專利名稱：一種生產(chǎn)高倍率鋰離子電池的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)高倍率鋰離子電池的方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池作為新一代二次電池因其單體電壓高、能量及功率密度大、長壽命、質(zhì)量輕小、無記憶效應(yīng)、無污染等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于低倍率放電的手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦等領(lǐng)域。隨著鋰離子電池應(yīng)用范圍越來越廣，人們對鋰離子電池的要求也越來越高高倍率放電性能的鋰離子電池在混合動力汽車、電動工具、航模玩具及軍事特種領(lǐng)域等都將 具有廣闊的發(fā)展前景。為了實現(xiàn)鋰離子電池的高倍率充放電，一方面需要在電池材料(正負(fù)極活性材料、電解液、隔膜等)上尋求突破，比如使用納米電極材料縮短鋰離子的傳輸距離，增加電化學(xué)反應(yīng)活性；另一方面，優(yōu)化電池生產(chǎn)過程中各工序環(huán)節(jié)以及電池結(jié)構(gòu)的設(shè)計，如公開號為CN 202231097U的專利中，公開了一種在活性物質(zhì)和集流體之間增加一層導(dǎo)電粘合層的方法來提高倍率性能，它是先通過凹版印刷技術(shù)將含有納米導(dǎo)電炭的液體涂覆在正負(fù)極集流體上，真空干燥后得到含有導(dǎo)電粘合層的正極集流體和負(fù)極集流體，再通過涂布機(jī)使正極和負(fù)極活性物物質(zhì)分別覆于含有導(dǎo)電粘合層的正負(fù)極集流體上，即得到正極和負(fù)極復(fù)合極片。但是該方法不僅增加了生產(chǎn)設(shè)備及成本，而且還增添了極片的制作工序和時間。此外，公開號為CN1945878A的專利中公開了一種在集流體上針刺穿孔或者激光打孔(孔率50%，孔徑IOOnm)從而提高倍率性能的方法，但此方法有可能把打孔過程中產(chǎn)生的邊緣金屬碎屑引入電池，造成微短路。在公開號為CN1889293A的專利中，倍率性能的提高主要通過在正負(fù)極片上設(shè)置至少兩個極耳來實現(xiàn)，這種方法不僅一方面增加了金屬箔材的消耗量，另一方面也增加了極片的制作工序。類似地通過在極片上增加極耳來提高倍率性能的專利還有CN102227031A、CN2845189Y、CN1445879A 等。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)高倍率鋰離子電池工藝的上述不足，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)高倍率鋰離子電池的方法，可方便地實現(xiàn)鋰離子電池的高倍率充放電。本發(fā)明擬從鋰離子電池生產(chǎn)過程中電極片面密度和壓實密度的控制優(yōu)化組合，以及改善電極片與電解液浸潤的角度，提出一種生產(chǎn)高倍率鋰離子電池的方法。電極片的面密度、壓實密度過大，雖然有利于提高鋰離子電池的能量密度，但是電解液很難滲透到極片內(nèi)部，造成電池的濃差極化，不利于鋰離子電池的大電流充放電；電極片的面密度、壓實密度過小，雖有利于電解液的滲透和減少濃差極化，但不利于電極內(nèi)部接觸電阻的降低，也不能顯著提高電池的大電流充放電性能，更嚴(yán)重的是降低了鋰離子電池的能量密度。此外，在電極材料與電解液之間形成的固體電解質(zhì)中間相(Solid Electrolyte Interphase, SEI)膜對鋰離子電池的倍率性能也具有重要影響。而SEI膜形成的好壞很大程度上取決于電極片與電解液的浸潤效果，因此改善它們的浸潤效果也將有助于倍率性能的提高。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種生產(chǎn)高倍率鋰離子電池的方法，對選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為3(T36 mg/cm2，壓實密度為
1.95 2. 05 g/cm3 ；
對選用錳酸鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為38 42 mg/cm2，壓實密度為
2.65 2. 75 g/cm3 ；
對選用三元材料作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為4(T46 mg/cm2，壓實密度為 3. 45 3. 55 g/cm3 ；
注液后，電池底面著地直立靜置12 36h后，電池的正面、背面、左側(cè)面、右側(cè)面分別著地靜置f5h，最后電池底面再著地直立靜置f5h，以使電芯的各個部位都能被電解液充分、快速浸潤。 本發(fā)明的有益效果在于1.采用本發(fā)明提出的正極片面密度和壓實密度的最佳組合，可以在不犧牲電池能量密度的前提下，實現(xiàn)大倍率充放電性能；2.本發(fā)明提出的正極片面密度和壓實密度的最佳組合，在生產(chǎn)過程中很容易控制和實現(xiàn)，具有靈活的可操作性；3.本發(fā)明的靜置方案不僅可以使電解液充分浸潤電極片(從而提高倍率性能)，而且也可以提高靜置環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率，此外本方案無需使用任何額外附屬設(shè)備，節(jié)約成本。


圖I為實施例2和對比例2中電池IC倍率放電性能對比。圖2為實施例2和對比例2中電池3C倍率放電性能對比。圖3為實施例2和對比例2中電池5C倍率放電性能對比。圖4為實施例2和對比例2中電池7C倍率放電性能對比。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例一
采用磷酸鐵鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)80Ah塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為35mg/cm2，壓實密度為2 g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置26h，然后把電池正面著地放置2h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置2h，最后電池底面再著地直立靜置2h，總的靜置時間為36h，然后進(jìn)行化成分容測試。對比例一
采用磷酸鐵鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)80Ah塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為35mg/cm2，壓實密度為2 g/cm3。注液后電池常規(guī)直立放置靜置36h (電池底面著地)，中間不做任何放倒、翻轉(zhuǎn)操作。最后，進(jìn)行化成分容測試。采用實施例一和對比例一方案對電池靜置后，化成分容測試所得電化學(xué)數(shù)據(jù)對比
見下表?？梢钥吹?，采用實施例一方案靜置的電池相比對比例一中的電池，充放電倍率性能
得到很大程度提高。
廠丨初始容量IlC放電 |3C放電 |5C放電 |7C放電 IlC充電 |3C充電.實施例一 |80.017Ah |79. 673Ah |78. 872Ah |78. 432Ah 178. 217Ah |75. 873Ah |65. 414Ah~
.對比例一 |80.765Ah |73. 970Ah |66. 700Ah |66. 581Ah |65. 663Ah \72. 554Ah Ιθ . 148Ah~放電倍率C是指電池在規(guī)定的時間內(nèi)放出其額定容量時所需要的電流值，它在數(shù)據(jù)值上等于電池額定容量的倍數(shù)，通常以字母C表示。如電池的標(biāo)稱額定容量為IOAhJIJIC放電倍率的電流為10A，3C放電倍率的電流為30A，0. 5C放電倍率的電流為5A。實施例二
采用磷酸鐵鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)SOAh塑殼鋰離子電池。雙面涂布面密
度33 mg/cm2，壓實密度2. 04 mg/cm3。注液后電池底面著地直立靜置26h，然后把電池正面 著地放置2h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置2h，最后電池
底面再著地直立靜置2h，總的靜置時間為36h，所得電池的倍率放電性能數(shù)據(jù)見下表。
-I初始容量|1C放電 |3C放電 |5C放電 |7C放電|1C充電 |3C充電
實施例二 |80.625Ah |81. 129Ah 卜9· 832Ah 卜9· 812Ah 卜8· 9Ah 卜8· 916Ah |68. 741Ah對比例二
采用磷酸鐵鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)SOAh塑殼鋰離子電池。雙面涂布面密
度38 mg/cm2，壓實密度2. 10 mg/cm3。電池注液后的靜置操作與實施例二相同，所得電池的
倍率方> 電性能g據(jù)見下______
—I初始容量|ic放電 |3C放電 |5C放電 |7C放電 |1C充電 |3C充電
-對比例二 |80.374Ah |76. 379Ah 卜0· 667Ah 卜0· 930Ah 丨69· 811Ah 卜5· 152Ah |63. 680Ah~從圖廣4關(guān)于實施例二和對比例二中電池倍率性能的對比可以看到，采用本發(fā)明中優(yōu)化的正極面密度和壓實密度組合所生產(chǎn)電池的1C、3C、5C、7C放電倍率性能都得到很大程度的提高。實施例三
采用磷酸鐵鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)80Ah塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為30mg/cm2，壓實密度為2. 05 g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置20h，然后把電池正面著地放置lh，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置lh，最后電池底面再著地直立靜置lh。實施例四
采用磷酸鐵鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)80Ah塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為32mg/cm2，壓實密度為I. 95g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置12h，然后把電池正面著地放置3h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置3h，最后電池底面再著地直立靜置3h。實施例五
采用磷酸鐵鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)80Ah塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為36mg/cm2，壓實密度為I. 97g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置36h，然后把電池正面著地放置2h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置2h，最后電池底面再著地直立靜置2h。實施例六
采用磷酸鐵鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)80Ah塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為33mg/cm2，壓實密度為2. 03g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置32h，然后把電池正面著地放置5h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置5h，最后電池底面再著地直立靜置5h。實施例七
采用磷酸鐵鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)80Ah塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為35mg/cm2，壓實密度為2g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置23h，然后把電池正面著地放置4h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置4h，最后電池底面再著地直立靜置4h。實施例八
采用錳酸鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)SOAh塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為42mg/cm2，壓實密度為2. 66g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置12h，然后把電池正面著地放置2h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按 同樣的方式分別著地放置2h，最后電池底面再著地直立靜置2h。實施例九
采用錳酸鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)SOAh塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為40mg/cm2，壓實密度為2. 66g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置36h，然后把電池正面著地放置3h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置3h，最后電池底面再著地直立靜置3h。實施例十
采用錳酸鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)SOAh塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為38mg/cm2，壓實密度為2. 75g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置15h，然后把電池正面著地放置5h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置5h，最后電池底面再著地直立靜置5h。實施例^^一
采用錳酸鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)SOAh塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為39mg/cm2，壓實密度為2. 72g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置25h，然后把電池正面著地放置lh，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置lh，最后電池底面再著地直立靜置lh。實施例十二
采用錳酸鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)SOAh塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為41mg/cm2，壓實密度為2. 68g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置30h，然后把電池正面著地放置4h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置4h，最后電池底面再著地直立靜置4h。實施例十三
采用三元材料為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)SOAh塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為40mg/cm2，壓實密度為3. 46g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置12h，然后把電池正面著地放置lh，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置lh，最后電池底面再著地直立靜置lh。實施例十四
采用三元材料為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)SOAh塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為46mg/cm2，壓實密度為3. 55g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置36h，然后把電池正面著地放置2h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置2h，最后電池底面再著地直立靜置2h。實施例十五
采用三元材料為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)SOAh塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為42mg/cm2，壓實密度為3. 45g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置16h，然后把電池正面著地放置3h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置3h，最后電池底面再著地直立靜置3h。實施例十六
采用三元材料為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)SOAh塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為43mg/cm2，壓實密度為3. 53g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置27h，然后把電池正面著地放置4h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也 按同樣的方式分別著地放置4h，最后電池底面再著地直立靜置4h。實施例十七
采用三元材料為正極材料、石墨為負(fù)極材料生產(chǎn)SOAh塑殼鋰離子電池。選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為45mg/cm2，壓實密度為3. 48g/cm3。注液后電池底面著地直立靜置33h，然后把電池正面著地放置5h，接下來再依次把左側(cè)、右側(cè)、背面也按同樣的方式分別著地放置5h，最后電池底面再著地直立靜置5h。
權(quán)利要求
1. 一種生產(chǎn)高倍率鋰離子電池的方法，其特征在于 對選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為3(T36 mg/cm2，壓實密度為 I. 95 2. 05 g/cm3 ； 對選用錳酸鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為38 42 mg/cm2，壓實密度為.2. 65 2. 75 g/cm3 ； 對選用三元材料作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為4(T46 mg/cm2，壓實密度為 3. 45 3. 55 g/cm3 ； 注液后，電池底面著地直立靜置12 36h后，電池的正面、背面、左側(cè)面、右側(cè)面分別著地靜置I飛h，最后電池底面再著地直立靜置l 5h。
全文摘要
一種生產(chǎn)高倍率鋰離子電池的方法，對選用磷酸鐵鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為30~36mg/cm2，壓實密度為1.95~2.05g/cm3；對選用錳酸鋰作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為38~42mg/cm2，壓實密度為2.65~2.75g/cm3；對選用三元材料作為正極材料的電極片，雙面涂布面密度為40~46mg/cm2，壓實密度為3.45~3.55g/cm3；注液后，電池底面著地直立靜置12~36h后，電池的正面、背面、左側(cè)面、右側(cè)面分別著地靜置1~5h，最后電池底面再著地直立靜置1~5h。采用本發(fā)明可實現(xiàn)鋰離子電池的大倍率充放電性能。
文檔編號H01M10/058GK102800893SQ20121030470
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月25日
發(fā)明者張宏立, 李海望, 宗煜欽, 張永學(xué) 申請人:寧波世捷新能源科技有限公司