一種高倍率動力電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高倍率動力電池的制做方法，其包括制備正、負極片，裝配、注成、化成、密封和分容步驟。本發(fā)明通過采用改良后的漿料攪拌工藝與新型噴涂和印刷結(jié)合的工藝，有效解決現(xiàn)有涂布技術(shù)無法使極片厚度低于40μm的技術(shù)難題。另外，本發(fā)明還改良了的正、負極片漿料中導電劑和溶劑的選擇及它們之間的比例，不但使?jié){料更適合進行噴涂和印刷工藝，還有效改善電池的電學性能，使電池倍率放電比容量、循環(huán)性能得到提高。
【專利說明】
一種高倍率動力電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，并且更特別地，涉及一種高倍率動力電池的制做方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池因其電壓高、能量密度大，被廣泛地應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品、電動工具 等領(lǐng)域，也被認為是EV、HEV以及PHEV的主要發(fā)展方向之一。
[0003]鋰離子電池的工作原理是依靠鋰離子在正極和負極之間來回移動來工作的。在充 電時，鋰離子從正極金屬化合物中脫出，經(jīng)由電解液傳遞到負極表面，并嵌入負極材料的晶 格中；放電時則相反。軟包裝鋰離子主要由正極耳、正極片、負極耳、負極片、隔膜、電解液以 及鋁塑膜構(gòu)成。電池中，正極材料多采用嵌入型金屬氧化物，如LiCo〇2、Li (NixCoyMnz)〇2、 LiFe〇4或三元材料三元材料LiMnxNiyCoz〇2等，負極材料為碳系材料如石墨、軟碳、石墨稀等， 電解液則通常采用以碳酸乙烯酯為主的二元或多元有機溶液。電池隔膜通常為PP或PE，一 層或多層的復合材料。
[0004] 影響鋰離子電池高倍率放電的因素很多，原材料、配方、結(jié)構(gòu)、過程工藝都是主要 影響因素。目前來說，三元材料的循環(huán)性能較好，但由于其價格昂貴，在實際的鋰離子高倍 率動力電池的制造中一般不采用三元材料。在三元材料等性能較好的原材料價格居高不下 的影響下，研究如何從電池配方、結(jié)構(gòu)和過程工藝方面中改善使動力電池的充放電性能得 到提升是本領(lǐng)域的熱點。特別地，由于目前工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用涂布機涂覆電極涂料，導致 了電極厚度不能小于40μπι厚度，這是工業(yè)級電池充放電性能遠遠小于其設(shè)計性能的主要原 因之一。如何解決工業(yè)生產(chǎn)中電極片厚度太大的問題是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供 一種高倍率動力電池的制做方法，其特征在于，包括以下步驟： 1)制備正極片： 1.1) 制備漿料a:將粉狀導電劑和含鋰活性物質(zhì)混合并進行轉(zhuǎn)速為800-1000rpm的球磨 30-60min，將球磨后的粉料和三分之二份量的液狀粘合劑以及η-甲基吡咯烷酮混合并在 70-75Γ下進行中速攪拌4-5h，再將余下分量的液狀粘合劑以及η-甲基吡咯烷酮加入混合 物中，在常溫下進行中速減壓攪拌l_2h，而后進行低速減壓攪拌1-1.5h，即制成均一無氣泡 的膏狀的漿料a; 1.2) 制備漿料b:將充分干燥后的粉狀含鋰活性物質(zhì)和導電劑混合并進行轉(zhuǎn)速為800-1000 rpm的球磨20-40min，將球磨后的粉料和一半分量的液狀粘合劑以及η-甲基吡咯烷酮 混合并在75-85Γ下進行中速攪拌3-4h，再在混合物中加入余下分量的液狀粘合劑以及η-甲基吡咯烷酮，在80-85 °C下進行中速減壓攪拌2.5-3.5h，而后在常溫下進行低速減壓攪拌 1-1.5h，即制成均一無氣泡的糊狀的漿料b; 1.3) 噴涂:將步驟1.1中制備好的漿料a均勻噴涂至厚度為15-20μπι的鋁箱表面，使噴涂 正極片的漿料厚度達到18-22μπι; 1.4) 干燥:將噴涂后的正極片置于135-140Γ的環(huán)境溫度下干燥2-4h; 1.5) 印刷:將步驟1.2中制備好的漿料b用印刷法涂敷于干燥后的正極片上，形成總厚 度為38-42μπι的涂層，印刷環(huán)境溫度控制在75-80°C，印刷環(huán)境濕度控制在20-35%; 1.6) 二次干燥:將印刷后的正極片置于140-145Γ的環(huán)境溫度下干燥7-9h; 1.7) 輥壓:將二次干燥后的正極片進行輥壓； 1.8) 裁切:將經(jīng)過輥壓步驟后的正極片裁切成需要的形狀； 2) 制備負極片： 2.1) 制備漿料c:將粉狀的導電劑緩緩加入液狀分散劑并進行中速攪拌2-3h，再將碳基 活性材料加入混合物中并進行中速攪拌4_5h，而后將粘合劑和異丙醇加入混合物中并進行 低速攪拌20_30min，最后在常溫減壓的條件下進行低速攪拌Ih，制成均一無氣泡糊狀漿料 c； 2.2) 制備漿料d:將粉狀的導電劑緩緩加入液狀分散劑并進行中速并攪拌2-3h，再將碳 基活性材料加入混合物中并進行高速攪拌4_5h，而后將粘合劑和去離子水加入混合物中并 進行低速攪拌20_30min，最后在常溫減壓的條件下進行低速攪拌Ih，制成均一無氣泡膏狀 漿料d; 2.3) 噴涂:將步驟1.1中制備好的漿料c均勻噴涂至厚度為12-15μπι的銅箱表面，使噴涂 負極片的漿料厚度達到18_22μπι; 2.4) 干燥:將噴涂后的負極片置于65-75 °C的環(huán)境溫度下干燥2-4h; 2.5) 印刷:將步驟1.2中制備好的漿料d用印刷法涂敷于干燥后的負極片上，形成總厚 度為38-42μπι的涂層，印刷環(huán)境溫度控制在50-60°C，印刷環(huán)境濕度控制在20-35%; 2.6) 二次干燥:將印刷后的負極片置于65-75°(：的環(huán)境溫度下干燥6-811; 2.7) 輥壓:將二次干燥后的負極片進行輥壓； 2.8) 裁切:將經(jīng)過輥壓步驟后的負極片裁切成需要的形狀； 3) 裝配:在正、負極片的箱片上分別焊接極耳，后將正極片、隔膜和負極片依次相疊并 以膠紙固定，將固定后的組合裝入鋁塑膜封裝袋形成電芯，并對電芯在減壓的條件下進行 60-70°C干燥處理10_12h，使電芯含水量小于230ppm; 4) 注液:將電解液注入干燥處理后的電芯，并將電芯豎立靜置12_20h，使電芯內(nèi)部充分 滲液； 5) 化成:采用先恒流后恒壓的方式同時并聯(lián)化成多個電池，使化成后的每個電池中電 極材料表面形成穩(wěn)定的SEI鈍化膜； 6) 密封和分容:在減壓的條件下將電池中多余的電解液抽出并將電池鋁塑膜封裝帶封 口，將封口后的電池進行充電放電的分容處理后，若電池有存在脹氣現(xiàn)象，對電池進行再抽 氣和密封； 其中，所述漿料b中導電劑的質(zhì)量分數(shù)是所述漿料a中導電劑的質(zhì)量分數(shù)的1.2-3倍； 所述漿料d中導電劑的質(zhì)量分數(shù)是所述漿料c中導電劑的質(zhì)量分數(shù)的1.5-2倍。需要特 別說明的是，本發(fā)明所披露的制做方法普遍適用于本領(lǐng)域常見的高倍率鋰離子電池配方， 例如正極漿料中含有22-40wt%的含鋰活性物質(zhì)、0.5-3.5wt%的粘結(jié)劑、0.5-3wt%的導電劑、 54-75wt%的溶劑和0-3wt%的添加劑，負極漿料中含有28-37wt%的碳基活性材料、0.5-4wt% 的粘結(jié)劑、0.5-3wt%的導電劑、53-70wt%的溶劑和0.5-3wt%的添加劑。上述添加劑一般是指 可以改善正極/負極電學性能所添加的非導電材料。在本發(fā)明披露的方法中，η-甲基吡咯烷 酮為正極漿料的溶劑，去離子水和異丙醇為負極漿料的溶劑，添加劑主要指漿料c和漿料d 中的分散劑。
[0006] -般來說，正、負極漿料中含有的溶劑絕大部分會在隨后制作過程中，特別是干燥 步驟中揮發(fā)。在本發(fā)明披露的方法中，各個漿料中的溶劑主要在干燥或二次干燥步驟中揮 發(fā)。
[0007]在本發(fā)明披露的方法中，所述的低速攪拌是指轉(zhuǎn)速為50-400rpm的攪拌，所述的中 速攪拌是指轉(zhuǎn)速為400_900rpm的攪拌，所述的高速攪拌是指轉(zhuǎn)速為900rpm以上的攪拌。
[0008] 在本發(fā)明披露的方法中，所述減壓是指氣壓小于Iatm的狀態(tài)。
[0009] 進一步地，所述步驟6后還包括一個步驟，即步驟7出廠前整理:將電池邊緣多余鋁 塑膜切除，并根據(jù)電池外觀、尺寸和電學特征如充放電性能、電壓、內(nèi)阻等對電池進行篩選 分級，將不合格電池挑出。
[0010] 進一步地，所述漿料a與漿料b中含鋰活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰（LiFePO4)或鈷酸鋰 (LiCoO2)0
[0011] 進一步地，所述漿料c和漿料d中碳基活性材料選自人工改性石墨、天然石墨、中間 相炭微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳。優(yōu)選地，漿料c和漿料d中碳基活性材料為人工改性 石墨和/或中間相炭微球。
[0012] 進一步地，所述衆(zhòng)料b中η-甲基吡咯烷酮(NMP)質(zhì)量分數(shù)是所述漿料a中NMP質(zhì)量分 數(shù)的1.2-1.35倍;所述漿料d中去離子水的質(zhì)量分數(shù)是漿料c中異丙醇的質(zhì)量分數(shù)的1.1-1.3倍 。
[0013] 優(yōu)選地，所述漿料a中導電劑和含鋰活性物質(zhì)的質(zhì)量比為0.05-0.12:1，更優(yōu)選地， 上述質(zhì)量比為〇 · 06-0 · 09:1。
[0014]優(yōu)選地，所述漿料c中導電劑和碳基活性材料的質(zhì)量比為0.03-0.10:1，更優(yōu)選地， 上述質(zhì)量比為〇. 05-0.08:1。
[0015] 進一步地，步驟1和步驟2中所述導電劑為炭黑導電劑，可以選自Super P、Super S、碳纖維(VGCF)、KS-6和SFG-6、不銹鋼纖維。
[0016]其中，優(yōu)選地，所述漿料a和漿料b中采用Super P、KS-6和VGCF作為導電劑，其質(zhì)量 比為2:1:1。
[0017] 其中，優(yōu)選地，所述漿料c和漿料d中采用Super P、不銹鋼纖維和SPF-G作為導電 劑，其質(zhì)量比為2:1:1。
[0018] 進一步地，所述楽:料a和楽;料b中粘合劑為油性粘合劑，所述油性粘合劑為聚四氟 乙烯(PTFE )或聚偏氟乙烯(PVDF)。優(yōu)選地，漿料a和漿料b中粘合劑為PVDF。
[0019] 進一步地，所述漿料c和漿料d中分散劑為水溶性纖維素，所述水溶性纖維素選自 羧甲基纖維素鈉(CMC)、甲基纖維素(MC)、羧乙基纖維素(HEC)和乙基纖維素(EC)。優(yōu)選地， 漿料c和漿料d中的分散劑為CMC。
[0020] 進一步地，所述漿料c和漿料d中粘合劑是高分子乳膠液，所述高分子乳膠液選自 聚四氟乙烯(PTFE)乳液、丁苯橡膠（SER)乳液和聚丙烯酸酯乳膠。優(yōu)選地，漿料c和漿料d中 粘合劑為SER。
[0021] 優(yōu)選地，步驟4中所述電解液選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、碳酸乙烯酯(EC)、二甲基乙 二醇（DMC)、碳酸二乙酯（DEC)、和乙酸乙酯（EA)、氟代碳酸乙烯酯（FEC)、碳酸亞乙烯酯 (VEC)、碳酸乙烯亞酯(VEC)二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)中的至少一種。
[0022] 本發(fā)明所述的一種高倍率動力電池的制做方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于： 1.采用改良后的漿料攪拌工藝與新型噴涂和印刷結(jié)合的工藝，有效解決現(xiàn)有涂布技術(shù) 無法使極片厚度低于40μπι的技術(shù)難題。這有效提高了電極的比表面積，一方面可以使電極 的電流密度降低，減少電極的極化作用；另一方面可以提供更多的鋰離子迀移通道并縮短 鋰離子的迀移路徑，降低了擴散阻抗，從而提高電極的高倍率性能。
[0023] 2.改良了的正、負極片漿料中導電劑和溶劑的選擇及它們之間的比例，不但使?jié){ 料更適合進行噴涂和印刷工藝，還有效改善電池的電學性能，使電池倍率放電比容量、循環(huán) 性能得到提高而電池內(nèi)阻得到降低。
[0024] 3.采用改良后的漿料攪拌工藝與新型噴涂和印刷結(jié)合的工藝還能實現(xiàn)極片輔料 均勻，有效降低極片出現(xiàn)針孔、漏箱等瑕疵現(xiàn)象，使電池出廠合格率得到大幅提升，從而降 低高倍率動力電池的生產(chǎn)成本。
【具體實施方式】 [0025] 實施例1 1) 制備正極片： 1.1) 制備漿料a:將2.4wt%的導電劑粉末（由Super P、KS-6和VGCF構(gòu)成，其質(zhì)量比為2: 1:1)和39wt%的磷酸鐵鋰粉末混合并進行轉(zhuǎn)速為850rpm的球磨40min，將球磨后的粉料、 2wt%的PVDF以及37wt%的匪P混合并在75°C進行轉(zhuǎn)速為850rpm的槳型攪拌4h，再將lwt%的 PVDF以及18.6wt%的匪P加入混合物中，在常溫且氣壓值為0.75atm的條件下進行轉(zhuǎn)速為 600rpm的槳型攪拌1.5h，而后在氣壓值為0.6atm的條件下進行轉(zhuǎn)速為80rpm的槳型攪拌Ih， 即制成均一無氣泡的膏狀的衆(zhòng)料a; 1.2) 制備漿料b:將24wt%充分干燥后的磷酸鐵鋰粉末和2.9wt%導電劑粉末（由Super P、KS-6和VGCF構(gòu)成，其質(zhì)量比為2 :1:1)混合并進行轉(zhuǎn)速為950印111的球磨3〇1^11，將球磨后的 粉料加入〇. 5wt%的PVDF以及36. lwt%NMP，在85 °C下進行800rpm轉(zhuǎn)速的攪拌3.5h，再在混合 物中加入〇.5wt%的PVDF以及36wt%的NMP，在80°C且氣壓值為0.8atm的條件下進行750rpm轉(zhuǎn) 速的攪拌3h，而后在常溫且氣壓值為0.6atm的條件下進行50rpm轉(zhuǎn)速的攪拌Ih，即制成均一 無氣泡的糊狀的漿料b; 1.3) 噴涂:將步驟1.1中制備好的漿料a均勻噴涂至厚度為15-20μπι的鋁箱表面，使噴涂 正極片的漿料厚度達到18_22μπι; 1.4) 干燥:將噴涂后的正極片置于137°C的環(huán)境溫度下干燥3h; 1.5) 印刷:將步驟1.2中制備好的漿料b用印刷法涂敷于干燥后的正極片上，形成總厚 度為38-42μπι的涂層，印刷環(huán)境溫度控制在77°C，印刷環(huán)境濕度控制在25%; 1.6) 二次干燥:將印刷后的正極片置于145°C的環(huán)境溫度下干燥8.5h; 1.7) 輥壓:將二次干燥后的正極片進行輥壓； 1.8) 裁切:將經(jīng)過輯壓步驟后的正極片裁切成IOcm X 12cm; 2) 制備負極片： 2.1) 制備漿料c:將2wt%粉狀的導電劑（由Super P、不銹鋼纖維和SPF-G構(gòu)成，其質(zhì)量比 為2:1:1)緩緩加入2.5wt%的液狀MC并進行500rpm轉(zhuǎn)速的攪拌2h，再將36wt%人工改性石墨 加入混合物中并進行700rpm轉(zhuǎn)速的攪拌5h，而后將2.5wt%的SER和57wt%異丙醇加入混合物 中并進行IOOrpm轉(zhuǎn)速的攪拌30min，最后在常溫且氣壓值為0.6atm的條件下進行60rpm轉(zhuǎn)速 的槳型攪拌Ih，制成均一無氣泡糊狀漿料c; 2.2) 制備漿料d:將3wt%粉狀的導電劑（由Super P、不銹鋼纖維和SPF-G構(gòu)成，其質(zhì)量比 為2:1:1)緩緩加入3wt%的液狀MC并進行450rpm轉(zhuǎn)速的攪拌2.5h，再將28wt%人工改性石墨 加入混合物中并進行I IOOrpm轉(zhuǎn)速的攪拌4h，而后將lwt%的SER和65wt%去離子水加入混合 物中并進行IOOrpm轉(zhuǎn)速的攪拌30min，最后在常溫且氣壓值為0.6atm的條件下進行60rpm轉(zhuǎn) 速的攪拌Ih，制成均一無氣泡膏狀漿料d; 2.3) 噴涂:將步驟1.1中制備好的漿料c均勻噴涂至厚度為12-15μπι的銅箱表面，使噴涂 負極片的漿料厚度達到18_22μπι; 2.4) 干燥:將噴涂后的負極片置于70°C的環(huán)境溫度下干燥3h; 2.5) 印刷:將步驟1.2中制備好的漿料d用印刷法涂敷于干燥后的負極片上，形成總厚 度為38-42μπι的涂層，印刷環(huán)境溫度控制在55°C，印刷環(huán)境濕度控制在35%; 2.6) 二次干燥:將印刷后的負極片置于65°C的環(huán)境溫度下干燥8h; 2.7) 輥壓:將二次干燥后的負極片進行輥壓； 2.8) 裁切:將經(jīng)過輥壓步驟后的負極片裁切成IOcmX 12cm; 3) 裝配:在正、負極片的箱片上分別焊接極耳后將正極片、隔膜和負極片依次相疊并以 膠紙固定，將固定后的組合裝入鋁塑膜封裝袋形成電芯，并對電芯在減壓的條件下進行70 °(：干燥處理10h，使電芯含水量小于230ppm; 4) 注液:將LiPF4/EC/DEC/PC/VEC電解液注入干燥處理后的電芯，并將電芯豎立靜置 18h，使電芯內(nèi)部充分滲液； 5) 化成:采用先恒流后恒壓的方式同時并聯(lián)化成多個電池，使化成后的每個電池中電 極材料表面形成穩(wěn)定的SEI鈍化膜； 6) 密封和分容:在減壓的條件下將電池中多余的電解液抽出并將電池鋁塑膜封裝帶封 口，將封口后的電池進行充電放電的分容處理后，若電池有存在脹氣現(xiàn)象，對電池進行再抽 氣和密封； 7) 出廠前整理:將電池邊緣多余鋁塑膜切除，并對電池外觀、尺寸和電學特征如電壓、 內(nèi)阻進行篩選分級，將不合格電池挑出。
[0026] 實施例2 1)制備正極片： 1.1) 制備漿料a:將2.2wt%的導電劑粉末（由Super P、KS-6和VGCF構(gòu)成，其質(zhì)量比為2: 1:1)和37wt%的鈷酸鋰粉末混合并進行轉(zhuǎn)速為750rpm的球磨50min，將球磨后的粉料、2wt% 的PTFE以及38.5wt%的NMP混合并在75°C進行轉(zhuǎn)速為900rpm的槳型攪拌3.5h，再將lwt%的 PTFE以及19.3wt%的匪P加入混合物中，在常溫且氣壓值為0.75atm的條件下進行轉(zhuǎn)速為 650rpm的槳型攪拌1.5h，而后在氣壓值為0.6atm的條件下進行轉(zhuǎn)速為90rpm的槳型攪拌Ih， 即制成均一無氣泡的膏狀的衆(zhòng)料a; 1.2) 制備漿料b:將23wt%充分干燥后的鈷酸鋰粉末和2.8wt%導電劑粉末（由Super P、 KS-6和VGCF構(gòu)成，其質(zhì)量比為2:1:1)混合并進行轉(zhuǎn)速為850rpm的球磨45min，將球磨后的粉 料加入O . 5wt%的PVDF以及36.6wt%匪P，在80 °C下進行中速攪拌3.5h，再在混合物中加入 0.5wt%的PVDF以及36.6wt%的NMP，在80°C且氣壓值為0.75atm的條件下進行750rpm轉(zhuǎn)速的 攪拌3h，而后在常溫且氣壓值為0.6atm的條件下進行60rpm轉(zhuǎn)速的攪拌lh，即制成均一無氣 泡的糊狀的漿料b; 1.3) 噴涂:將步驟1.1中制備好的漿料a均勻噴涂至厚度為15-20μπι的鋁箱表面，使噴涂 正極片的漿料厚度達到18_22μπι; 1.4) 干燥:將噴涂后的正極片置于140°C的環(huán)境溫度下干燥3.5h; 1.5) 印刷:將步驟1.2中制備好的漿料b用印刷法涂敷于干燥后的正極片上，形成總厚 度為38-42μπι的涂層，印刷環(huán)境溫度控制在80°C，印刷環(huán)境濕度控制在35%; 1.6) 二次干燥:將印刷后的正極片置于140°C的環(huán)境溫度下干燥7h; 1.7) 輥壓:將二次干燥后的正極片進行輥壓； 1.8) 裁切:將經(jīng)過輯壓步驟后的正極片裁切成IOcm X 12cm; 2) 制備負極片： 2.1) 制備漿料c:將1.8wt%粉狀的導電劑（由Super P、不銹鋼纖維和SPF-G構(gòu)成，其質(zhì)量 比為2:1:1)緩緩加入2wt%的HEC并進行600rpm轉(zhuǎn)速的攪拌2h，再將38wt%人工改性石墨和中 間相炭微球加入混合物中并進行750rpm轉(zhuǎn)速的攪拌4.5h，而后將2wt%的PTFE和56.2wt%異 丙醇加入混合物中并進行IOOrpm轉(zhuǎn)速的攪拌40min，最后在常溫且氣壓值為0.7atm的條件 下進行60rpm轉(zhuǎn)速的槳型攪拌Ih，制成均一無氣泡糊狀衆(zhòng)料c; 2.2) 制備漿料d:將2.8wt%粉狀的導電劑（由Super P、不銹鋼纖維和SPF-G構(gòu)成，其質(zhì)量 比為2:1:1)緩緩加入3wt%的HEC并進行450rpm轉(zhuǎn)速的攪拌3h，再將30wt%人工改性石墨和中 間相炭微球加入混合物中并進行1000 rpm轉(zhuǎn)速的攪拌4h，而后將lwt%的PTFE和63.2wt%去離 子水加入混合物中并進行IOOrpm轉(zhuǎn)速的攪拌30min，最后在常溫且氣壓值為0.6atm的條件 下進行60rpm轉(zhuǎn)速的攪拌I h，制成均一無氣泡膏狀楽:料d; 2.3) 噴涂:將步驟1.1中制備好的漿料c均勻噴涂至厚度為12-15μπι的銅箱表面，使噴涂 負極片的漿料厚度達到18_22μπι; 2.4) 干燥:將噴涂后的負極片置于67°C的環(huán)境溫度下干燥4h; 2.5) 印刷:將步驟1.2中制備好的漿料d用印刷法涂敷于干燥后的負極片上，形成總厚 度為38-42μπι的涂層，印刷環(huán)境溫度控制在60°C，印刷環(huán)境濕度控制在25%; 2.6) 二次干燥:將印刷后的負極片置于75°C的環(huán)境溫度下干燥6h; 2.7) 輥壓:將二次干燥后的負極片進行輥壓； 2.8) 裁切:將經(jīng)過輥壓步驟后的負極片裁切成IOcmX 12cm; 3) 裝配:在正、負極片的箱片上分別焊接極耳后將正極片、隔膜和負極片依次相疊并以 膠紙固定，將固定后的組合裝入鋁塑膜封裝袋形成電芯，并對電芯在減壓的條件下進行65 °(：干燥處理12h，使電芯含水量小于230ppm; 4) 注液:將LiPF6/EC/DMC/LIODFB/FEC電解液注入干燥處理后的電芯，并將電芯豎立靜 置16h，使電芯內(nèi)部充分滲液； 5) 化成:采用先恒流后恒壓的方式同時并聯(lián)化成多個電池，使化成后的每個電池中電 極材料表面形成穩(wěn)定的SEI鈍化膜； 6) 密封和分容:在減壓的條件下將電池中多余的電解液抽出并將電池鋁塑膜封裝帶封 口，將封口后的電池進行充電放電的分容處理后，若電池有存在脹氣現(xiàn)象，對電池進行再抽 氣和密封； 7) 出廠前整理:將電池邊緣多余鋁塑膜切除，并對電池外觀、尺寸和電學特征如電壓、 內(nèi)阻進行篩選分級，將不合格電池挑出。
[0027] 對比例1: 除了將步驟1)制備正極片修改為： 1.1) 制備漿料a:將2.4wt%的導電劑粉末（由Super P、KS-6和VGCF構(gòu)成，其質(zhì)量比為2: 1:1)和39wt%的磷酸鐵鋰粉末混合并進行轉(zhuǎn)速為850rpm的球磨40min，將球磨后的粉料、 2wt%的PVDF以及37wt%的匪P混合并在75°C進行轉(zhuǎn)速為850rpm的槳型攪拌4h，再將lwt%的 PVDF以及18.6wt%的匪P加入混合物中，在常溫且氣壓值為0.75atm的條件下進行轉(zhuǎn)速為 600rpm的槳型攪拌1.5h，而后在氣壓值為0.6atm的條件下進行轉(zhuǎn)速為80rpm的槳型攪拌Ih， 即制成均一無氣泡的膏狀的衆(zhòng)料a; 1.3)噴涂:將步驟1.1中制備好的楽:料a均勾噴涂至厚度 為15-20μπι的鋁箱表面，使噴涂正極片的漿料厚度達到38-42μπι; 1.4)干燥:將噴涂后的正極片置于137°C的環(huán)境溫度下干燥11.5h; 1.7) 輥壓:將干燥后的正極片進行輥壓； 1.8) 裁切:將經(jīng)過輯壓步驟后的正極片裁切成IOcm X 12cm; 并且將步驟2)制備負極片修改為： 2.1) 制備漿料c:將2wt%粉狀的導電劑（由Super P、不銹鋼纖維和SPF-G構(gòu)成，其質(zhì)量比 為2:1:1)緩緩加入2.5wt%的液狀MC并進行500rpm轉(zhuǎn)速的攪拌2h，再將36wt%人工改性石墨 加入混合物中并進行700rpm轉(zhuǎn)速的攪拌5h，而后將2.5wt%的SER和57wt%異丙醇加入混合物 中并進行IOOrpm轉(zhuǎn)速的攪拌30min，最后在常溫且氣壓值為0.6atm的條件下進行60rpm轉(zhuǎn)速 的槳型攪拌Ih，制成均一無氣泡糊狀漿料c; 2.3) 噴涂:將步驟1.1中制備好的漿料c均勻噴涂至厚度為12-15μπι的銅箱表面，使噴涂 負極片的漿料厚度達到38-42μπι; 2.4) 干燥:將噴涂后的負極片置于70°C的環(huán)境溫度下干燥llh; 2.7) 輥壓:將干燥后的負極片進行輥壓； 2.8) 裁切:將經(jīng)過輥壓步驟后的負極片裁切成IOcmX 12cm; 其余步驟與實施例1相同。
[0028] 對比例2: 除了將步驟1)制備正極片修改為： 1.1) 制備漿料a:將2.2wt%的導電劑粉末（由Super P、KS-6和VGCF構(gòu)成，其質(zhì)量比為2: 1:1)和37wt%的鈷酸鋰粉末混合并進行轉(zhuǎn)速為750rpm的球磨50min，將球磨后的粉料、2wt% 的PTFE以及38.5wt%的NMP混合并在75°C進行轉(zhuǎn)速為900rpm的槳型攪拌3.5h，再將lwt%的 PTFE以及19.3wt%的匪P加入混合物中，在常溫且氣壓值為0.75atm的條件下進行轉(zhuǎn)速為 650rpm的槳型攪拌1.5h，而后在氣壓值為0.6atm的條件下進行轉(zhuǎn)速為90rpm的槳型攪拌Ih， 即制成均一無氣泡的膏狀的衆(zhòng)料a; 1.3)噴涂:將步驟1.1中制備好的楽:料a均勾噴涂至厚度 為15-20μπι的鋁箱表面，使噴涂正極片的漿料厚度達到38-42μπι; 1.4) 干燥:將噴涂后的正極片置于140°C的環(huán)境溫度下干燥10.5h; 1.7) 輥壓:將干燥后的正極片進行輥壓； 1.8) 裁切:將經(jīng)過輯壓步驟后的正極片裁切成IOcm X 12cm; 并且將步驟2)制備負極片修改為： 2.1)制備漿料c:將1.8wt%粉狀的導電劑（由Super P、不銹鋼纖維和SPF-G構(gòu)成，其質(zhì)量 比為2:1:1)緩緩加入2wt%的HEC并進行600rpm轉(zhuǎn)速的攪拌2h，再將38wt%人工改性石墨和中 間相炭微球加入混合物中并進行750rpm轉(zhuǎn)速的攪拌4.5h，而后將2wt%的PTFE和56.2wt%異 丙醇加入混合物中并進行IOOrpm轉(zhuǎn)速的攪拌40min，最后在常溫且氣壓值為0.7atm的條件 下進行60rpm轉(zhuǎn)速的槳型攪拌Ih，制成均一無氣泡糊狀衆(zhòng)料c; 2.3) 噴涂:將步驟1.1中制備好的漿料c均勻噴涂至厚度為12-15μπι的銅箱表面，使噴涂 負極片的漿料厚度達到38-42μπι; 2.4) 干燥:將噴涂后的負極片置于67°C的環(huán)境溫度下干燥IOh; 2.7) 輥壓:將干燥后的負極片進行輥壓； 2.8) 裁切:將經(jīng)過輥壓步驟后的負極片裁切成IOcmX 12cm; 其余步驟與實施例2相同。
[0029] 采用實施例1-2以及對比例1-2的制做方法各制作鋰離子電池150個。
[0030] 1.正、負極厚度平均值以及合格率： 表1
從衣i η」以有到，頭施Wi與頭施1列2米用的喂徐'與Ψ刷不日結(jié)甘升甘別恨做淥復忟不IKI」 噴涂或印刷)采用不同涂料的制做方法可以成功使電極的厚度小于40μπι，并且上述制做方 法所制備出的電池的合格率高，有效降低了電池的生產(chǎn)成本。
[0031] 而對比例1和對比例2只采用的單一涂料噴涂的制做方法不能使大部分電極的厚 度小于40μπι，且電極片間的厚度差較大。另外這些制做方法所制備出的電池合格率低，許多 電池的正、負極片出現(xiàn)針孔、漏箱等瑕疵現(xiàn)象。
[0032] 2.放電特性： 將上述制作合格的電池進行下列放電特性的檢測。
[0033]衷 2
從表2可以看到，實施例1與實施例2制備出的電池兩種不同導電劑含量的涂料來制備 正、負極，可以使電池的充電倍率性能提高，尤其是在2.0Α/0.7Α高倍率充電模式下，實施例 1與實施例2制備出的電池的充電倍率明顯比對比例1與對比例2制備出的電池的充電倍率 高，即在高倍率充電模式下實施例1與實施例2制備出的電池能在較短時間內(nèi)充更多的電 量。 Γ00341 棄3 可以從表3看到，當放電倍率逐漸增大時，實施例1與實施例2所制備出的電池的放電量 雖然出現(xiàn)衰減但是還能達到70%以上的放電量，而對比例1與對比例2所制備出的電池在IOC 以上倍率放電時只能放出少量的電路，不能有效地放電。因此，實施例1與實施例2采用兩種 不同導電劑含量的涂料來制備正、負極，可以使正、負極中的帶電粒子能夠在大倍率放電時 能夠及有效轉(zhuǎn)移，從而避免活性物質(zhì)之間極化所導致的內(nèi)阻的增大。
[0035]雖然本發(fā)明的原理已經(jīng)在本文有具體描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，這 個描述僅通過示例的方式來進行，并且不作為關(guān)于本發(fā)明的范圍的限制。除本文中所示出 和描述的示例性實施例之外，在本發(fā)明的范圍內(nèi)通過本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的修改和代替 的其他實施例，均被認為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種高倍率動力電池的制做方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 制備正極片： 1.1) 制備漿料a:將粉狀導電劑和含鋰活性物質(zhì)混合并進行轉(zhuǎn)速為800-1000rpm的球磨 30-60min，將球磨后的粉料和三分之二份量的液狀粘合劑以及η-甲基吡咯烷酮混合并在 70-75Γ下進行中速攪拌4-5h，再將余下分量的液狀粘合劑以及η-甲基吡咯烷酮加入混合 物中，在常溫下進行中速減壓攪拌l_2h，而后進行低速減壓攪拌1-1.5h，即制成均一無氣泡 的膏狀的漿料a; 1.2) 制備漿料b:將充分干燥后的粉狀含鋰活性物質(zhì)和導電劑混合并進行轉(zhuǎn)速為800-lOOOrpm的球磨20-40min，將球磨后的粉料和一半分量的液狀粘合劑以及η-甲基吡咯烷酮 混合并在75-85Γ下進行中速攪拌3-4h，再在混合物中加入余下分量的液狀粘合劑以及η-甲基吡咯烷酮，在80-85 °C下進行中速減壓攪拌2.5-3.5h，而后在常溫下進行低速減壓攪拌 1-1.5h，即制成均一無氣泡的糊狀的漿料b; 1.3) 噴涂:將步驟1.1中制備好的漿料a均勻噴涂至厚度為15-20μπι的鋁箱表面，使噴涂 正極片的漿料厚度達到18_22μπι; 1.4) 干燥:將噴涂后的正極片置于135-140Γ的環(huán)境溫度下干燥2-4h; 1.5) 印刷:將步驟1.2中制備好的漿料b用印刷法涂敷于干燥后的正極片上，形成總厚 度為38-42μπι的涂層，印刷環(huán)境溫度控制在75-80°C，印刷環(huán)境濕度控制在20-35%; 1.6) 二次干燥:將印刷后的正極片置于140-145Γ的環(huán)境溫度下干燥7-9h; 1.7) 輥壓:將二次干燥后的正極片進行輥壓； 1.8) 裁切:將經(jīng)過輥壓步驟后的正極片裁切成需要的形狀； 2) 制備負極片： 2.1) 制備漿料c:將粉狀的導電劑緩緩加入液狀分散劑并進行中速攪拌2-3h，再將碳基 活性材料加入混合物中并進行中速攪拌4_5h，而后將粘合劑和異丙醇加入混合物中并進行 低速攪拌20_30min，最后在常溫減壓的條件下進行低速攪拌lh，制成均一無氣泡糊狀漿料 c； 2.2) 制備漿料d:將粉狀的導電劑緩緩加入液狀分散劑并進行中速并攪拌2-3h，再將碳 基活性材料加入混合物中并進行高速攪拌4_5h，而后將粘合劑和去離子水加入混合物中并 進行低速攪拌20_30min，最后在常溫減壓的條件下進行低速攪拌lh，制成均一無氣泡膏狀 漿料d; 2.3) 噴涂:將步驟1.1中制備好的漿料c均勻噴涂至厚度為12-15μπι的銅箱表面，使噴涂 負極片的漿料厚度達到18_22μπι; 2.4) 干燥:將噴涂后的負極片置于65-75 °C的環(huán)境溫度下干燥2-4h; 2.5) 印刷:將步驟1.2中制備好的漿料d用印刷法涂敷于干燥后的負極片上，形成總厚 度為38-42μπι的涂層，印刷環(huán)境溫度控制在50-60°C，印刷環(huán)境濕度控制在20-35%; 2.6) 二次干燥:將印刷后的負極片置于65-75°(：的環(huán)境溫度下干燥6-811; 2.7) 輥壓:將二次干燥后的負極片進行輥壓； 2.8) 裁切:將經(jīng)過輥壓步驟后的負極片裁切成需要的形狀； 3) 裝配:在正、負極片的箱片上分別焊接極耳，后將正極片、隔膜和負極片依次相疊并 以膠紙固定，將固定后的組合裝入鋁塑膜封裝袋形成電芯，并對電芯在減壓的條件下進行 60-70°C干燥處理10-12h，使電芯含水量小于230ppm; 4) 注液:將電解液注入干燥處理后的電芯，并將電芯豎立靜置12_20h，使電芯內(nèi)部充分 滲液； 5) 化成:采用先恒流后恒壓的方式同時并聯(lián)化成多個電池，使化成后的每個電池中電 極材料表面形成穩(wěn)定的SEI鈍化膜； 6) 密封和分容:在減壓的條件下將電池中多余的電解液抽出并將電池鋁塑膜封裝帶封 口，將封口后的電池進行充電放電的分容處理后，若電池有存在脹氣現(xiàn)象，對電池進行再抽 氣和密封； 其中，所述漿料b中導電劑的質(zhì)量分數(shù)是所述漿料a中導電劑的質(zhì)量分數(shù)的1.2-3倍； 所述漿料d中導電劑的質(zhì)量分數(shù)是所述漿料c中導電劑的質(zhì)量分數(shù)的1.5-2倍。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制做方法，其特征在于，所述步驟6后還包括步驟7)出廠前整 理:將電池邊緣多余鋁塑膜切除，并根據(jù)電池外觀、尺寸和電學特征對電池進行篩選分級， 將不合格電池挑出。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述漿料a中導電劑和含鋰活性物 質(zhì)的質(zhì)量比為〇. 05-0.12:1，更優(yōu)選地，所述質(zhì)量比為0.06-0.09:1。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述漿料c中導電劑和碳基活性材 料的質(zhì)量比為〇. 03-0.10:1，更優(yōu)選地，上述質(zhì)量比為0.05-0.08:1。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述漿料a與漿料b中含鋰活性物 質(zhì)為磷酸鐵鋰(LiFeP〇4)或鈷酸鋰(LiCo0 2)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述漿料c和漿料d中碳基活性材 料可以是人工改性石墨、天然石墨、中間相炭微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳;優(yōu)選地，漿 料c和漿料d中碳基活性材料為中間相炭微球。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述步驟1和步驟2中的導電劑為 炭黑導電劑，可以選自Super P、Super S、碳纖維、KS-6、SFG_6和不銹鋼纖維； 其中，優(yōu)選地，所述漿料a和漿料b中采用Super P、KS-6和碳纖維作為導電劑，其質(zhì)量比 為 2:1:1; 優(yōu)選地，所述漿料c和漿料d中采用Super P、不銹鋼纖維和SPF-G作為導電劑，其質(zhì)量比 為2:1:1〇8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述步驟4中所述電解液選自六氟 磷酸鋰、碳酸乙烯酯、二甲基乙二醇、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯 酯、碳酸乙烯亞酯和二氟草酸硼酸鋰。9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述漿料b中η-甲基吡咯烷酮質(zhì)量 分數(shù)是所述漿料a中η-甲基吡咯烷酮質(zhì)量分數(shù)的1.2-1.35倍;所述漿料d中去離子水的質(zhì)量 分數(shù)是漿料c中異丙醇的質(zhì)量分數(shù)的1.1-1.3倍。10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制做方法，其特征在于，所述漿料c和漿料d中分散劑為水 溶性纖維素，所述水溶性纖維素選自羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、羧乙基纖維素和乙基纖 維素;優(yōu)選地，漿料c和漿料d中的分散劑為羧甲基纖維素鈉。
【文檔編號】H01M10/058GK106058322SQ201610606749
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月29日
【發(fā)明人】朱燕飛, 何偉寧
【申請人】深圳市宜加新能源科技有限公司