[发明专利]一种高能动力电池及其制作方法

权利要求书

1.一种高能动力电池，包括多个正极、多个负极、多个隔膜、聚合物凝胶电解质、电池壳体，其中，正极、负极以及正负极之间的隔膜组成电芯，电芯采用由依次排列的第一隔膜、负极、第二隔膜、正极相连的叠片式结构，其特征在于，包括：

正极由正极活性物质、粘结剂、导电剂和正极集流体组成，所述的正极活性物质组分和含量(重量百分比)为：20％～25％的锰酸锂，余量为镍钴锰酸锂；

负极由负极活性材料、导电剂、增稠剂、粘结剂和负极集流体组成，所述的负极活性物质包括含量(重量百分比)为87％～90％的石墨烯。

2.根据权利要求1所述的高能动力电池，其特征在于，所述的正极采用的粘结剂、导电剂和正极集流体具体为：所述的粘结剂采用聚偏氟乙烯；导电剂采用导电炭黑、导电石墨、鳞片石墨、纳米碳管中的一种或多种；正极集流体采用铝箔。

3.根据权利要求2所述的高能动力电池，其特征在于，所述的正极的组分以及重量百分比为：

镍钴锰酸锂    58％～70％；

锰酸锂        20％～25％；

纳米碳管      1％～3％；

导电炭黑      1％～3％；

鳞片石墨      0％～2％；

聚偏氟乙烯    2％～4％；

余量为铝箔。

4.根据权利要求1至3任一项所述的高能动力电池，其特征在于，所述的负极所采用的导电剂、增稠剂、粘结剂和负极集流体具体为：导电剂采用导电碳黑、纳米碳管中的一种或两种；增稠剂采用羧甲基纤维素钠；粘结剂采用丁苯橡胶；负极集流体采用铜箔。

5.根据权利要求4所述的高能动力电池，其特征在于，所述的负极的组分以及重量百分比为：

石墨烯          87％～90％；

导电碳黑        1％～3％；

纳米碳管        1％～3％；

丁苯橡胶        3％～5％；

羧甲基纤维素钠  0％～2％；

余量为铜箔。

6.一种权利要求1至5任一项所述的高能动力电池的制作方法，其特征在于，包括：

S1.将2wt％～4wt％的聚偏氟乙烯加入N一甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌4～5小时，然后加入混合均匀的20wt％～25wt％的锰酸锂、58wt～70wt％的镍钴锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌5～6小时，得到的浆料过150目筛1～2次；其中，导电剂的配比为：1wt％～3wt％的导电炭黑或0wt％～2wt％的鳞片石墨或1wt％～3wt％的纳米碳管或它们三种的混合物；

S2.将0wt％～2wt％的羧甲基纤维素钠加入去离子水中搅拌4～5小时，随后加入0wt％～2wt％的导电炭黑及0wt％～2wt％的纳米碳管搅拌1～2小时，获得浆料，浆料过胶体磨以使导电炭黑及纳米碳管得到完全分散，再加入87％～90％的负极材料搅拌10～12小时，随后加入3wt％～5wt％的丁苯橡胶搅拌1～2小时，得到的浆料过150目筛1～2次；负极材料为石墨烯；

S3.使用基材厚度为16～24um铝箔进行正极涂布，负极使用基材厚度为7～13μm的铜箔进行负极涂布；

S4.将涂布完的膜片卷料放入烘箱85度真空烘烤4小时，除去水份；

S5.辊压极片，将辊压好的极片进行横切和分切出需要的尺寸；

S6.将极片在真空下进行85度烘烤4小时；

S7.将依次排列的第一隔膜、负极、隔膜、正极进行叠片式连接成电芯结构，所述的隔膜采用厚度为20um～40um的隔离膜；

S8.根据电池设计要求把正负极极耳焊接于正负极极片预留集流体上，极耳上留有纤维密封胶，正负极极耳焊接都采用辊压式超声焊焊接固定；

S9.把叠合电芯装入冲好的电池壳体中，将铝塑复合膜封住；

S10.将电芯放入真空状态下85度烘烤24小时，电芯在环境湿度小于-45％RH中注入聚合物凝胶型电解液，然后热封电池另一侧边；

S11.将静置完成的电池芯放入40度的热夹具中压1～2分钟，然后放入普通夹具中压30秒～60秒；

S12.电池化成和分容：采用夹具化成，化成工艺为0.03C充电2小时，0.2C充电到4.2V，电池放入不锈钢铁板中夹具80度烘烤3～5个小时，然后对电池进行除气、热封、裁边、整形；电池分容工艺为0.3C恒流充到4.2V，再在4.2V下恒流恒压充电，截止电流为0.02C，然后以0.3C放电到3.0V。

7.根据权利要求6所述的高能动力电池的制作方法，其特征在于，正极压实密度为2.8～4.0g/cm³，负极压实密度为1.2～1.6g/cm³。