[发明专利]一种比能量达270Wh/Kg的圆柱形锂离子电池

说明书

本发明提供一种容量高达3400mAh的18650圆柱锂离子电池池的制备方法。所使用的正负极活性物质分别为镍钴铝酸锂正极与硅碳负极，其中正极浆料使用的材料有：镍钴铝酸锂、导电碳纳米管、聚偏氟乙烯、N‑甲基吡咯烷酮。负极浆料所使用的材料有：硅碳复合材料、导电炭黑、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶乳液、去离子水、N‑甲基吡咯烷酮。正负极配料采用一种新的配料工艺，使得配料时间能缩短1‑3小时。其盖帽采用的是含CID的动力型防爆盖帽，有效的保护电池的安全性能；隔膜采用高强度湿法拉伸隔膜，具有机械强度高、耐热性好、透过性好等特点有效保护电池的安全性能；本发明提供的18650圆柱形锂离子电池，具有容量高（达3400mAh）比能量高（达270Wh/kg）、循环性能优越、倍率性能优良、高低温性能优良的特点。

技术领域

本发明涉及新能源领域，具体涉及一种高容量圆柱形锂离子电池及其制作工艺。

背景技术

随着新能源领域尤其是锂电领域的不断发展，对于锂离子电池的能量密度要求越来越高。18650圆柱形电池，以其尺寸固定、生产工序相对简便而被大量使用。常规的2000mAh左右的18650圆柱锂离子电池其能量密度在170Wh/kg左右，难以满足特定领域对于高能量密度电池的需求。此外，在锂电池生产过程中，湿混配料工艺，一般采用先打胶，再依次加入导电剂、活性物等，其除去打胶时间，配料时间在6-8小时。鉴于此，本发明采旨在采用一种新的湿混配料工艺，缩短配料时间，制备容量能达3400mAh以上的18650圆柱锂离子电池，其能量密度能达270Wh/kg以上。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于采用新的湿混配料工艺，制备一种比能量达270Wh/Kg的圆柱形锂离子电池，该配料工艺具有时间较短，效率高的特点。所制备锂离子电池具有成本低、容量高（3400mAh）、比能量高（达270Wh/kg）、循环性能优越、倍率性能优良、高低温性能优良的特点。

本发明的一种锂离子电池，包括电芯，所述电芯包括钢壳、以及密封设于所述钢壳端部的盖帽，所述电芯还包括收容于所述钢壳内的电芯主体、以及灌注于所述电芯主体内的电解液，所述电芯主体由均连接有极耳的正极极片和负极极片、以及夹设于两者之间的隔膜卷绕构成，所述电芯主体两端分别设有上绝缘片和下绝缘片，所述正极极片为涂覆有镍钴铝酸锂的铝箔、负极极片为涂覆有硅碳复合材料的铜箔，且所述铝箔、铜箔的厚度分别为12-15µm、6-9µm。

进一步的，所述盖帽为防爆盖帽。

进一步的，所述电解液为溶于碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）和碳酸甲乙酯（EMC）混合溶液的六氟磷酸锂（LiPF6），并含有适用负极硅碳材料的特殊添加剂氟代碳酸乙烯酯（FEC）。

进一步的，所述隔膜是高强度湿法拉伸薄隔膜，其厚度在12µm-14µm。

本发明的一种锂离子电池的制备方法，包括正极浆料和负极浆料的制备、涂布、制片、装配和注液的步骤，其中正极浆料和负极浆料的制备的具体步骤为：称取质量百分比分别为NCA（96%-98.5%）、CNTs（0.5%-1%）、PVDF（0.8%-1.3%）、NMP（20%-25%）的正极物料，先于行星分散真空搅拌机中加入NMP、PVDF、CNTs分散均匀搁置10-12h待用，再加入NCA进行搅拌均匀，过程中使用的搅拌速度为公转10-30Hz、自转15-45Hz，得到固含量为68%-75%、粘度为3500±1500mPa.s的正极浆料；称取质量百分比分别为SiC（95%-97%）、SP（0-1%）、CMC（1.3%-1.8%）、SBR（固体含量1.5%-2.0%）、H₂O（100%-120%）、NMP（3%-5%）的负极物料，先于行星分散真空搅拌机中加入H₂O、CMC、SP分散均匀搁置10-12h待用，再加入依次加入SiC、SBR、NMP进行搅拌均匀，过程中使用的搅拌速度为公转10-30Hz、自转15-45Hz，得到固含量为43%-48%，粘度在3000±1500mPa.s的负极浆料。