[发明专利]一种高功率型锂电池系统的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高功率型锂离子电池系统的制造方法，该方法大幅度的降低了电池的内阻，同时在系统中设计了散热装置，从而达到了让整个系统稳定可靠的高倍率放电目的。

背景技术

目前小容量锂电池大部分用在手机、MP3等储能型电子产品中，或者通过加大电池的设计容量应用到电动车系统中，随着技术工艺水平的提高和应用领域的拓宽，锂离子电池还逐步应用于电动工具(如割草机、电钻、电动玩具等)中。但是现有的电池系统应用于电动工具这种高功率设备时容量衰减过快甚至无法正常大电流放电，这就迫切要求提高锂电池大电流放电的性能。

由于电动工具产品要求有更高的工作电流，一般为额定容量的5～10个倍率(即5C-10C)，所以在电池设计方面需要一些特殊的处理。而本发明主要通过降低电池的内阻，从根本上解除锂离子电池大电流放电时产热多的问题。同时在结构方面，由于在相同条件下大电流放电会产生更多的热量，所以要做必要的散热装置来快速的散除之。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处提供一种高功率锂电池系统的制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：选择合适的原材料材料进行最佳的配比；在电芯制作过程中采用多层卷绕，同时尽可能采用较薄的隔膜；最终在组装结构设计中开发散热系统满足电动工具产品高倍放电散热的要求。

以下是对上述发明方案的进一步说明：

(A)锂离子电池的负极材料浆为功率型碳粉：75％～95％，导电剂SP：0.5％～15％，导电碳纤维VGCF：0.5％～5％，羧甲基纤维素钠：0.5％～5％，水性粘接剂LA132：3.5％～10％，以上负极材料总重为100％计，去离子水为碳粉总重量的50％～65％；

(B)锂离子电池正极材料浆料为锰酸锂：86％～89％，导电剂SP：1.5～5％，导电剂KS-15：0.5％～9％，导电碳纤维VGCF：1％～5％，粘结剂PVDF(900)：2％～3.5％，以上正极材料总重为100％计，溶剂NMP占电池正极材料总重量的50％～65％；

(C)在电芯制作过程中采用4～5层卷绕方式，正负极之间的隔膜选用9～20μm(优选9～16μm，最优选9～15μm)；

(D)制备得到单体电池后，在单体电池组装过程中用“I”字型铝片或铝合金和“[”字型铝片或铝合金将两块以上单体电池紧密包裹，其中“I”字型铝片夹在两块单体电芯之间，“[”字型铝片或铝合金包裹住最外层两块单体。最外层可辅以卡扣和紧固螺丝固定。

本发明方法中，锂离子电池的负极材料浆优选功率型碳粉：80％～90％，导电剂SP：3％～8％，导电碳纤维VGCF：1％～2％，羧甲基纤维素钠：1％～3％，水性粘接剂LA132：4％～8％，以上负极材料总重为100％计，去离子水为碳粉总重量的50％～65％。

本发明方法中，锂离子电池正极材料浆料优选锰酸锂：86％～89％，导电剂SP：2～4％，导电剂KS-15：1％～5％，导电碳纤维VGCF：1％～3％，粘结剂PVDF(900)：2％～3％，以上正极材料总重为100％计，溶剂NMP(N-甲基吡咯烷酮)占电池正极材料总重量的52％～62％。

正极材料要干燥，混料前可对其烘干，之后将正负极材料分别进行均匀搅拌。另外，本发明选用特定的种类及用量的功率型碳粉使最终的电池具有较好的导电性能。本发明采用的导电剂KS-15为大颗粒石墨粉，导电碳纤维VGCF为气相生长炭纤维，优选3-20μm。

考虑到大电流放电时电池组内部的热量不能及时散掉，会对电池的性能产生一系列不利的影响。故在组装过程中考虑添加“I”字型铝片和“[”字型铝片将电池紧密包裹，其中“I”字型铝片夹在两块单体电芯之间，“[”字型铝片包裹住最外层两块单体，用胶带或钢丝固定电芯和铝片，要保证良好接触。这样内部铝片及时将热量传导出来，并通过外部铝片将其迅速散掉，电池系统的内外温差得到较好控制，避免了热量在电池内部的聚集，从而达到高效散热的目的。本发明所述材料均市售可得。

与现有技术比较本发明的有益效果：通常现有技术通过对粒子表面进行修饰以增加粒子间的导电能力，本发明经过大量实验筛选的电池配方中，采用一定量的导电碳纤维VGCF，使得电子直接从材料本身的多孔结构的内部穿过，显著提高导电性能，克服了现有技术中大电流放电容量衰减过快甚至无法正常大电流放电，对高功率电池的制作开发产生较大的促进作用。