一种电子烟用超高倍率锂离子电池的制备工艺的制作方法

1.本发明涉及超高倍率锂电池制备技术领域，具体地说，涉及一种电子烟用超高倍率锂离子电池的制备工艺。


背景技术：

2.随着锂电池行业以及电子产品的快速发展，对锂离子电池也提出了更高的要求。高倍率锂电池它主要依赖锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，li 在两个电极之间来回嵌入和脱嵌：充电池时，li 从正极脱嵌，经由电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池，是现代高机能电池的代表。电子烟是目前市面上较为流行的烟草替代品，可以减轻烟草对使用者的身体伤害、减少公共场合的二手烟，也也可以用于辅助烟民进行戒烟。为了提高电子烟的性能，很多电子烟会采用高倍率锂离子电池。而高倍率锂电池成本普遍较高，且内阻相比其他类电池较大。然而，目前却没有可以有效降低生产成本并降低电池内阻的电子烟用超高倍率锂离子电池的制备工艺。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种电子烟用超高倍率锂离子电池的制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述技术问题的解决，本发明的目的在于，提供了一种电子烟用超高倍率锂离子电池的制备工艺，包括如下步骤：
5.s1、在碳纳米管中添加一定量的超导炭黑制成复合导电剂，替代原有的导电剂；
6.s2、采用nmp为溶剂，将锂离子电池正极活性材料、复合导电剂及粘结剂按照一定配比混合搅拌，制成正极浆料，将正极浆料涂布到集流体上制备正极极片；
7.s3、采用nmp或水为溶剂，将锂离子电池负极活性材料、复合导电剂、粘结剂及粘稠剂按照一定配比混合搅拌，制成负极浆料，将负极浆料涂布到集流体上制备负极极片；
8.s4、在上述制得的正极极片上采用超声波焊接两个正极极耳，在上述制得的负极极片上采用超声波焊接两个负极极耳；
9.s5、将上述步骤制得的正极极片和负极极片用隔膜隔开，围绕转芯通过卷绕/叠片的方式形成卷芯，卷绕的卷芯成品中，两个正极极耳相抵接，两个负极极耳相抵接，采用加热法将两个正极极耳/负极极耳胶热熔在一起；
10.s6、使用混合锂盐和倍率型溶剂，制备倍率型电解液；
11.s7、把电芯放入卷芯中，制成电池，并注入倍率型电解液，将电池封口，通过高温静置后进入化成，制得超高倍率锂离子电池。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，碳纳米管(cnts)的材料规格为：颗粒粒径d50为6～12μm，比表面积为0.6～1.2
㎡
/g，振实密度≥1.5g/m3，克容量为100～105mah/g。
13.作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，超导炭黑的材料规则为：颗粒粒径d50为8～12μm，比表面积为1.6～2.4
㎡
/g，振实密度≥0.8g/m3，克容量为330～350mah/g。
14.作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，配制复合导电剂时，两种导电剂的配比为：碳纳米管：超导炭黑的重量百分比为1～3:1～3。
15.作为本技术方案的进一步改进，所述s2中，制备正极极片的具体方法包括如下步骤：
16.s2.1、将正极活性物质、复合导电剂、粘结剂按重量百分比为85～96：3～10：1～5的比例配比，将粘结剂充分溶解于nmp中后与粉末状原料混合，置于行星搅拌机中进行混合操作；
17.s2.2、多次少量地向上述原料内添加适量的固含量为64％的氮甲基吡咯烷酮(nmp)作为溶剂，持续搅拌，制得含固量为60～70％的泥状浆料；
18.s2.3、测试正极浆料的粘度达到4000～10000mpa.s范围，待浆料中的气泡除尽，控制浆料的温度为22～28℃，出料；
19.s2.4、选取铝箔作为集流体，将正极浆料均匀涂覆在集流体上，通过干燥、辊压、分切、纸片，制成厚度为53～82μm的正极极片。
20.作为本技术方案的进一步改进，所述s2.1中，正极浆料的原料中，正极活性物质包括但不限于：镍钴锰酸锂(linixcoymn1-x-yo2)、钴酸锂(licoo2)、镍酸锂(linio2)、锰酸锂(limn2o4)中的一种或几种；粘结剂包括但不限于：聚偏氟乙烯(pvdf)、偏二氟乙烯(vf2)的均聚物和聚偏二氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯(vf2)/六氟丙烯(hfp)的共聚物。
21.作为本技术方案的进一步改进，所述s3中，制备正极极片的具体方法包括如下步骤：
22.s3.1、将负极活性物质、复合导电剂、羚甲基纤维素纳增稠剂、粘结剂按重量百分比为85～96：2～7：1～3:1～5的比例配比，将负极活性物质、复合导电剂、羚甲基纤维素纳增稠剂同时置于行星搅拌机中进行混合操作；
23.s3.2、将粘结剂充分溶解于水中后加入到上述原料内；
24.s3.3、多次少量地添加适量的水或nmp作为溶剂，持续搅拌，制得含固量为60～70％的泥状浆料；
25.s3.4、测试负极浆料的粘度达到1500mpa.s，待浆料中的气泡除尽，控制浆料的温度为22～28℃，出料；
26.s3.5、选取铜箔作为集流体，将负极浆料均匀涂覆在集流体上，通过干燥、辊压、分切、纸片，制成厚度为56～62μm的负极极片。
27.作为本技术方案的进一步改进，所述s3.1中，负极浆料的原料中，负极活性物质包括但不限于：人造石墨(c)、中间相碳微球中的一种或几种；粘结剂包括但不限于：聚偏氟乙烯(pvdf)、丁苯橡胶乳液(sbr)、羧甲基纤维素钠(cmc)中的一种或几种。
28.作为本技术方案的进一步改进，所述s4中，正极极片和负极极片上与极耳焊接的位置上均粘贴有高温胶布。
29.作为本技术方案的进一步改进，所述s6中，配制倍率型电解液时，向电解液中添加一定量的酯类溶剂。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果：
31.1.该电子烟用超高倍率锂离子电池的制备工艺中，通过调整工艺配方，用碳纳米管添加一定量的超导炭黑作为复合导电剂来替代传统的导电剂，不仅可以提高活性物质与集流体的粘附力，还可以降低极片制造成本，从而降低锂离子电池成本；
32.2.该电子烟用超高倍率锂离子电池的制备工艺中，极片采用双极耳方式，采用加热法将两个极耳胶热熔在一起使电池并联,使电池的导电性能更高、内阻更低，改善电池倍率性能、提升放电效率，且降低循环过程的动态内阻增幅并使放电容量循环更加稳定；
33.3.该电子烟用超高倍率锂离子电池的制备工艺中，搭配添加有酯类溶剂的倍率型电解液，可以抑制电池极化、减少热效应、提高倍率性能，使其放电效率、稳定性以及安全性得以提升改善，提高电子烟用超高倍率锂离子电池的整体性能。
附图说明
34.图1为本发明的整体制备工艺流程图；
35.图2为本发明的局部制备工艺流程图之一；
36.图3为本发明的局部制备工艺流程图之二；
37.图4为本发明中正极极片的结构示意图；
38.图5为本发明中负极极片的结构示意图。
39.图中：
40.1、正极极片；11、铝箔；12、正极浆料层；13、正极极耳；14、第一高温胶；
41.2、负极极片；21、铜箔；22、负极浆料层；23、负极极耳；24、第二高温胶。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
45.实施例1
46.如图1-图5所示，本实施例的目的在于，提供了一种电子烟用超高倍率锂离子电池的制备工艺，包括如下步骤：
47.s1、在碳纳米管中添加一定量的超导炭黑制成复合导电剂，替代原有的导电剂；
48.s2、采用nmp为溶剂，将锂离子电池正极活性材料、复合导电剂及粘结剂按照一定配比混合搅拌，制成正极浆料，将正极浆料涂布到集流体上制备正极极片；
49.s3、采用nmp或水为溶剂，将锂离子电池负极活性材料、复合导电剂、粘结剂及粘稠
剂按照一定配比混合搅拌，制成负极浆料，将负极浆料涂布到集流体上制备负极极片；
50.s4、在上述制得的正极极片上采用超声波焊接两个正极极耳，在上述制得的负极极片上采用超声波焊接两个负极极耳；
51.s5、将上述步骤制得的正极极片和负极极片用隔膜隔开，围绕转芯通过卷绕/叠片的方式形成卷芯，卷绕的卷芯成品中，两个正极极耳相抵接，两个负极极耳相抵接，采用加热法将两个正极极耳/负极极耳胶热熔在一起；
52.s6、使用混合锂盐和倍率型溶剂，制备倍率型电解液；
53.s7、把电芯放入卷芯中，制成电池，并注入倍率型电解液，将电池封口，通过高温静置后进入化成，制得超高倍率锂离子电池。
54.本实施例中，s1中，碳纳米管(cnts)的材料规格为：颗粒粒径d50为6～12μm，比表面积为0.6～1.2
㎡
/g，振实密度≥1.5g/m3，克容量为100～105mah/g。
55.进一步地，s1中，超导炭黑的材料规则为：颗粒粒径d50为8～12μm，比表面积为1.6～2.4
㎡
/g，振实密度≥0.8g/m3，克容量为330～350mah/g。
56.具体地，s1中，配制复合导电剂时，两种导电剂的配比为：碳纳米管：超导炭黑的重量百分比为1～3:1～3。
57.具体地，采用复合导电剂可以提高活性物质与集流体的粘附力，同时降低极片制造成本。
58.本实施例中，s2中，制备正极极片的具体方法包括如下步骤：
59.s2.1、将正极活性物质、复合导电剂、粘结剂按重量百分比为85～96：3～10：1～5的比例配比，将粘结剂充分溶解于nmp中后与粉末状原料混合，置于行星搅拌机中进行混合操作；
60.s2.2、多次少量地向上述原料内添加适量的固含量为64％的氮甲基吡咯烷酮(nmp)作为溶剂，持续搅拌，制得含固量为60～70％的泥状浆料；
61.s2.3、测试正极浆料的粘度达到4000～10000mpa.s范围，待浆料中的气泡除尽，控制浆料的温度为22～28℃，出料；
62.s2.4、选取铝箔作为集流体，将正极浆料均匀涂覆在集流体上，通过干燥、辊压、分切、纸片，制成厚度为53～82μm的正极极片。
63.进一步地，s2.1中，正极浆料的原料中，正极活性物质包括但不限于：镍钴锰酸锂(linixcoymn1-x-yo2)、钴酸锂(licoo2)、镍酸锂(linio2)、锰酸锂(limn2o4)中的一种或几种；粘结剂包括但不限于：聚偏氟乙烯(pvdf)、偏二氟乙烯(vf2)的均聚物和聚偏二氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯(vf2)/六氟丙烯(hfp)的共聚物。
64.具体地，正极浆料的原料中，正极活性物质优选采用三元的镍钴锰酸锂，粘结剂优选采用聚偏氟乙烯。
65.本实施例中，s3中，制备正极极片的具体方法包括如下步骤：
66.s3.1、将负极活性物质、复合导电剂、羚甲基纤维素纳增稠剂、粘结剂按重量百分比为85～96：2～7：1～3:1～5的比例配比，将负极活性物质、复合导电剂、羚甲基纤维素纳增稠剂同时置于行星搅拌机中进行混合操作；
67.s3.2、将粘结剂充分溶解于水中后加入到上述原料内；
68.s3.3、多次少量地添加适量的水或nmp作为溶剂，持续搅拌，制得含固量为60～
70％的泥状浆料；
69.s3.4、测试负极浆料的粘度达到1500mpa.s，待浆料中的气泡除尽，控制浆料的温度为22～28℃，出料；
70.s3.5、选取铜箔作为集流体，将负极浆料均匀涂覆在集流体上，通过干燥、辊压、分切、纸片，制成厚度为56～62μm的负极极片。
71.进一步地，s3.1中，负极浆料的原料中，负极活性物质包括但不限于：人造石墨(c)、中间相碳微球中的一种或几种；粘结剂包括但不限于：聚偏氟乙烯(pvdf)、丁苯橡胶乳液(sbr)、羧甲基纤维素钠(cmc)中的一种或几种。
72.具体地，负极浆料的原料中，负极活性物质优选采用人造石墨，粘结剂优选采用丁苯橡胶乳液。
73.其中，值得说明的是，羚甲基纤维素纳增稠剂在使用时，也需预先充分溶解在水中。
74.本实施例中，s4中，正极极片和负极极片上与极耳焊接的位置上均粘贴有高温胶布，用于防止极耳刺破隔膜，可以有效提高电池成品的安全性能。
75.如图4所示，本实施例的提供了一种电子烟用超高倍率锂离子电池的正极极片1，包括铝箔11，铝箔11上均匀涂覆有正极浆料层12，正极极片1上通过超声波焊接并排焊接有两个正极极耳13，两个正极极耳13分别设置在正极极片1的一侧边缘处和中间处，正极极耳13的一端延伸出正极极片1的边缘外，正极极耳13延伸到正极极片1外的部分粘贴有第一高温胶14。
76.如图5所示，本实施例的提供了一种电子烟用超高倍率锂离子电池的负极极片2，包括铜箔21，铜箔21上均匀涂覆有负极浆料层22，负极极片2上通过超声波焊接并排焊接有两个负极极耳23，两个负极极耳23分别设置在负极极片2的中心线的两侧，两个负极极耳23之间的间距与两个正极极耳13之间的间距相等，负极极耳23的一端延伸出负极极片2的边缘外，负极极耳23延伸到负极极片2外的部分粘贴有第二高温胶24。
77.进一步地，采用双极耳出极耳方式，可以使电池导电性能更好，内阻更低，电池倍率性能好，放电效率提升，且有效降低了循环过程的动态内阻增幅以及放电容量循环更加稳定。
78.进一步地，s5中，用于隔开正极极片和负极极片的隔膜材质包括但不限于：单层pp膜、单层pe膜、双层pp膜、双层pe膜、三层(pp/pe/pp)膜等。
79.本实施例中，s6中，使用混合锂盐和倍率型溶剂制备的倍率型电解液，可以增加超高倍率锂离子电池的效率、稳定性以及安全性。
80.进一步地，s6中，配制倍率型电解液时，向电解液中添加一定量的酯类溶剂。
81.进一步地，研究表明，向电解液中添加酯类溶剂能够有效降低电解液的粘度、降低电解液的熔点，从而能够有效改善提升电解液的低温性能和倍率性能。
82.其中，相比于传统的碳酸乙烯酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二甲酯(dmc)等碳酸酯类溶剂，酯类溶剂的熔点要明显更低，介电常数稍高于常见的emc和dmc，常温下的粘度也要低于常见的碳酸酯类溶剂，且目前各种酯类溶剂中，乙酸甲酯(ma)的粘度是最低的，因此添加的酯类溶剂优选采用乙酸甲酯。
83.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术
人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。