[发明专利]一种圆柱锂离子电池电芯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种圆柱锂离子电池电芯及其制备方法。

背景技术

目前，18650-2500mAh型号容量电芯的正极材料大都采用克容量143mAh/g,压实度4.2g/cm的钴酸锂系列锂离子电芯，因为钴酸锂材料的颗粒形貌及分子结构特性决定了它的克容量和压实度，现有的材料在规定的18650型号，通过钴酸锂正极的压实及克容量的调配可以制造出2500mAh容量的圆柱电芯；而为了降低成本,部分厂家在钴酸锂中，添加克容量153-165mAh/g,压实度为3.5-3.9g/cm³的三元材料也可以制造2500mAh容量的圆柱电芯；但是因为型号空间的限制，现有正极材料只能是使用纯钴酸锂或者混合三元制造。而采用钴酸锂或钴酸锂加三元材料作为正极材料的电芯存在如下缺点：成本高、容量低(2450mAh)、循环性能差(0.5/0.5C200周保持率80％以上)。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一旨在提供一种圆柱锂离子电池电芯，它具有成本低、容量高(2500mAh)、循环性能优越(0.5/0.5C300周保持率80％以上)的特点。

本发明的目的之二旨在提供一种圆柱锂离子电池电芯的制备方法，该方法具有溶剂使用量少、涂布的效率高和能耗低的特点。

实现本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案达到：

一种圆柱锂离子电池电芯，其特征在于，其正极材料是由按质量百分比计的以下原料组成：镍钴锰酸锂95.5-98.8％,导电石墨0-0.5％,导电剂0.5-2％,聚偏氟乙烯(PVDF)0.7-2.0％。

正极材料的配方设计原理：

1、镍钴锰酸锂的作用是电芯充放电过程中，产生锂离子的成份，体现电芯容量的物质；规定在95.5-98.8％范围是为了预留足够的比例给导电剂和粘结剂，小于95.5，电芯容量难以设计达到2500，大于98.8电芯极片容易脱粉或者电芯内阻大。

2、导电石墨的作用是极片对辊过程中，软化极片。规定在0-0.5％范围，大于0是为了有效的用它将极片韧性变好，但是超过0.5影响电芯容量的设计，且电芯极片韧性也不会随它的剂量增多变更好。

3、导电剂的作用是极片中起到传导电子作用。规定在0.5-2.0％范围,设定值大于0.5为了充足的导电剂减小极片的内阻，充分发挥活性物克容量，小于2是为了预留更多空间给活性物，且增加剂量也无助于活性物克容量发挥。

4、聚偏氟乙烯作用是粘结剂，将正极材料黏附在积流体铝箔上面。规定在0.7-2.0％范围，设计值大于0.7是为了有充足的粘结剂将上面的材料粘附在铝箔上面，保证极片的加工性能及材料容量发挥，小于2为了预留更多空间给活性物，且增加剂量也无助于活性物克容量发挥，还会增加电芯内阻，影响电芯容量性能。

优选地，所述圆柱锂离子电池电芯的负极材料，是由按质量百分比计的以下原料组成：石墨94.5-97.5％,SP0-1.0％,CMC1-2％,SBR1.5-2.5％。

优选地，所述圆柱锂离子电池电芯,其正极材料是由按质量百分比计的以下原料组成：镍钴锰酸锂95.5-98.8％,导电石墨0.1-0.5％,导电剂0.5-2％,聚偏氟乙烯(PVDF)0.7-2.0％；其负极材料是由按质量百分比计的以下原料组成：石墨94.5-97.5％,SP0.1-1.0％,CMC1-2％,SBR1.5-2.5％。

优选地，所述导电剂为CNT(碳纳米管)、CNC(复合碳纳米管)或SP(导电碳黑)。

优选地，所述导电石墨为KS-6(鳞片石墨)。

实现本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案达到：

一种圆柱锂离子电池电芯的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

1)按照上述目的之一所述的正极材料和负极材料的配方配比称取原料，通过双行星打浆机分别将正极材料、负极材料制作成正极浆料和负极浆料；其中，工艺参数：公转50Rpm、自转1500Rpm，时间3H；

2)采用间隙涂布机，将正极浆料涂覆在铝箔上制成含水量<0.12％的正极片，将负极浆料涂覆在铜箔上制成含水量<0.4％负极片；其中，工艺参数：温度设定在100-115℃，速度7-10米/min；