[发明专利]一种硅基高性能动力锂电池组及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硅基高性能动力锂电池组及其制备方法，本发明以碳纤维纸、碳毡以及碳布等作为集流体，负极面涂覆纳米硅的有机混合浆料，正极面涂覆钴酸锂或三元材料的有机混合浆料，在适当的烧结温度进行热处理后，按照次序叠加组装，最后通过密封处理，最终制备得到高性能动力锂电池组。该电池组在‑20‑50℃温度条件下具有比能量高、循环性能好、速率充放电优异，适合商业化推广用做动力电池。同时，该合成以及制备方法具有原料廉价易得，设备简单，反应温度低，重复性好等优点，克服了以往合成方法中使用有机溶剂带来的环境污染问题，又克服了以往电池制备及组装等工艺复杂问题，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及锂离子动力电池技术领域，具体涉及一种硅基高性能动力锂电池组及其制备方法。

背景技术

全球汽车产业正加速向智能化、电动化的方向转变，我国也即将启动传统能源车停产销售时间表，意味着燃油车在中国市场将逐渐走向终点。随着新能源汽车产业的不断发展，消费者对于新能源汽车提出了更高的要求，动力电池作为新能源汽车的“发动机”，其技术水平的发展对于新能源汽车的市场化应用起着至关重要的作用。作为动力电池主流的锂离子电池，其性能提升的关键在于电池材料以及电池结构的发展。

锂离子电池是以锂离子(Li⁺)在正负极活性材料中的脱嵌反应为基础构建高能化学电源。传统锂离子电池正极采用含锂化合物，如Li_xCoO₂、Li_xNiO₂、Li_xMnO₂或LiFePO₄等，负极采用石墨等碳素材料，电解液采用溶解有锂盐的有机电解液。随着电动车技术的发展，对动力电池提出了更高的要求。应用于电动汽车的锂离子动力电池需具有良好的安全可靠性型，较长的循环寿命，快速充电和较宽的温度使用范围。这就需要发展使用新型高比能量的正负极材料以及设计新型的动力电池结构。高比能锂电池材料正极包括钴酸锂以及三元材料，负极包括硅基负极等。就目前的研究水平而言，而这些高比能量的材料半电池的研究仍然不成熟，将至运用于动力电池组中需要面临较大的挑战。

发明内容

针对现有问题的不足，本发明的第一个目的是提供一种硅基高性能动力锂电池组的制备方法；本发明的第二个目的是提供一种硅基高性能动力锂电池组。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种硅基高性能动力锂电池组的制备方法，以碳纤维纸、碳毡或碳布等作为集流体，负极面涂覆纳米硅的有机混合浆料，正极面涂覆钴酸锂或三元材料(镍钴锰酸锂)的有机混合浆料，在适当的烧结温度进行热处理后，按照次序叠加组装，再通过密封处理，最终制备得到高性能动力锂电池组。

进一步地，所述制备方法具体包括以下步骤：

(1)将碳纤维纸、碳毡或碳布集流体进行改性处理，将纳米硅进行改性处理得改性硅；

(2)配置水溶性有机物前驱体水溶液，加入表面活性剂、导电剂、造孔剂超声搅拌直至均匀。负极浆料的配置加入改性硅，正极浆料的配置加入钴酸锂或三元材料；继续超声搅拌均匀；磁力搅拌5-10h，除去多余溶剂，直至成糊状粘稠状混合物，将至用一定涂膜厚度的刮刀涂覆在上述集流体上，真空干燥；

(3)将上述干燥后的极片至入管式炉中，在惰性气氛下以2℃/min的升温速率升至450-600℃，保温3-10h，降温后得到极片；

(4)将上述制备的极片裁剪成一定尺寸的形状；

(5)将裁剪后的极片和隔膜等按照顺序进行组装，连接极耳，注液密封后，将所有正负极根据要求分别进行一定次序的联接，最后组装成具有一定功率密度的成品电池组。