[发明专利]一种高比容量高循环寿命18650圆柱锂电池及其制备方法

说明书

一种高比容量高循环寿命18650圆柱锂电池，包括外壳，外壳内设有正极片、负极片和电解液，正极片与负极片之间设有陶瓷隔膜，外壳正极端为盖帽，负极端为钢壳。正极集流体采用厚度为11~12.5μm的铝箔材料，其上设有高镍含量的NCA正极活性物质，CNT导电剂和粘接剂，负极集流体采用厚度为5~7μm的铜箔材料，其上设有SiC负极活性物质，Super P导电剂和粘接剂；陶瓷隔膜厚度为12~15μm，为PE基膜上涂覆一层Al₂O₃陶瓷膜。本发明通过优化正负极浆料配比，开发新型正负极匀浆工艺，制备的锂电池容量≥3400 mAh，循环性能优良，0.5 C/0.5 C循环400次容量保持率在85%以上，质量小于48 g，比容量非常高。

技术领域

本发明涉及一种18650圆柱形锂电池，尤其涉及一种高比容量高循环寿命18650圆柱锂电池及其制备方法。

专业名词：NCA指镍钴铝酸锂，CNT指碳纳米管，PVDF指聚偏氟乙烯， SiC指硅碳材料，Super P指导电炭黑，SBR指丁苯橡胶，CMC指羟甲基纤维素，PE指聚乙烯，EC指碳酸乙烯酯，PC指聚碳酸酯，DEC指碳酸二乙酯。

背景技术

随着环境污染的日益严重和常规能源的逐渐衰竭，可持续发展的清洁能源成为人们关注的焦点，锂离子电池由于比能量高、安全性好、循环性能好、无污染等优点，已成为发展最快和最受重视的高能蓄电池，在各电子领域中得到了广泛的应用。锂离子电池的工艺技术非常的严格、复杂，一般包括匀浆、涂布、碾压、分切、卷绕、入壳、激光焊、烘烤、注液、封口、清洗、涂油、活化、预充、老化、分容、全检等多个环节。锂离子电池种类繁多，有方形电池、铝壳电池、软包电池、圆柱电池，有偏重容量型的，有偏重倍率型的。其中容量型的18650圆柱电池由于其具有尺寸固定、容量高等特点广泛主要应用在移动电源、笔记本电脑、电动自行车、电动汽车等领域。目前市面上容量型圆柱电池以2000 mAh、2200 mAh 等容量为主。不过随着各领域的发展，对电池的性能要求也不断增加，尤其对电池的能量密度要求更高。传统的以钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍锰钴酸锂为正极材料的锂离子电池已较难满足高能量密度的要求；负极活性物质采用石墨，理论比容量在372 mAh/g左右，目前已无限接近理论值，提升空间有限。研究者们在提高锂电池性能方面做了大量工作，例如专利号为CN201520614042的中国专利“3100mAh高容量18650圆柱锂电池”，正极材料使用镍钴铝酸锂、负极材料使用石墨，锂电池容量达到3100mAh，但电池容量和循环寿命仍有限，0.5 C/0.5 C循环300周后容量保持在80%左右。随着电动汽车领域的发展，需要更高比能量的电池以满足电动汽车长的行驶里程数；因此有必要寻找合适的正、负极材料，制备出容量及循环寿命更高的锂电池。

发明内容

本发明的目的在于开发出高容量高循环的18650圆柱锂电池，以满足未来的新能源发展。本发明以镍钴铝NCA作正极材料，硅碳SiC作负极材料；主要采用在正极浆料中添加新型导电剂，负极高弹性、粘附力粘结剂；电解液中加入联合添加剂，同时减少隔膜和集流体铜箔、铝箔厚度等方法开发高容量的18650-3400mAh锂离子电池，采用如下技术方案：

一种高比容量高循环寿命18650圆柱锂电池，包括外壳，外壳内设有正极片与负极片，所述正极片由正极集流体和设于所述正极集流体的正极活性物质、导电剂、粘接剂组成，所述负极片由负极集流体和设于所述负极集流体的负极活性物质、导电剂、粘接剂组成，所述正极片与负极片之间设有陶瓷隔膜，所述外壳内依次为陶瓷隔膜、负极片、陶瓷隔膜、正极片卷绕而成；所述正极活性物质为NCA材料，所述导电剂为CNT材料，所述粘接剂为PVDF材料；所述负极活性物质为SiC材料，所述导电剂为Super P，所述粘接剂为SBR和CMC；所述陶瓷隔膜为PE基膜上涂覆一层Al₂O₃陶瓷膜；所述外壳内设置有电解液，所述外壳一端为正极端，另一端为负极端，所述正极端为盖帽，所述负极端为钢壳。