[发明专利]一种高镍三元正极极片表面沉积氮化钛的锂离子电池制备方法

摘要

本发明涉及一种高镍三元正极极片表面沉积氮化钛的锂离子电池制备方法。具体方法如下：按质量比称取高镍三元正极粉末、碳纳米管浆液和聚偏氟乙烯粉末，称取N甲基吡咯烷酮，制作成高镍三元正极浆料，使用转移式涂布机将过筛后的高镍三元正极浆料涂敷在铝箔的上下表面得到高镍三元正极极片；将氮化钛纳米粉末配制成氮化钛悬浮液。用超声雾化制备系统将其喷涂于高镍三元正极极片表面，得到极片表面沉积氮化钛的高镍三元正极极片。将石墨负极极片与正极极片通过电池组装得到锂离子电池。本发明通过在高镍三元正极极片表面沉积氮化钛纳米颗粒，在电极内部形成一个高导电和高导热的网络，显著改善了电池的大电流充放电性能和热安全性。

主权项

1.一种高镍三元正极极片表面沉积氮化钛的锂离子电池制备方法，其制备过程如下：表面沉积氮化钛的高镍三元正极极片的制作（1）称取一定质量的高镍三元正极材料粉末、碳纳米管浆液和聚偏氟乙烯粉末，分别将高镍三元正极材料粉末和聚偏氟乙烯粉末置于真空干燥箱中高真空烘烤4~12小时，烘烤温度为100~120℃；（2）将聚偏氟乙烯粉末置于N‑甲基吡咯烷酮溶剂中同时进行搅拌分散得到聚偏氟乙烯胶液；（3）将碳纳米管浆液分散到聚偏氟乙烯胶液中搅拌分散，然后将高镍三元正极材料粉末加入到聚偏氟乙烯胶液中，再次进行搅拌分散，得到高镍三元正极浆料；（4）使用不锈钢筛网对高镍三元正极浆料进行过筛，然后将过筛后的高镍三元正极浆料涂敷在铝箔的上下表面得到正极极片；（5）将氮化钛纳米粉末分散于去离子水中，在持续搅拌的状态下超声分散5~24小时，配制成浓度为0.1~3.0克/升的氮化钛悬浮液；使用超声雾化制备系统将氮化钛悬浮液雾化成小雾滴，并将氮化钛雾滴喷涂于步骤（4）制备的高镍三元正极极片的上下表面，喷涂过程中通过加热板对三元正极极片进行加热；（6）使用辊压机对喷涂过氮化钛的高镍三元正极极片进行辊压，其压实密度为3.2~3.5克/cm³，得到极片表面沉积氮化钛的高镍三元正极极片；石墨负极极片的制作（1）按质量配比为(90~97)：(1~4)：(1~3)：(1~3)分别称取一定质量的石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素和丁苯橡胶；（2）将羧甲基纤维素粉末分散于去离子水中，用25~40转/分钟搅拌速度和800~1600转/分钟分散速度共同搅拌1~3小时，得到羧甲基纤维素胶液；（3）将导电炭黑粉末加入到羧甲基纤维素胶液中，用25~40转/分钟搅拌速度和800~1600转/分钟分散速度共同搅拌1~5小时，然后再加入石墨，用25~40转/分钟搅拌速度和800~1600转/分钟分散速度共同搅拌0.5~4小时得到石墨浆液，最后将丁苯橡胶加入到石墨浆液中，在真空条件下用25~40转/分钟搅拌速度和800~1600转/分钟分散速度共同搅拌1~3小时，得到石墨负极浆料；（4）使用不锈钢筛网对石墨负极浆料进行过筛，然后将过筛后的石墨负极浆料涂敷在铜箔的上下表面得到负极极片；（5）使用辊压机对负极极片进行辊压得到石墨负极极片，其压实密度为1.40~1.65克/cm³；电池组装使用极片冲切机，将三元正极极片和石墨负极极片冲切成电芯极片，然后堆叠成叠片电芯，焊接极耳、顶封、侧封操作、注液和预封口操作，最后静置陈化、热冷压、化成和二次封口操作，最终得到一种三元正极极片表面沉积氮化钛的锂离子电池。