，而且鋰離子電池的電壓范圍在3.0?4.1V之間，高于4.1V時，電池正極材料和電解液不穩(wěn)定、易氧化，負極表面易析鋰形成鋰枝晶，帶來安全隱患。特別在鋰離子電池濫用的狀況下，如何提高鋰離子電池諸如針刺、擠壓等安全性能避免爆炸事故的發(fā)生顯得尤為迫切。
[0003]與此同時。鎳鈷錳三元材料鋰作為常用的鋰離子電池正極材料，具有能量密度高、振實密度高的特點，也同時存在安全性差、耐高溫性差、壽命差、大功率放電差、元素有毒(鎳鈷錳三元鋰離子電池大功率充放電后溫度急劇升高，高溫后釋放氧氣極容易燃燒)，直接限制了鎳鈷錳三元材料鋰在鋰離子電池的推廣應用。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種鋁電解電容器型鋰離子電池，具有安全性好、功率密度高、加工方便和成本低廉的特點。
[0005]本發(fā)明可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
本發(fā)明公開了一種高安全性鋁電解電容器型鎳鈷錳三元材料鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟:
正極片制作:將85%_95%重量的鎳鈷錳三元材料材料作為正極活性物質、1%_10%的導電劑和1%_15%的粘結劑溶于溶劑中制作鎳鈷錳三元材料正極漿料，以鋁電解電容器的陽極鋁箔作為正極集流體，將鎳鈷錳三元材料正極漿料雙面涂覆到正極集流體形成正極活性材料層，所述正極集流體的尾部設有沒有涂覆正極活性材料層的正極裸露區(qū)，然后進行干燥，制作極片，然后將將極片輾壓，剪切分條制成正極片；
負極片制作:將90%-98%重量的負極活性物質、1%_5%的導電劑和1%_5%的粘結劑溶于溶劑中制作負極漿料，將負極漿料雙面涂覆到負極集流體上形成負極活性材料層，所述負極集流體的尾部設有沒有涂覆負極活性材料層的負極裸露區(qū)，然后干燥，制作極片，然后將將極片輾壓，剪切分條制成負極片；
負極片加工:把負極片制作工序得到的負極片的負極裸露區(qū)雙面貼合有鋁電解電容器的陰極鋁箔，得到待卷繞成型的負極片；
卷繞成型:將正極片、負極片、隔膜和隔離紙采用卷繞方式卷繞成型得到圓柱形電芯，在卷繞過程中，所述隔膜設置在負極片和正極片之間，所述負極裸露區(qū)包裹正極裸露區(qū)設置在所述圓柱形電芯外側圓周，卷繞在負極裸露區(qū)、正極裸露區(qū)之間的隔膜雙面貼合有浸泡有電容器電解液的隔離紙。
[0006]在本發(fā)明制備得到的鋰離子電池中，所述鋰離子電池包括負極片、正極片和隔膜，所述負極片、正極片和隔膜相互間隔圓柱形卷繞設計形成圓柱形電芯，所述隔膜設置在負極片和正極片之間，所述負極片為雙面涂層結構，所負極片的負極集流體兩面均涂有負極活性材料層，所述負極集流體的尾部設有沒有涂覆負極活性材料層的負極裸露區(qū)，所述正極片為雙面涂層結構，所述正極片的正極集流體雙面涂有正極活性材料層，所述正極集流體的尾部設有沒有涂覆正極活性材料層的正極裸露區(qū)，所述負極裸露區(qū)雙面貼合有鋁電解電容器的陰極鋁箔，所述正極集流體為鋁電解電容器的陽極鋁箔，所述負極裸露區(qū)包裹正極裸露區(qū)設置在所述圓柱形電芯外側圓周，卷繞在負極裸露區(qū)、正極裸露區(qū)之間的隔膜雙面貼合有浸泡有電容器電解液的隔離紙。
[0007]在鋰離子電池中，能勢最高的是正極集流體對負極活性材料層，然后是正極活性材料層對負極活性材料層，然后是正極活性材料層對負極集流體，最后是負極集流體對正極集流體。通過在鋰離子電池中設置負極裸露區(qū)與正極裸露區(qū)包裹在圓柱形電芯圓周的外偵牝鋰離子電池在經受諸如擠壓、針刺等濫用情況下，負極集流體與正極集流體最先接觸，發(fā)生短路，是能勢最低的一種接觸方式，從而實現(xiàn)鋰離子電池正極和負極的短路，釋放出一定的能量，有效避免了爆炸事故的發(fā)生，提高了鋰離子電池的安全性。通過正極集流體采用鋁電解電容器的陽極鋁箔，既滿足鋰離子電池正極集流體常規(guī)的使用要求，同時也使陽極鋁箔和貼合在負極集流體的陰極鋁箔形成相對面積較大的鋁電解電容器，在沒有降低鋰離子電池能量密度的前提下，有效提升了鋰離子電池的功率密度。通過鋁電解電容器的陽極鋁箔和陰極鋁箔分別設置在鋰離子電池正極裸露區(qū)和負極裸露區(qū)的設置，對于鋰離子電池諸如涂布、分條、制片等前工序并沒有發(fā)生影響，只需要在卷繞工序引入陰極鋁箔和隔離紙即可，簡化加工過程，提升生產效率。鋁電解電容器的主要原料為陽極鋁箔和陰極鋁箔，鋁箔來源廣泛，且陽極鋁膜同時也可以作為鋰離子電池的正極集流體，在給鋰離子電池附加鋁電解電容器功能的同時不會造成成本的劇增。
[0008]進一步地，所述鋰離子電池還包括鋰離子電池電解液，所述鋰離子電池電解液由溶劑、電解質鹽和添加劑組成，其中溶劑由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙烯酯(EC)四元組分組成，其體積百分如下:DMC占20%?30%，DEC占20%?30%，EMC占10%?20%，EC占25%?50%。鋰離子電池電解液體系與鋁電解電容器的電解液體系均為性質現(xiàn)實的有機溶劑體系，既滿足鋰離子電池的要求，又滿足了鋁電解電容器的工作需要，有效簡化了加工制造過程。
[0009]進一步地，所述添加劑由成膜添加劑、防過充添加劑和高溫添加劑組成，其中，成膜添加劑有碳酸乙烯亞乙酯(VEC)、碳酸亞乙烯酯(VC)，濃度為0.5?3.0%，防過充添加劑有環(huán)已苯(CHB)、聯(lián)苯、二甲苯，濃度為0.5?3.0%，高溫添加劑有1，3_丙烷磺內酯(AS)、鄰苯二甲酸酐(PA)，其濃度為0.5?3.0%。
[0010]進一步地，所述圓柱形電芯還包括圓柱形鋼殼，所述圓柱形電芯封裝在鋼殼內部。
[0011]進一步地，所述負極片的長度大于所述正極片，所述負極裸露區(qū)的長度大于所述正極裸露區(qū)，所述負極裸露區(qū)、正極裸露區(qū)包裹在圓柱形電芯外側一周到十周?？梢愿鶕嶋H需要。靈活設置負極裸露區(qū)、正極裸露區(qū)環(huán)繞在圓柱形電芯的圈數(shù)，圈數(shù)越多，鋰離子電池的安全性越高，鋁電解電容器的電容也就越高，但同時會造成圓柱形電芯半徑的增加，反而降低鋰離子電池能量密度。
[0012]進一步地，所述負極集流體為銅箔。
[0013]進一步地，所述隔膜為PE隔膜、PP隔膜或PE/PP復合隔膜。
[0014]進一步地，所述負極活性材料層為天然石墨材料層和和/或人工石墨材料層。
[0015]進一步地，所述陽極鋁箔表面包括經過腐蝕處理形成的陽極氧化膜，所負極鋁箔表面包括未經腐蝕處理的天然氧化膜，所述陽極氧化膜和天然氧化膜透過隔離紙彼此相對。
[0016]本發(fā)明一種高安全性鋁電解電容器型鎳鈷錳三元材料鋰離子電池的制備方法，具有如下的有益效果:
第一、安全性好，通過在鋰離子電池中設置負極裸露區(qū)與正極裸露區(qū)包裹在圓柱形電芯圓周的外側，鋰離子電池在經受諸如擠壓、針刺等濫用情況下，負極集流體與