一种高性能锂离子电芯的制作方法

1.本发明属于锂离子电池加工技术领域，涉及一种高性能锂离子电芯。


背景技术：

2.随着经济的迅速发展，当前3c类电子产品普遍要求电池具有高能量体积密度，来满足产品的需求。而锂离子电池为提升能量密度当下普遍采用提高活性物的压实密度来实现极片变薄，从而提升电芯体积能量密度，而增加活性物质压实，当下面临的一个问题就是电芯极片吸液量减少，浸润效率降低最终造成电芯电性能降低以及生产效率降低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种具有良好极片吸液率和保液能力的高性能锂离子电芯。
4.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
5.一种高性能锂离子电芯，所述电芯包括正极极片和负极极片，其中正极极片和负极极片的极性材料中均含有纳米纤维素，纳米纤维素占极性材料总质量的0.45-1.2％。
6.在上述的一种高性能锂离子电芯中，纳米纤维素为利用海绵经盐酸水解得到。本发明利用海绵经盐酸水解得到的纳米纤维素相比于普通纳米纤维素具有更好的强度高和稳定性。
7.作为优选，盐酸浓度为40-60％。
8.本发明通过在正负极浆料内添加0.45-1.2％纳米纤维素，相对传统无纤维素配料工艺，纤维素可大大增加正负极片的吸液能力和保液能力，且能够增强电芯的浸润率。
9.在上述的一种高性能锂离子电芯中，负极极片的极性材料按质量份数计包括：0.5-1份纳米纤维素、1-1.5份cmc溶液、1-2份导电剂sp、1-1.5份cnt、90-95份石墨、1.5-2份sbr粘结剂。
10.在上述的一种高性能锂离子电芯中，负极极片的制备方法包括如下步骤：
11.s1、配置上述极性材料的原料；
12.s2、将纳米纤维素分散于去离子水中，添加cmc溶液进行搅拌形成胶液；
13.s3、然后添加导电剂sp和cnt进行搅拌分散，再依次加入活性物质、sbr粘结剂进行充分分散得负极浆料；
14.s4、将负极浆料涂覆在铜箔表面，经烘干、压制后进行真空搁置得负极极片。
15.在上述的一种高性能锂离子电芯中，cmc溶液浓度为6-8％。
16.在上述的一种高性能锂离子电芯中，步骤s3真空搁置温度为60-200℃，真空度为-(60-90)kpa、时间为3-12h。通过真空搁置可以提升负极极片体积膨胀率，增加极片孔隙率，提高活性物质对电解液的吸收速率，从而缩短整体电芯浸润时间。
17.在上述的一种高性能锂离子电芯中，正极极片的极性材料按质量份数计包括：0.5-1份纳米纤维素、1.5-2份pvdf的nmp溶液、1-1.5份导电剂sp、1.5-2份cnt、90-96份活性
物质。
18.在上述的一种高性能锂离子电芯中，活性物质为lco、lfp、nmc中的一种。
19.在上述的一种高性能锂离子电芯中，正极极片的制备方法包括如下步骤：
20.s1、配置上述极性材料的原料；
21.s2、将纳米纤维素分散于nmp中，添加pvdf的nmp溶液进行搅拌形成胶液；
22.s3、然后添加导电剂sp和cnt进行搅拌分散，最后加入活性物质充分分散得正极极浆料；
23.s4、将正极浆料涂覆在铝箔表面，经烘干、压制得正极极极片。
24.在上述的一种高性能锂离子电芯中，pvdf的nmp溶液的浓度为8-10％。
25.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过在正负极浆料内添加利用海绵经盐酸水解得到的纳米纤维素，大大增加极片的吸液能力和保液能力，同时负极极片分切后在真空度为-(60-90)kpa、温度为60-200℃下真空烘烤，提升负极极片体积膨胀率，增加极片孔隙率，提高活性物质对电解液的吸收速率，从而缩短整体电芯浸润周期，提高了生产效率。
具体实施方式
26.以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
27.实施例1：
28.s1、用浓度为45％的盐酸将海绵水解得纳米纤维素；
29.s2、按照质量份数配置如下负极原料：0.8份纳米纤维素、1.2份cmc溶液、1.5份导电剂sp、1.2份cnt、94份石墨、1.8份sbr粘结剂；
30.s3、将纳米纤维素分散于去离子水中，添加浓度为8％cmc溶液进行搅拌形成胶液；
31.s4、然后添加导电剂sp和cnt进行搅拌分散，再依次加入活性物质、sbr粘结剂进行充分分散得负极浆料；
32.s5、使用双面挤压涂布机，将负极浆料涂覆在铜箔表面，在80℃、12m/min的速度下进行烘干，然后使用辊压机压制得100μm的负极极片，然后在80℃、-75kpa真空度下进行真空搁置8h；
33.s6、按照质量份数配置如下正极原料：0.8份纳米纤维素、1.8份pvdf的nmp溶液、1.2份导电剂sp、1.8份cnt、95份lco；
34.s7、将纳米纤维素分散于nmp中，添加浓度为9％的pvdf的nmp溶液进行搅拌形成胶液；
35.s8、然后添加导电剂sp和cnt进行搅拌分散，最后加入lco充分分散得正极极浆料；
36.s9、使用双面挤压涂布机，将正极浆料涂覆在铝箔表面，经过80℃的温度，和12m/min的速度下进行烘干，使用辊压机压制得100μm的正极极片。
37.s10、将正负极片焊接正负极耳，同时使用隔膜放在极片的两面进行卷绕成卷芯；
38.s11、将卷芯表面包覆铝塑膜进行封装，然后进行烘烤除水分，最后完成注液。
39.实施例2：
40.s1、用浓度为50％的盐酸将海绵水解得纳米纤维素；
41.s2、按照质量份数配置如下负极原料：0.5份纳米纤维素、1份cmc溶液、1份导电剂sp、1份cnt、90份石墨、1.5份sbr粘结剂；
42.s3、将纳米纤维素分散于去离子水中，添加浓度为6％cmc溶液进行搅拌形成胶液；
43.s4、然后添加导电剂sp和cnt进行搅拌分散，再依次加入活性物质、sbr粘结剂进行充分分散得负极浆料；
44.s5、使用双面挤压涂布机，将负极浆料涂覆在铜箔表面，在80℃、12m/min的速度下进行烘干，然后使用辊压机压制得100μm的负极极片，然后在60℃、-60kpa真空度下进行真空搁置3h；
45.s6、按照质量份数配置如下正极原料：0.5份纳米纤维素、1.5份pvdf的nmp溶液、1份导电剂sp、1.5份cnt、90份lco；
46.s7、将纳米纤维素分散于nmp中，添加浓度为8％的pvdf的nmp溶液进行搅拌形成胶液；
47.s8、然后添加导电剂sp和cnt进行搅拌分散，最后加入lco充分分散得正极极浆料；
48.s9、使用双面挤压涂布机，将正极浆料涂覆在铝箔表面，经过80℃的温度，和12m/min的速度下进行烘干，使用辊压机压制得100μm的正极极片。
49.s10、将正负极片焊接正负极耳，同时使用隔膜放在极片的两面进行卷绕成卷芯；
50.s11、将卷芯表面包覆铝塑膜进行封装，然后进行烘烤除水分，最后完成注液。
51.实施例3：
52.s1、用浓度为60％的盐酸将海绵水解得纳米纤维素；
53.s2、按照质量份数配置如下负极原料：1份纳米纤维素、1.5份cmc溶液、2份导电剂sp、1.5份cnt、95份石墨、2份sbr粘结剂；
54.s3、将纳米纤维素分散于去离子水中，添加浓度为8％cmc溶液进行搅拌形成胶液；
55.s4、然后添加导电剂sp和cnt进行搅拌分散，再依次加入活性物质、sbr粘结剂进行充分分散得负极浆料；
56.s5、使用双面挤压涂布机，将负极浆料涂覆在铜箔表面，在80℃、12m/min的速度下进行烘干，然后使用辊压机压制得100μm的负极极片，然后在200℃、-90kpa真空度下进行真空搁置12h；
57.s6、按照质量份数配置如下正极原料：1份纳米纤维素、2份pvdf的nmp溶液、1.5份导电剂sp、2份cnt、96份lco；
58.s7、将纳米纤维素分散于nmp中，添加浓度为10％的pvdf的nmp溶液进行搅拌形成胶液；
59.s8、然后添加导电剂sp和cnt进行搅拌分散，最后加入lco充分分散得正极极浆料；
60.s9、使用双面挤压涂布机，将正极浆料涂覆在铝箔表面，经过80℃的温度，和12m/min的速度下进行烘干，使用辊压机压制得100μm的正极极片。
61.s10、将正负极片焊接正负极耳，同时使用隔膜放在极片的两面进行卷绕成卷芯；
62.s11、将卷芯表面包覆铝塑膜进行封装，然后进行烘烤除水分，最后完成注液。
63.实施例4：
64.与实施例1的区别，仅在于，步骤s4不进行真空搁置。
65.对比例1：
66.与实施例1的区别，仅在于，正极极片不添加纳米纤维素。
67.对比例2：
68.与实施例1的区别，仅在于，负极极片不添加纳米纤维素。
69.对比例3：
70.与实施例1的区别，仅在于，正负极片皆不添加纳米纤维素。
71.对比例4：
72.与实施例1的区别，仅在于，纳米纤维素为普通植物纳米纤维。
73.对比例5：
74.与实施例1的区别，仅在于，纳米纤维素为普通细菌纳米纤维。
75.表1：实施例1-4、对比例1-3电芯浸润24h失液量检测结果
76.实施例失液量实施例10.4实施例20.39实施例30.2实施例40.6对比例10.5对比例20.6对比例30.8对比例40.45对比例50.43
77.表1：实施例1-4、对比例1-3电芯保液量检测结果
[0078][0079]
本发明通过在正负极浆料内增加利用海绵经盐酸水解得到的纳米纤维素，相对传统纤维素配料工艺，大大增加极片的吸液能力和保液能力，同时负极极片分切后在真空度为-(60-90)kpa、温度为60-200℃下真空烘烤，提升负极极片体积膨胀率，增加极片孔隙率，提高活性物质对电解液的吸收速率，从而缩短整体电芯浸润周期，提高了生产效率。
[0080]
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个
参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
[0081]
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
[0082]
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。