雙電層聚合物電池漿料及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙電層聚合物電池漿料及其制造方法，該雙電層聚合物電池漿料包括LiCoO2+AC、SP、CF-2和PVDF；所述LiCoO2+AC、SP、CF-2和PVDF的質(zhì)量比為：46：1：1：2。本發(fā)明提供的雙電層聚合物電池漿料，在傳統(tǒng)的鋰電池材質(zhì)LiCoO2+AC中加入了SP、CF-2和PVDF,其中SP即超細碳粉是納米級的用來做電極材料的導(dǎo)電劑,加入SP后,電池的導(dǎo)電性能大大提高,充電速度加快;PVDF即聚偏氟乙烯具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性能，加入PVDF后,鋰電池具有良好的阻燃性能,在使用、貯存和輸送時更加安全；CF-2即CF-2型緩蝕劑，它無毒無味，在使用過程中對環(huán)境無污染，對人體無危害，環(huán)保健康。
【專利說明】雙電層聚合物電池漿料及其制造方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于鋰電池領(lǐng)域，尤其涉及一種雙電層聚合物電池漿料及其制造方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池，其工作原理依據(jù)的反應(yīng)式為:Li+Mn02=LiMn02，該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用，對環(huán)境要求非常高，所以鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。
[0005]經(jīng)過長時間的發(fā)展，現(xiàn)在雙電層聚合物電池已經(jīng)成為了主流?，F(xiàn)有技術(shù)中雙電層聚合物電池的漿料大多為LiCoO2即氧化鈷鋰+AC即活性炭，此類電池漿料有較好的電化學(xué)性能，但采用此種漿料生產(chǎn)的雙電層聚合物電池還是以下缺點:充電時間長；循環(huán)壽命偏短；使用過程中易發(fā)熱；串聯(lián)使用存在單體間電壓不均衡問題。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種安全性能高、充電速度快、克容量高的雙電層聚合物電池漿料及其制造方法。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種雙電層聚合物電池漿料，包括LiCo02+AC、SP、CF-2 和 PVDF ;所述 LiCo02+AC、SP、CF-2 和 PVDF 的質(zhì)量比為:46:1:1:2。
[0009]其中，所述LiCo02+AC中，LiCoO2與AC的質(zhì)量比為4:1。
[0010]此外，本發(fā)明還提供一種上述雙電層聚合物電池漿料的制造方法，包括以下幾個步驟:
步驟一，首先將PVDF加入到攪拌混合設(shè)備，進行攪拌；
步驟二，然后將SP和CF-2同時加入到攪拌混合設(shè)備，繼續(xù)攪拌；
步驟三，最后將LiCo02+AC加入到攪拌混合設(shè)備，繼續(xù)攪拌。
[0011]其中，在所述步驟一中，攪拌時間為3 - 5小時，攪拌混合設(shè)備的公轉(zhuǎn)速度為21 -23R/min，分散速度為 50 — 55R/min。
[0012]其中，在所述步驟二中，攪拌時間為3 — 6小時，攪拌混合設(shè)備的公轉(zhuǎn)速度為56 — 60R/min，分散速度為 42 — 46R/min。
[0013]其中，在所述步驟三中，攪拌時間為4.5小時，設(shè)備公轉(zhuǎn)速度為30 - 35R/min,分散速度為 42 — 46R/min。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的雙電層聚合物電池漿料，在傳統(tǒng)的鋰電池材質(zhì)LiCo02+AC中加入了 SP、CF-2和PVDF，其中SP即超細碳粉是納米級的用來做電極材料的導(dǎo)電劑，加入SP后，電池的導(dǎo)電性能大大提高，充電速度加快；PVDF即聚偏氟乙烯具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性能，加入PVDF后，鋰電池具有良好的阻燃性能，在使用、貯存和輸送時更加安全；CF-2即CF-2型緩蝕劑，它無毒無味，在使用過程中對環(huán)境無污染，對人體無危害，環(huán)保健康。而且，本發(fā)明的雙電層聚合物電池漿料中，LiCo02+AC、SP、CF-2和PVDF的質(zhì)量比為46:1:1:2，采用此電池漿料生產(chǎn)的鋰電池具有如下安全穩(wěn)定、充電速度快、污染更小、克容量高和一致性好等優(yōu)點。
[0015]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的雙電層聚合物電池漿料的制造方法的結(jié)構(gòu)流程圖。
[0017]
【具體實施方式】
[0018]為了更清楚地表述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地描述。
[0019]請參閱圖1，本發(fā)明提供的雙電層聚合物電池漿料，包括LiCo02+AC、SP、CF-2和PVDF ;LiCo02+AC、SP、CF-2 和 PVDF 的質(zhì)量比為:46:1:1:2。
[0020]為了測試本發(fā)明的雙電層聚合物電池漿料的性能，對采用此電池漿料生產(chǎn)的鋰電池做了如下實驗:
實驗一，
實驗過程:將該電池在環(huán)境溫度20°C ±5°C，以0.2C5A充電，當電池端電壓達到充電限制電壓時，改為恒壓充電，直到充電電流小于或等于0.01C5A，停止充電并擱置24h后，用IOKG重物對放置在沖擊臺上的電池自Im高度自由落下，沖擊電池。
[0021]實驗結(jié)果:電池發(fā)生了形變，但不起火、不爆炸。
[0022]實驗二，
實驗過程:將接有熱電偶的電池置于通風櫥中，短路其正負極(線路總電阻不大于50mQ )。試驗過程中監(jiān)視電池溫度變化，當溫度降至比峰值低約10°C，檢驗結(jié)束。
[0023]實驗結(jié)果:電池不起火、不爆炸，外部溫度低于150°C。
[0024]實驗三，
實驗過程:使用鋰電池充電分容測試柜對電池用超過2C以上的電流分別對應(yīng)用了本發(fā)明的鋰電池和現(xiàn)有技術(shù)的鋰電池進行測試。
[0025]實驗結(jié)果:應(yīng)用了本發(fā)明的單塊電池充滿只要40分鐘，串聯(lián)在一起對其充電30分鐘可達90%以上；現(xiàn)有技術(shù)的鋰電池充電需要4.5小時。
[0026]實驗四，
實驗過程:利用鋰電池充電分容測試柜分別檢測應(yīng)用了本發(fā)明的鋰電池和現(xiàn)有技術(shù)的鋰電池的克容量。
[0027]實驗結(jié)果:應(yīng)用了本發(fā)明的鋰電池的克容量能達到160mAh ;現(xiàn)有技術(shù)的鋰電池的克容量只有140mAh。
[0028]本發(fā)明提供的雙電層聚合物電池漿料，在傳統(tǒng)的鋰電池材質(zhì)LiCo02+AC中加入了SP、CF-2和PVDF，其中SP即超細碳粉是納米級的用來做電極材料的導(dǎo)電劑，加入SP后，電池的導(dǎo)電性能大大提高，充電速度加快；PVDF即聚偏氟乙烯具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性能，加入PVDF后，鋰電池具有良好的阻燃性能，在使用、貯存和輸送時更加安全；CF-2即CF-2型緩蝕劑，它無毒無味，在使用過程中對環(huán)境無污染，對人體無危害，環(huán)保健康。
[0029]而且，本發(fā)明的雙電層聚合物電池漿料中，LiCo02+AC、SP、CF-2和PVDF的質(zhì)量比為46:1:1:2，采用此電池漿料生產(chǎn)的鋰電池具有如下優(yōu)點:
第一，安全穩(wěn)定，重物沖擊、碰撞、正負極相連使其短路等，也不會發(fā)生爆炸；
第二，充電速度快，使用鋰電池充電分容測試柜對電池用超過2C以上的電流對其充電檢測，單塊電池充滿只要30分鐘一 I小時，串聯(lián)在一起對其充電30分鐘可達90%以上，而傳統(tǒng)的電池充電至少需要4 一 5小時；
第三，污染更小，該鋰電池回收后，對其材料激活處理后還可以再次使用，綜合成本會大幅降低；
第四，克容量高，該鋰電池通過鋰電池充電分容測試柜檢測克容量能達到160mAh以上，能進一步提升電池容量、縮小體積，而傳統(tǒng)材料的克容量只有138 - 140mAh ；
第五，一致性好，該鋰電池的容量范圍、電壓、內(nèi)阻分布集中，解決了串、并聯(lián)組合電池在使用過程中，因單體電池間存在電壓、容量等不均衡，而導(dǎo)致電池損壞、不耐用等一系列不良問題的產(chǎn)生。
[0030]在本實施例中，LiCo02+AC組分中，LiCoO2與AC的質(zhì)量比為4:1。采用LiCo02+AC制造的鋰電池，在可逆性、放電容量、充放電效率和電壓穩(wěn)定方面都具有良好的性能。而經(jīng)過大量的科學(xué)實驗，得出LiCoO2與AC的質(zhì)量比為4:1時，鋰電池在可逆性、放電容量、充放電效率和電壓穩(wěn)定等方面的綜合性能最佳。
[0031 ] 此外，本發(fā)明還提供一種雙電層聚合物電池漿料制造方法，包括以下幾個步驟:
步驟一，首先將PVDF加入到攪拌混合設(shè)備，進行攪拌；
步驟二，然后將SP和CF-2同時加入到攪拌混合設(shè)備，繼續(xù)攪拌；
步驟三，最后將LiCo02+AC加入到攪拌混合設(shè)備，繼續(xù)攪拌。
[0032]先加入PVDF，在同時加入SP和CF-2，最后加入LiCo02+AC，采用此種添加順序，混合后的衆(zhòng)料性能最為穩(wěn)定可靠。
[0033]具體來說，在步驟一中，攪拌時間為3 - 5小時，攪拌混合設(shè)備的公轉(zhuǎn)速度為21 -23R/min，分散速度為50 — 55R/min ;在步驟二中，攪拌時間為3 — 6小時，攪拌混合設(shè)備的公轉(zhuǎn)速度為56 — 60R/min，分散速度為42 — 46R/min ;在步驟三中，攪拌時間為4.5小時，設(shè)備公轉(zhuǎn)速度為30 — 35R/min,分散速度為42 — 46R/min。當然,這屬于本發(fā)明的最佳實施例，本發(fā)明的工藝參數(shù)并不僅限于此，也能在給定值的上下浮動。
[0034]按混合后的漿料特性對其集流體進行特殊的表面處理，使在作業(yè)過程中能更好的把新材料制成的漿料敷在集流體表面。通過使用新型原材料特殊性能、使用經(jīng)過特殊表面處理的集流體，以及對設(shè)備參數(shù)的調(diào)整，從而促使生產(chǎn)出來的雙電層聚合物電池，在充電時間比傳統(tǒng)電池縮短2/3，循環(huán)壽命增加200 — 500次、污染更小，降低了使用過程中易發(fā)熱現(xiàn)象、電池性能更穩(wěn)定，一致性更好。鋰電池在串、并聯(lián)使用存在單體間電壓不均衡問題得到解決。
[0035]以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙電層聚合物電池漿料，其特征在于，包括LiCo02+AC、SP、CF-2和PVDF ;所述LiCo02+AC、SP、CF-2 和 PVDF 的質(zhì)量比為:46:1:1:2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電層聚合物電池漿料，其特征在于，所述LiCo02+AC中，LiCoO2與AC的質(zhì)量比為4:1。
3.—種如權(quán)利要求1所述的雙電層聚合物電池漿料的制造方法，其特征在于，包括以下幾個步驟: 步驟一，首先將PVDF加入到攪拌混合設(shè)備，進行攪拌； 步驟二，然后將SP和CF-2同時加入到攪拌混合設(shè)備，繼續(xù)攪拌； 步驟三，最后將LiCo02+AC加入到攪拌混合設(shè)備，繼續(xù)攪拌。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙電層聚合物電池漿料制造方法，其特征在于，在所述步驟一中，攪拌時間為3 - 5小時，攪拌混合設(shè)備的公轉(zhuǎn)速度為21 - 23R/min,分散速度為50 —55R/min 。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙電層聚合物電池漿料制造方法，其特征在于，在所述步驟二中,攪拌時間為3 — 6小時，攪拌混合設(shè)備的公轉(zhuǎn)速度為56 — 60R/min,分散速度為42 - 46R/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙電層聚合物電池漿料制造方法，其特征在于，在所述步驟三中，攪拌時間為4.5小時，設(shè)備公轉(zhuǎn)速度為30 - 35R/min，分散速度為42 — 46R/min。
【文檔編號】H01M4/62GK103779573SQ201310703308
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】張曉云, 武新記 申請人:深圳市海斯迪電子有限公司