[发明专利]一种高容量锂离子电池及其制造工艺

说明书

技术领域

    本发明涉及锂离子电池制造技术领域，具体来说是一种为智能手机、超级本、平板电脑等数码产品提供能源的高容量锂离子电池及其制造工艺。 

背景技术

锂离子电池是自上世纪90年代以来的新一代二次电池，具有能量密度大、循环寿命长、工作电压高、无记忆效应、自放电小、工作温度范围宽等优点，在移动通讯、移动电脑、电动汽车、航空航天、生物医学工程等各个领域得到了广泛的应用，是高新技术的关键产品之一。近年来，各种电子产品逐渐向小型化、智能化和多功能化发展，如智能手机、超级本、平板电脑等，这就对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。 

锂离子电池以钴酸锂（LiCoO₂）、三元材料（LiNi_xCo_yMn_zO₂）、锰酸锂（LiMn₂O₄）、磷酸铁锂（LiFePO₄）为主要的正极材料；其中钴酸锂（LiCoO₂）的能量密度最高，理论克比容量可达到270mAh/g，但目前钴酸锂克比容量只能做到140 mAh/g～150mAh/g之间，最高电压也只能充到4.2V，而且在制作电池时搅拌工艺繁锁复杂，先要进行打胶，然后再进行导电剂充分分散，最后再加入主材料高速搅拌十几小时后才能完成浆料的制作。 

发明内容

本发明提供一种高容量锂离子电池及其制造工艺，其主要目的在于克服现有锂电池克比容量只能做到140150mAh/g、充电电压不高、且制作工艺繁琐等缺陷。 

本发明采用如下技术方案： 

一种高容量锂离子电池，包括正极片、负极片和电解液，正极片包括正极浆料及正极金属集流体，正极浆料由以下物质按重量百分比制成：正极材料95～98%、导电剂1～5%、粘结剂1～4%，其中，正极材料采用表面经过Co(OH)₂包覆过的LiCoO₂，该正极材料的粒度分布为D10：3～7um，D50：9～18um，D90：16～30um。

正极浆料的导电剂选自乙炔黑、VGCF、SP、磷片石墨中的至少两种混合，粘结剂选自分子量大于一百万以上的聚偏氟乙烯，金属集流体选自厚度为10～18um的铝箔。 

负极片包括：负极浆料及负极金属集流体，负极浆料由以下物质按重量百分比制成：负极材料90～97%、导电剂0～4%、粘结剂2～8%，其中，负极材料采用以硅粉颗粒为基体，表面包覆碳纳米管的硅碳合金复合材料。 

负极浆料的导电剂选自乙炔黑、VGCF、SP、磷片石墨中的一种，粘结剂选用丁笨橡胶（SBR）和羧甲基纤维素钠(CMC)的混合物，金属集流体选自厚度为5～9um的铜箔。 

上述电解液选用电解液含有1摩尔/升的六氟磷酸锂、质量比为碳酸乙烯酯（EC）：碳酸二甲酯（DMC）：碳酸甲乙酯（EMC）=1：1：1的三种混合液以及含量0.5～6%的环己基苯(CHB)。 

上述高容量锂离子电池的制造工艺，包括以下步骤：（1）采用干法高速搅拌制备正极片；（2）采用干法高速搅拌制备负极片；（3）按负极片、隔膜、正极片的方式进行卷绕，用铝塑复合膜封装得电芯；（4）将电芯真空烘烤后，注入电解液，封口；（5）采用阶梯电流化成方法对步骤（4）的电芯进行化成。 

其中，上述正极片的制备包括如下步骤： 

1）、将正极材料、导电剂和粘结剂加入到行星搅拌机中，高速搅拌60～120min，得正极粉体；

2）、按固液质量比正极粉：有机溶剂=3:1称取有机溶剂，有机溶剂总质量的40～60%加入正极粉体中，真空高速搅拌100～180min，搅拌温度控制在30～60℃，得正极膏体；

3）、将有机溶剂总质量的20～30%加入正极膏体中，搅拌温度控制在25～35℃，真空高速搅拌60～100min；

4）、将剩余的有机溶剂分次加入到正极膏体中调节粘度，过筛得到正极浆料；

5）、将过筛的正极浆料涂覆于正极金属集流体的正反两面，烘干、辊压，得高容量锂离子电池正极片。

上述正极片的压实密度为4.0～4.3g/cm³。 

上述负极片的制备包括如下步骤： 

1）、将负极材料、导电剂和CMC加入到行星搅拌机中，高速搅拌60～120min，得负极粉体；