[发明专利]一种基于碳基纳米材料快速充电聚合物锂离子电池

说明书

本发明公开了一种基于碳基纳米材料快速充电聚合物锂离子电池，所述电池正极片由正极活性物质、碳基纳米材料石墨烯/碳纳米管复合导电剂、导电石墨、PVDF按一定质量比混合，以NMP为溶剂，在带有锆珠的砂磨机和真空高速搅拌机制浆而后涂覆于铝箔上制得；负极片由负极活性物质、碳基纳米材料石墨烯/碳纳米管复合导电剂、纳米级导电炭黑、CMC、SBR按一定质量比，以去离子水为溶剂，制浆后涂覆于铜箔集流体上制得；将正极片、负极片与隔膜卷绕，封装，注液，高温夹具化成，抽气，分容等制得。本发明电池体积能量密度460Wh/L以上，10min充满电池容量60%以上，具有优异3C充电1C放电快充循环和1C充放电循环性能。

技术领域

本发明属于聚合物锂离子电池制造技术领域，具体涉及到一种基于碳基纳米材料快速充电聚合物锂离子电池。

背景技术

锂离子电池自上世纪九十年代初实现产业化以来，由于其具有能量密度高、工作电压大、循环寿命长、充电速度快、放电功率高、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势，得到了迅速的发展。二零零零年以后，锂离子电池在手机电池领域逐步占据主导地位，直至基本垄断手机电池领域，同时在笔记本电脑、数码相机、电动工具等领域也得到了广泛应用，并逐步向新能源汽车等领域拓展。

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等，负极采用石墨或钛酸锂等。

在便携式电子产品智能手机、平板电脑、移动电源、无人机、电动平衡车等用高能量密度聚合物锂离子电池（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，其相关的研究开发越来越凸显重要，因此，有必要发明一种快速充电高能量密度聚合物锂离子电池。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种体积能量密度460Wh/L以上基于碳基纳米材料（石墨烯和碳纳米管纳米材料）快速充电聚合物锂离子电池，为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于碳基纳米材料快速充电聚合物锂离子电池，其制备包括如下步骤：

（1）正极片的制备：

正极各组分固态质量百分比为正极活性物质：碳基纳米材料石墨烯/碳纳米管复合导电剂：KS-6（导电石墨）：PVDF（聚偏氟乙烯）= 95.2:1.1:1.2:2.5 ~ 96.7:0.7:0.8:1.8，具体如下：

A、将聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮按照0.05:0.95加入高速剪切分散机中，真空高速搅拌120~180min，制得粘结剂胶液；

B、将石墨烯/碳纳米管复合导电液、微米级导电石墨KS-6加入带有锆珠的砂磨机中进行研磨超细分散1.0~1.5h，转速2600~3000转/min，氧化锆研磨珠大小为1.1mm，研磨过程中开启冷却循环水降温，得到含有微米级导电石墨的石墨烯/碳纳米管复合导电液；

C、将上述加入含有微米级导电石墨的石墨烯/碳纳米管复合导电液加入粘结剂胶液中，真空高速搅拌60~90min，得到纳米微米复合导电胶液；

D、将正极活性物质总量的60%加入到纳米微米复合导电胶液中，真空高速搅拌60-80min；

E、将正极活性物质总量的剩余40%、按照总浆料固含量55%~60%的比例计算剩余的N-甲基吡咯烷酮溶剂加入到步骤D浆料中，真空高速搅拌120~150min，得到正极浆料；

F、将正极浆料涂覆于铝箔集流体上，经过烘干、辊压、分条后制得正极片；

（2）负极片的制备：