[发明专利]一种圆柱硅负极锰酸锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明申请公开了一种圆柱硅负极锰酸锂离子电池，包括隔膜、电解液、钢壳、盖帽，包括正极片和负极片，所述负极片包括按质量百分比计的以下原料硅碳93.6％‑95.5％、电阻率小于2Ω·m粒径45‑55nm的生物质超级炭黑0.5％‑1.5％、电导率大于10S/cm的高导电碳纤维1％‑1.5％、羧甲基纤维素钠1％‑1.5％、水性胶黏剂1％‑2％、N‑甲基吡咯烷酮0.8％‑1.1％。本发明圆柱硅负极锰酸锂离子电池的安全性能好、放电平台高、比能量高、持续放电电流大、瞬间放电电流高、循环性能好充，充放电600次，其容量保持率80％以上，同时电池负极材料采用硅碳材料，能有效抑制硅负极材料的膨胀和粉化现象，提升电池使用寿命。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种圆柱硅负极锰酸锂离子电池及其制备方法。

背景技术

近年来，随着科技的不断进步，人们对无线电子产品的要求不断提高，尤其是对其续航能力的要求。因此以小型轻量化高续航电子电源作为驱动能源的需求非常强烈。锂离子电池作为诸多电子产品的主流驱动能源，其也在不断地改进。钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂是近几年来锂离子蓄电池最常用的几种正极材料。其中，钴和镍的价格较为昂贵，其原料也面临枯竭的问题，现已很难满足市场的需要。锰相对于钴和镍的价格较为便宜，以锰元素制造锰酸锂电池是如今锂电池发展的趋势，但现有的锰酸锂电池电芯比能量低、循环性能差、热稳定性差，且现有的锰酸锂电池的正极材料体系已经相当完善，技术人员无法从正极材料方面入手提升电池的容量，同时现有的锰酸锂电池的负极材料容易膨胀和粉化，导致电池的寿命较短。

现有技术制备锰酸锂电池的过程中，存在着制备工艺流程过于简单，各材料处理不充分，导致锰酸锂离子电池的品质不稳定。

发明内容

本发明意在提供一种性能优越的圆柱硅负极锰酸锂离子电池。

一种圆柱硅负极锰酸锂离子电池，包括隔膜、电解液、钢壳、盖帽，还包括正极片和负极片，所述负极片包括按质量百分比计的以下原料：硅碳93.6％-95.5％、电阻率小于2Ω·m粒径45-55nm的生物质超级炭黑0.5％-1.5％、电导率大于10S/cm的高导电碳纤维1％-1.5％、羧甲基纤维素钠1％-1.5％、水性胶黏剂1％-2％、N-甲基吡咯烷酮0.8％-1.1％。

进一步，所述正极片包括按质量百分比计的以下原料：锰酸锂93.5％-95.2％、复合型碳纳米管浆料2.8％-4.5％、聚偏氟乙烯2％-2.5％。

进一步，所述负极片的原料的溶剂为去离子水。

进一步，所述正极片的原料的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

进一步，所述复合型碳纳米管浆料包括导电碳黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、N-甲基吡咯烷酮。

进一步，一种圆柱硅负极锰酸锂离子电池的制备方法，按以下步骤进行：

(1)制备正极片和负极片，并将两者裁切成预定的尺寸；

(2)将制备好的正极片、负极片分别放置在全自动卷绕机上，采用隔膜隔离正极片和负极片，将正极片与铝带正极耳焊接、将负极片与铜带负极耳进行焊接，然后将正极片与负极片卷绕在一起制成卷芯；

(3)为步骤(2)所得的卷芯焊接有负极片的一端安装下垫片，随后将装有下垫片的卷芯安装进钢壳内，并将负极耳与钢壳焊接，接着在卷芯焊接有正极片的一端安装上垫片，然后在钢壳外滾压一个用以防止电芯晃动、固定上垫片和正极耳的环形槽，制成电芯，并测试电芯的短路情况，选取不短路的电芯作为合格电芯；

(4)将步骤(3)中所得的合格电芯插入治具中放入真空烤箱，抽真空气压至＜-100KPa，在75℃-95℃的恒温恒压条件下烘烤2H，之后向真空烤箱内充氮至气压为-35MPa—-45MPa5分钟，烘烤、充氮气循环实施，直至电芯中水含量≤200PPM；