[发明专利]一种钛酸锂锂离子电池的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的制作方法，具体的说，涉及一种应用钛酸锂为负极活性材料的锂离子电池的的制作方法。

背景技术

目前商品化的锂离子电池负极材料大多是嵌锂碳材料，由于嵌锂后碳电极的电位与金属锂的电位很接近，当电池过充时，碳电极表面易析出金属锂，它与电解液反应产生可燃气体混合物，因而给电池、特别是动力电池造成很大的安全隐患。同时，石墨电极还存在电解液的共嵌入问题，这也将影响电极的循环稳定性。因此，寻找比碳负极在稍正的电位下嵌入锂、廉价易得、安全可靠的新型负极材料是必要的。其中低电位过渡金属氧化物及复合氧化物作为锂离子电池的负极材料引起了人们的广泛注意，钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)是其中广受关注的材料之一。

与碳材料相比，尖晶石型的Li₄Ti₅O₁₂具有明显的优势：1、它为零应变材料，循环性能好；2、放电电压平稳，而且电解液不致发生分解，提高锂电池安全性能；3、与炭负极材料相比，钛酸锂具有高的锂离子扩散系数(为2*10-8cm²/s)，可高倍率充放电等。4、钛酸锂的电势比纯金属锂的高，不易产生锂晶枝，为保障锂电池的安全提供了基础。5、循环性能优异，钛酸锂锂离子电池循环性能可达到20000次以上。

目前商品化的钛酸锂锂离子电池存在以下不足：

1、能量密度低，体积比能量和质量比能量为碳负极锂离子电池1/2，因此电池制作成本较高。原因主要是由于钛酸锂负极材料粒径为纳米级，配置负极浆料过程中使用的溶剂量较多，而溶剂又是NMP有机溶剂，NMP市场价格在20元/KG，导致电池制造成本较高。

2、电池在循环过程中容易气胀，原因可能是环境残存水汽受热或化学反应造成的。国内很多厂家从化成工艺上解决钛酸锂锂离子电池在化成过程中产气的问题，但效果不是很好，特别是在软包装液态锂离子电池上面体现的更为明显。

因而，上述两大难题是钛酸锂锂离子电池产业化的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛酸锂锂离子电池制作方法，该方法在保证电池性能的前提下显著降低了制作成本。

本发明的技术方案是：一种钛酸锂锂离子电池的制作方法，步骤包括：

(1)正极浆料的制备：以正极浆料的干粉为总重量，配取75～95份的正极活性物质、2～5份的正极导电剂、2～5份的正极粘结剂，先将正极活性物质和正极导电剂、正极粘结剂干粉采用三维混合搅拌机搅拌均匀，再一起加入到NMP溶剂中经真空搅拌得到正极浆料；

(2)负极浆料的制备：以负极浆料的干粉为总重量，配取90～95份的钛酸锂、3～6份的VGCF和炭黑SUPER-P的混合产物、2～5份的水性胶LA-132，再一起加入到去离子水中，经真空搅拌得到负极浆料：

(3)正负极片制备：将配置好的正极浆涂覆铝箔上，烘干后制成正极片：将配置好的负极浆涂覆在铝箔上，烘干后制成负极片，负极涂布完成后在115-128℃的温度下真空烘烤10-15h，烘烤过程中进行排湿操作；

(4)电池芯的制备：将步骤(3)涂布好的正、负极片，进行辊压压实，通过模切、烘干、正、负极片交错相叠，形成电池芯；

(5)电池成型：将铝、铜镀镍极耳分别与正、负极片焊接在一起形成正、负极耳，再经过铝塑膜封装、烘烤、注液、抽气封口、化成、老化、二次抽气封口、检测得到电池。

有益效果：本发明的负极溶剂采用去离子水，同时通过原材料筛选和工艺控制解决了采用负离子水位溶剂是保证电池产业化的关键技术难题，大大降低了电池的制作成本。

本发明的进一步改进是：

所述的步骤(1)所述的正极活性物质包括钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂、锰酸锂中的一种或几种；正极导电剂为VGCF和炭黑SUPER-P的混合产物，正极粘结剂为常用的PVDF。

所述的步骤(1)中所述正极干粉与NMP质量比为6∶4。

所述的步骤(2)中所述负极干粉与去离子水的质量比为3∶7。这都是比较优选的配料比，既能便于混合均匀，同时也节约干燥的时间和能耗。

所述的辊压、叠片、电池成型、铝塑膜封装等工序要求湿度控制在10％以下，温度控制在20±5℃。进一步避免电池制作过程中残留湿气和被氧化。

所述电池的负极过量系数：负极设计容量/正极设计容量设定在1.2～1.3之间。