[发明专利]一种基于碳基纳米材料快速充电聚合物锂离子电池

摘要

本发明公开了一种基于碳基纳米材料快速充电聚合物锂离子电池，所述电池正极片由正极活性物质、碳基纳米材料石墨烯/碳纳米管复合导电剂、导电石墨、PVDF按一定质量比混合，以NMP为溶剂，在带有锆珠的砂磨机和真空高速搅拌机制浆而后涂覆于铝箔上制得；负极片由负极活性物质、碳基纳米材料石墨烯/碳纳米管复合导电剂、纳米级导电炭黑、CMC、SBR按一定质量比，以去离子水为溶剂，制浆后涂覆于铜箔集流体上制得；将正极片、负极片与隔膜卷绕，封装，注液，高温夹具化成，抽气，分容等制得。本发明电池体积能量密度460Wh/L以上，10min充满电池容量60%以上，具有优异3C充电1C放电快充循环和1C充放电循环性能。

主权项

1.一种基于碳基纳米材料快速充电聚合物锂离子电池，其特征在于，其制备包括如下步骤：（1）正极片的制备：正极各组分固态质量百分比为正极活性物质：碳基纳米材料石墨烯/碳纳米管复合导电剂：KS‑6（导电石墨）：PVDF（聚偏氟乙烯）= 95.2:1.1:1.2:2.5 ~ 96.7:0.7:0.8:1.8，具体如下：A、将聚偏氟乙烯与N‑甲基吡咯烷酮按照0.05:0.95加入高速剪切分散机中，真空高速搅拌120~180min，制得粘结剂胶液；B、将石墨烯/碳纳米管复合导电液、微米级导电石墨KS‑6加入带有锆珠的砂磨机中进行研磨超细分散1.0~1.5h，转速2600~3000转/min，氧化锆研磨珠大小为1.1mm，研磨过程中开启冷却循环水降温，得到含有微米级导电石墨的石墨烯/碳纳米管复合导电液；C、将上述加入含有微米级导电石墨的石墨烯/碳纳米管复合导电液加入粘结剂胶液中，真空高速搅拌60~90min，得到纳米微米复合导电胶液；D、将正极活性物质总量的60%加入到纳米微米复合导电胶液中，真空高速搅拌60‑80min；E、将正极活性物质总量的剩余40%、按照总浆料固含量55%~60%的比例计算剩余的N‑甲基吡咯烷酮溶剂加入到步骤D浆料中，真空高速搅拌120~150min，得到正极浆料；F、将正极浆料涂覆于铝箔集流体上，经过烘干、辊压、分条后制得正极片；（2）负极片的制备：负极各组分固态质量百分比为石墨（负极活性物质）：碳基纳米材料石墨烯/碳纳米管复合导电剂：SP（导电炭黑）：CMC（羧甲基纤维素钠）：SBR（丁苯橡胶）= 94.3:0.5:0.8:1.7:3.0 ~ 95.2: 0.3:0.5:1.5:2.5，具体如下：A、将羧甲基纤维素钠CMC与去离子水按照2.0:98.0加入到高速分散剪切机中，真空高速搅拌60~80min，制得CMC胶液，待用；B、将石墨烯/碳纳米管复合导电液、导电炭黑SP加入带有锆珠的砂磨机中进行研磨超细分散1.0~1.5h，转速2600~3000转/min，氧化锆研磨珠大小为1.1mm，研磨过程中开启冷却循环水降温，得到含有导电炭黑的石墨烯/碳纳米管复合导电液；C、加入步骤A所制得的CMC胶液总量的45%到步骤B的含有导电炭黑的石墨烯/碳纳米管复合导电液中，真空高速搅拌60~90min；D、加入步骤A所制得剩余的CMC胶液总量的55%和按照总浆料固含量43%~48%的比例计算剩余的去离子水溶剂到步骤C浆料中，真空高速搅拌120~180min；E、将丁苯橡胶SBR加入到步骤D所制得的浆料中，真空高速搅拌50~70min，制得负极浆料；F、将制得的负极浆料涂覆于铜箔集流体上，经过烘干、辊压、分条后制得负极片；（3）电池的制备：将步骤（1）与步骤（2）所制得的正极片、负极片与隔膜经过卷绕方式制备出卷芯，然后经过封装、注液（注入电解液）、高温夹具化成、抽气、整形、分容工序制得基于碳基纳米材料快速充电聚合物锂离子电池。