本發(fā)明涉及一種鋰電池制備領(lǐng)域，特別是一種高能量密度長(zhǎng)壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法。
背景技術(shù)：
：鋰電池是日常生活或生產(chǎn)活動(dòng)中經(jīng)常應(yīng)用的一種常見(jiàn)產(chǎn)品?，F(xiàn)有的鋰電池普遍存在能量密度低下、使用壽命不長(zhǎng)等技術(shù)缺陷，嚴(yán)重影響了鋰電池的使用性能和進(jìn)一步推廣應(yīng)用。有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新的技術(shù)方案以解決現(xiàn)存的技術(shù)缺陷。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高能量密度長(zhǎng)壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法，解決了現(xiàn)有鋰電池存在的能量密度低下、電池壽命短等技術(shù)缺陷。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種高能量密度長(zhǎng)壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法，包括以下制作步驟：步驟一：制作電池正極，所述電池正極包括正極活性物和正極輔料；所述正極活性物采用磷酸鐵鋰材料制作，蓋磷酸鐵鋰材料為D50：2.0-4.0um,比面積：10-12m2/g，振實(shí)密度：0.8-1.0g/cm3，該材料0.2克容量可達(dá)152-155mAh/g,粉末壓實(shí)密度：2.6g/cm3；所述正極輔料包括高分子量高分子量120W的PVDF和采用鈷系CNT納米碳管的導(dǎo)電劑；步驟二：制作電池負(fù)極，所述電池負(fù)極包括負(fù)極活性物；所述負(fù)極活性物采用人造石墨材料制作，蓋人造石墨材料：D50：18-22um,比面積：1.3-1.5m2/g，振實(shí)密度：0.8-1.0g/cm3,該材料0.2克容量可達(dá)355-362mAh/g,粉末壓實(shí)密度：1.6-1.7g/cm3；步驟三：電解液的制作，所述電解液采用1.4-1.5moL/L的高濃度鋰鹽,在主溶劑EC/DMC/EMC/PA內(nèi)添加2-3%PS、2%FEC、2-3%VC改善電解液和極片的浸潤(rùn)性；步驟四：電池封口，所述電池封口采用遵封工藝進(jìn)行封裝，所述遵封封裝產(chǎn)生的電池滾槽高度0.8mm，有效高度62mm。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池制作過(guò)程中涉及到粉末的過(guò)程采用粉末攪拌工藝對(duì)粉末進(jìn)行攪拌，所述粉末攪拌工藝包括一下步驟：第一步：將需要進(jìn)行攪拌的粉末在攪拌鍋內(nèi)部進(jìn)行攪拌，在攪拌機(jī)內(nèi)部上部，對(duì)粉末進(jìn)行水平方向的360°攪拌；在攪拌機(jī)內(nèi)部下部，對(duì)粉末進(jìn)行豎直方向的360°攪拌；第二步：將進(jìn)過(guò)第一步攪拌后的粉末利用高速分散機(jī)進(jìn)行顆粒分散；第三步：將第二步中經(jīng)高速分散機(jī)分散的粉末顆粒通過(guò)雙層過(guò)篩網(wǎng)過(guò)篩。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池正極的正極極柱設(shè)置在正極片的中央，所述電池負(fù)極的負(fù)極極柱設(shè)置在負(fù)極片的兩端。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池在制作過(guò)程涉及的使用的卷繞機(jī)對(duì)電池正極片及電池負(fù)極片的張力控制在12-15N，對(duì)隔膜擺臂的張力控制在1.1-1.3Kg。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池制作過(guò)程中對(duì)水分的控制要求如下：1、片涂布后正負(fù)極片含水量干燥度2000ppm以內(nèi)；2、卷繞后正負(fù)極片含水量干燥度1000ppm以內(nèi)；3、電芯烘烤后正負(fù)極片含水量干燥度400ppm以內(nèi)。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池正極中的鈷系CNT納米碳管的材料參數(shù)為：管徑：7-15nm,管長(zhǎng)：5-13um,比表面積：250-300。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池正極中，所述磷酸鐵鋰材料占96.3-95.5%，所述CNT納米碳管占1.5-2.0%，所述PVDF占2.2-2.5%。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池正極各材料采用的容積為NMP，固含量為52-56%。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池負(fù)極的配方比例為：人造石墨占95.8-94.1%，導(dǎo)電劑占1-2%，曾稠劑1.2-1.6%，粘合劑2.0-2.3%。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池負(fù)極所采用的溶劑為去離子水，溶劑添加劑NMP，其占石墨總量1-5%，異丙醇占石墨總量2-5%，固含量42-50%。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種高能量密度長(zhǎng)壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法，通過(guò)本發(fā)明提供的電池制作方法生產(chǎn)的鋰電池具有能量密度高、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。該種高能量密度長(zhǎng)壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法解決了現(xiàn)有鋰電池存在的能量密度低下、電池壽命短等技術(shù)缺陷。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的步驟流程示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)電池封邊工藝的示意圖；圖3是本發(fā)明電池封邊工藝的示意圖；圖4是本發(fā)明中粉末的加工流程示意圖；圖5是本發(fā)明中電池正極與正極極柱的位置關(guān)系示意圖；圖6是本發(fā)明中電池負(fù)極與負(fù)極極柱的位置關(guān)系示意圖。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。另外，專利中涉及到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實(shí)施情況，通過(guò)添加或減少聯(lián)接輔件，來(lái)組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明創(chuàng)造中的各個(gè)技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合，參照?qǐng)D1-6。本發(fā)明提供了一種高能量密度長(zhǎng)壽命磷酸鐵鋰電池的制作方法，具體地：一、電池正極類用料：1、電池正極活性物（克容量高，壓實(shí)高）：磷酸鐵鋰（D50：2.0-4.0um,比面積：10-12m2/g，振實(shí)密度：0.8-1.0g/cm3）,該材料0.2克容量可達(dá)152-155mAh/g,粉末壓實(shí)密度：2.6g/cm3現(xiàn)有鋰電池采用的傳統(tǒng)磷酸鐵鋰：0.2克容量可達(dá)142-148mAh/g,粉末壓實(shí)密度：2.2-2.4g/cm3正極可提高能量密度：（155*2.6/148*2.4-1）*100%=13.4%。2、正極輔料：高分子量約120W的PVDF（只須2.2-2.5%），導(dǎo)電劑采用鈷系CNT納米碳管（管徑：7-15nm,管長(zhǎng)：5-13um,比表面積：250-300）（只須1.5-2.0%），該結(jié)構(gòu)吸液性，可大大提高電池使用壽命。現(xiàn)有鋰電池采用的傳統(tǒng)用料：PVDF分子量約80-100W（須用4.0-5.0%），導(dǎo)電碳黑（須用4-5%），正極活性物含量由原來(lái)的（90-92%）可提高到（95.0-96.0%），正極可提高能量密度4%?？偟恼龢O能量密度可提高17%左右，在一個(gè)電芯的極組中，正極約占50%的體積比，通過(guò)以上方法的結(jié)合可提高單體能量密度約8%的能量。正極配方如下表所示：類別磷酸鐵鋰CNT納米碳管PVDF百分比（%）96.3-95.51.5-2.02.2-2.5電池正極所采用的溶劑為：NMP，固含量（52-56%）。二電池負(fù)極的用料：1、電池負(fù)極活性物（克容量高，壓實(shí)高）：人造石墨（D50：18-22um,比面積：1.3-1.5m2/g，振實(shí)密度：0.8-1.0g/cm3）,該材料0.2克容量可達(dá)355-362mAh/g,粉末壓實(shí)密度：1.6-1.7g/cm3，形貌為多孔、球形石墨，為多個(gè)小球形石墨經(jīng)多次燒結(jié)結(jié)合成一個(gè)大球形多孔石墨，該結(jié)構(gòu)吸液性，可大大提高電池使用壽命?，F(xiàn)有鋰電池采用的傳統(tǒng)人造石墨為：0.2克容量可達(dá)345-350mAh/g,粉末壓實(shí)密度：1.5-1.58g/cm3。本發(fā)明的電池負(fù)極可提高能量密度：（360*1.7/350*1.6-1）*100%=9.3%。在一個(gè)電芯的極組中，負(fù)極約占50%的體積比，可提高單體能量密度約4%的能量。負(fù)極配方如下表所示：類別石墨導(dǎo)電劑增稠劑粘合劑百分比（%）95.8-94.1%1-2%1.2-1.6%2.0-2.3%電池負(fù)極的溶劑為去離子水，溶劑添加劑NMP占石墨總量1-5%，異丙醇占石墨總量2-5%，固含量（42-50%）。三、電池的封口方式：本發(fā)明技術(shù)方案中電池采用蹲封方式，將滾槽高度蹲低，電池總高不變，增加殼體有效空間，來(lái)提高能量密度參照?qǐng)D2，圖2顯示了傳統(tǒng)工藝滾槽工藝參數(shù)：滾槽高度2.0mm，有效高度61mm。參照?qǐng)D3，圖3顯示了本發(fā)明技術(shù)方案中滾槽遵封工藝參數(shù)：滾槽高度0.8mm，有效高度62mm。電池總高不變，能量密度可提高：（62/61-1）*100%=1.6%結(jié)合以上三方面因素，整個(gè)電芯可提高10-15%的能量密度。四、電解液制作：本發(fā)明中，鋰電池的電解液為:采用高濃度鋰鹽（1.4-1.5moL/L）,在主溶劑EC/DMC/EMC/PA內(nèi)添加少量約2-3%PS，2%FEC，2-3%VC改善電解液和極片的浸潤(rùn)性，該鋰鹽濃度大大提高電池使用壽命。五、特有的粉末攪拌工藝：本發(fā)明涉及到的各種粉末需要采用攪拌鍋內(nèi)部攪拌，在攪拌鍋內(nèi)部上部，粉末在水平方向360°攪拌；在攪拌鍋內(nèi)部底端：粉末被高速分散攪拌，在豎直方向360°攪拌。上述的粉末攪拌工藝可保證粉末被全方位攪拌。粉末從攪拌鍋出料時(shí)再經(jīng)一個(gè)2000轉(zhuǎn)的高速分散機(jī)分散進(jìn)行過(guò)篩，所配漿料各種物質(zhì)分散均勻，無(wú)團(tuán)聚，極片一致性好，有利于電池循環(huán)后期的使用壽命。粉末攪拌過(guò)程如圖4。六、特有的正負(fù)極極柱布局：本發(fā)明中，所述正極極柱設(shè)置在極片正中央，參照?qǐng)D5。本發(fā)明中，所述負(fù)極極柱設(shè)置在極片兩端，參照?qǐng)D6。該正負(fù)極極柱組合，電流流向距離一致，可滿足5C充放要求，充電過(guò)程中不存在析鋰問(wèn)題，大大提高電池循環(huán)后期的安全性和使用壽命。七、電池卷繞過(guò)程中對(duì)卷繞機(jī)的要求：自動(dòng)卷繞機(jī)參數(shù)控制（正負(fù)極進(jìn)片張力12-15N，隔膜擺壁張力1.1-1.3Kg力），可保證電芯的直徑一致，松緊度適中和半人工卷繞松緊度一樣，電芯注液時(shí)好下液，極片吸液能力強(qiáng)，電解液全面浸潤(rùn)充分，提高電池使用壽命。八、本發(fā)明中各工序適宜的水份控制：1）極片涂布后正負(fù)極片含水量干燥度2000ppm以內(nèi)，2）卷繞后正負(fù)極片含水量干燥度1000ppm以內(nèi)3）電芯烘烤后正負(fù)極片含水量干燥度400ppm以內(nèi)（采用超真空干燥箱達(dá)0.1pa環(huán)境下烘烤，14h烘干水份）。該水份量控制有效解決水份和電解液的反應(yīng)，保持鋰鹽的特有濃度，有利于SEI膜的穩(wěn)定形成提高電池使用壽命通過(guò)以上方法可將正常的磷酸鐵鋰循環(huán)壽命由2000次提高至2500-3000次還保持初始容量的80%。以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3