[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有效

专利信息
申请号: 201810035843.3 申请日: 2018-01-15
公开(公告)号: CN108258236B 公开(公告)日: 2021-04-30
发明(设计)人: 廖宗江;江涛 申请(专利权)人: 江西省汇亿新能源有限公司
主分类号: H01M4/525 分类号: H01M4/525;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
代理公司: 南昌新天下专利商标代理有限公司 36115 代理人: 宋会英
地址: 330300 江西*** 国省代码: 江西;36
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摘要:
搜索关键词: 一种 容量 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。

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