[发明专利]一种快速充电聚合物锂离子电池的制备方法及其电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池制造技术领域，具体涉及到一种快速充电聚合物锂离子电池的制备方法及其电池。

背景技术

近两年来，新一代的智能手机尺寸越来越大，屏幕的分辨率越来越高，移动应用处理器（AP）运算速度也要求越来越快，这些变化都需要更大容量的锂电池来支持。随着电池容量提升，大功率且高效的快速充电技术成为必需，而现有的传统5V USB 充电器使用统一使用充电接口Micro-USB，依照USB 协会发布的标准，Micro-USB 的最大允许的充电电流是1.8A，这意味着传统的5V USB 充电器将受限于9W以下，无法再提升更大输出功率。

为了突破这个技术瓶颈，全球最大的手机芯片厂联发科及高通，不约而同在新款手机芯片解决方案中，导入快速充电的功能。以过去充电器100%充电大概需要2~3个小时来看，高通、三星、联发科和OPPO的最新快速充电设计若搭配改款后的充电器，则50%充电仅需20 分钟，100%充电则有机会压低到90 分钟以内。

目前快速充电锂离子电池的研究主要集中在锂离子动力电池类，这类电池体积能量密度往往在400Wh/L以下。由于锂离子动力电池往往需要较高的倍率放电性能，因此电池常采用很低的正负极极片面密度、较厚的铜箔铝箔集流体和较厚的隔离膜及铝塑包装膜，而正极材料常采用磷酸铁锂、镍钴锰酸锂三元材料、镍钴铝酸锂三元材料、负极采用石墨或钛酸锂。

在便携式电子产品如智能手机、平板电脑、移动电源、无人机等用高能量密度锂离子电池（电池体积能量密度大于400Wh/L）上，快速充电相关的研究目前鲜见报道。随着快速充电高能量密度聚合物锂离子电池的发展和应用将越来越多，其相关的研究和发明越来越凸显重要，因此本发明为快速充电高能量密度聚合物锂离子电池，将具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种快速充电聚合物锂离子电池的制备方法，制备出一种电池体积能量密度大于400Wh/L的快速充电高能量密度聚合物锂离子电池，该电池具备1.0C和2.0C倍率快速充电功能，体积能量密度大，具有高能量密度，循环性能优异，安全性好等优点，可以以满足日益发展的智能手机、平板电脑、移动电源、无人机等用高容量，能快速充电的需求。同时本发明提供的关键制备技术也可以用于快速充电聚合物锂离子动力电池的制备。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种快速充电聚合物锂离子电池的制备方法，其制备方法包括如下的步骤：

一、正极导电浆料、正极浆料及正极片的制备

（1）正极导电浆料的制备

准备占整个正极浆料固体含量的2.0％-4.0％高粘度聚偏氟乙烯(PVDF)、0.3％-1.0％碳纳米管导电剂、0.5％-1.5％纳米导电炭黑、5％-10％正极材料镍钴锰酸锂Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂物料；

② 在搅拌机中将全部的粘结剂PVDF加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，以自转1000-1500转/min，公转20-35转/min的速度进行真空搅拌得到PVDF粘结剂浆料；在粘结剂浆料中加入全部的碳纳米管导电剂、纳米导电炭黑和正极材料镍钴锰酸锂Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂，在搅拌机中以自转2000-3000转/min，公转35-45转/min的速度进行真空高速搅拌得到含有少量镍钴锰酸锂正极材料的正极导电剂浆料；

③ 将上述导电剂浆料全部转入带有锆珠的砂磨机中进行研磨超细分散，转速1200-1500转/min，氧化锆研磨珠大小为0.8-1.0mm，研磨过程中开启冷却循环水降温，得到超细分散的导电剂浆料。

（2）正极浆料的制备

在上述超细分散的导电剂浆料分两次加入占整个正极浆料固体含量83.5%-92.2%的高压实钴酸锂，在搅拌机中以自转2500-3500转/min，公转45-55转/min的速度进行真空高速搅拌，再冷却至室温，过100-150目筛网制得正极浆料。

（3）正极片的制备

将上述正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，经110-130℃干燥8-12小时后用辊压机辊压涂布了正极材料的正极，正极上焊接极耳，制得正极片。

二、负极导电浆料、负极浆料及负极片的制备

（1）负极导电浆料的制备