[发明专利]一种高能量密度快充型聚合物锂离子电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其是一种高能量密度快充型聚合物锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池在目前的应用十分广泛，尤其是在3C产品(计算机、通讯和消费电子产品三类电子产品的简称)上的应用。随着3C产品的不断发展，其功能越来越趋于多元化，提升电池的能量密度和快速充电的能力，是锂离子电池发展的方向。目前市场上锂离子电池的能量密度一般都在560Wh/L以上，但是电池的充电时间较长，一般在2小时以上，给人们的使用带来不便。

本发明是在原来电池尺寸的基础上，将电池整体的充电时间控制在80分钟以内，充电30分钟即可保证充入超过86％以上的电量，在保证循环寿命达1000次的同时将电池的能量密度提升到590Wh/L以上。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高能量密度快充型聚合物锂离子电池及其制备方法，以解决现有技术中锂离子电池充电时间长、能量密度低的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高能量密度快充型聚合物锂离子电池用导电剂，所述导电剂为导电碳材料混合物，所述导电碳材料混合物包括A和B两组分，其中A组分为线状碳材料、纤维状碳材料的一种或两种；B组分包括分点状、球状、片状碳材料中的一种或两种以上。

进一步的，所述导电碳材料混合物中A组分与B组分的质量比为(1-4)份：(1-3)份。

优选的，所述导电碳材料混合物中A组分与B组分的质量比为4:1。

优选的，所述点状碳材料为炭黑，所述球状碳材料为碳球，所述片状碳材料为片状石墨，所述线状碳材料为碳纳米管，所述纤维状碳材料为碳纤维。

一种高能量密度快充型聚合物锂离子电池阴极材料，所述阴极材料中包含上述导电剂。

进一步的，所述阴极材料还包括阴极活性物质、聚偏氟乙烯(PVDF)，所述阴极活性物质的质量占阴极材料总质量的94％-98.5％，聚偏氟乙烯(PVDF)的质量占阴极材料总质量的0.6％-2.0％，其余为导电剂。

一种高能量密度快充型聚合物锂离子电池阳极材料，所述阳极材料中包含上述导电剂。

进一步的，所述阳极材料还包括阴极活性物质、聚偏氟乙烯(PVDF)，所述阳极活性物质的质量占阳极材料总质量的90％-97％，聚偏氟乙烯(PVDF)的质量占阳极材料总质量的2.0％-6.0％，其余为导电剂。

一种高能量密度快充型聚合物锂离子电池，包括由上述阳极材料制备的阳极和由上述阴极材料制备的阴极。

进一步的，所述电池中阳极材料与阴极材料之间活性物质的容量比为1.04-1.2。

进一步的，所述电池还包括壳体、聚合物多孔膜以及电解液。

优选的，所述聚合物多孔膜的表面涂有的氟乙烯类共聚物。

进一步的，所述壳体为厚度为0.06mm-0.16mm的铝塑包装袋。

上述高能量密度快充型聚合物锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：

将阴极活性物质、聚偏氟乙烯(PVDF)、导电剂分别按照上述质量比混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂进行搅拌，制成阴极浆料，然后涂敷在铝箔上进行烘干，烘干后进行碾压和分切操作，制成阴极片备用；

将阳极活性物质、聚偏氟乙烯(PVDF)、导电剂分别按照上述质量比混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂进行搅拌，制成阳极浆料，然后涂敷在铜箔上进行烘干，烘干后进行碾压和分切操作，制成阳极片备用；

将氟乙烯类共聚物溶解在丙酮溶剂中，然后涂敷在隔离膜表面，制成聚合物多孔膜；

将制备好的阴极片和阳极片之间加入聚合物多孔膜进行卷绕，制成卷芯；

通过封装、注液、热聚合、化成、排气等操作制作成聚合物电池。

相对于现有技术，本发明所述的高能量密度快充型聚合物锂离子电池及其制备方法具有以下优势：

(1)本发明所述的聚合物锂离子电池的阴极和阳极由活性物质、具有特殊形貌的导电碳(包括点状、球状、片状、线状及纤维状)混合材料和聚偏氟乙烯(PVDF)混合后涂在箔材上组成，其中点状、球状、片状、线状及纤维状的导电碳材料在混合过程中会将活性物质表面包裹起来，形成空间导电网络，在大电流充电的同时可使电流迅速导向电极内部的活性物质，加快其化学反应；同时此类导电碳材料还能对电解液溶剂有吸附作用，使电解液中的溶剂和活性物质形成很好的浸润，电解液中的离子能够轻松渗透至活性物质，大大提高了离子的导电能力；