一种提高锂离子动力电池的能量密度的方法及锂离子动力电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电化学技术领域，具体说是一种提高锂离子动力电池的能量密度的方 法及锂离子动力电池。
【背景技术】
[0002] 化学电池是将化学能直接转变为电能的装置。化学电池主要包括作为密封材料的 壳体、壳体内的电解质溶液、以及浸在所述溶液中的正、负极片和连接电极的导线或金属连 接片。在可充电化学电池中，还进一步包括进行充电操作的电路板，而上述的电解质溶液和 正、负极片等被总称为电芯。现有锂离子电池是化学电池的一种，锂离子电池是以两种不同 的能够可逆地嵌入及脱出锂离子的嵌锂化合物作为电池正极和负极的二次电化学体系装 置，充电时锂离子从正极脱嵌，穿过电解质和隔膜，嵌入到负极中。放电时锂离子从负极脱 嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到正极中，可由此循环反复。锂离子电池组成包括正极片和负 极片，电解质，隔膜，壳体等等，正极片和负极片都由活性物质（通常为嵌锂化合物，如镍钴 锰酸锂，石墨或硅类物质）和导电剂（通常为碳黑类物质）以及集流体（通常为铜箔或铝 箔等箔形体）和粘结剂（如聚偏氟乙烯，丁苯橡胶乳）组成，导电剂的作用将集流体释放的 电子传送到正极片和负极片的活性物质，起到电芯内部电子导电的作用，隔膜的作用是防 止正负极片之间电子短路同时又可以让电解质中的锂离子穿过。
[0003] 锂离子电池在新能源领域有着广泛的应用前景，比如在电动汽车领域，以及太阳 能或风能或抽水储能电站等储能领域，尤其是电动汽车领域，需要高能量密度来达到长续 航里程，同时需要长使用寿命，才能具有经济性使用价值，现有商业化的锂离子动力电池的 能量密度仍然偏低，续航里程与汽油机的相比仍然偏短，进一步提高锂离子电池的能量密 度具有重大学术和经济价值。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种提高锂离子动力电池的能量密度的方法 及锂离子动力电池。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案一为：
[0006] -种提高锂离子动力电池的能量密度的方法，包括以下措施：
[0007] (1)控制正极极片的面密度为70?90mg/cm2,负极极片的面密度为35?45mg/ cm2；
[0008] (2)采用对电解液具有高吸液率、高保液率的负极材料制作负极极片，所述负极材 料由以下方法制备得到：将油系针状焦原料经1300?1800°C煅烧至孔度为10?15% ;将 煅烧后的针状焦于100?300°C、2?10个大气压状态下与液体沥青混合进行高压浸渍，浸 渍至孔度为3?10%;将浸渍后的针状焦于3000?3800°C下进行石墨化处理，得到孔径为 0? 01?100ym、孔度为50?70%的石墨；将上述石墨制成D10多3ym、D50为3?15ym、 D90 < 20ym的石墨颗粒；将上述石墨颗粒用呋喃树脂、电木树脂或硬碳进行包覆处理；将 包覆处理后的石墨颗粒进行卤化提纯，得到负极材料；
[0009] (3)采用带极性基团的共聚物粘合剂作为正极极片和负极极片的粘合剂；
[0010] (4)采用碳纳米管作为正极极片和负极极片的导电剂；
[0011] (5)将正极极片的压实密度控制在3. 3mg/cm3以下，负极极片的压实密度控制在 1. 4mg/cm3以下；
[0012] (6)采用高电导率、高锂盐浓度的电解质，所述电解质由亚胺锂盐和分子结构中具 有1或2个腈基的腈类溶剂组成；
[0013] (7)采用单面涂有氧化铝陶瓷的聚乙烯多孔隔膜作为锂离子动力电池的隔膜；
[0014] (8)米用超声波尚频振荡技术对钮尚子动力电池进彳丁尚频振荡。
[0015] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案二为：
[0016] -种锂离子动力电池，包括：正极极片、负极极片、隔膜和电解质；
[0017] 所述正极极片由以下方法制备得到：将0.8?1重量份的粘合剂、0.5?0.8重量 份的导电剂和96?98. 2重量份的三元正极材料于去离子水中分散至固含量为70?72%、 粘度为2000?5000cP的浆料，然后将浆料涂布在双面光的12?14ym厚的铝箔上，经烘 干、$昆压后制得面密度为70?90mg/cm2,压实密度在3. 3mg/cm3以下的正极极片；所述粘合 剂为带极性基团的共聚物粘合剂，所述导电剂为碳纳米管，所述三元正极材料的镍钴锰摩 尔比例为8 : 1 : 1 ;
[0018] 所述负极极片由以下方法制备得到：将1?2重量份的粘合剂、0. 5?0. 8重量份 的导电剂和97?98. 5重量份的负极材料于去离子水中分散至固含量为60?70%、粘度 为2000?5000cP的浆料，然后将浆料涂布在双面光的8?10ym厚的铜箔上，经烘干、辊 压后制得面密度为35?45mg/cm2,压实密度在1. 4mg/cm3以下的负极极片；所述粘合剂为 带极性基团的共聚物粘合剂，所述导电剂为碳纳米管，所述负极材料由以下方法制备得到： 将油系针状焦原料经1300?1800°C煅烧至孔度为10?15%;将煅烧后的针状焦于100? 300°C、2?10个大气压状态下与液体沥青混合进行高压浸渍，浸渍至孔度为3?10% ;将 浸渍后的针状焦于3000?3800°C下进行石墨化处理，得到孔径为0. 01?100ym、孔度为 50?70%的石墨；将上述石墨制成D10多3ym、D50为3?15ym、D90 < 20ym的石墨颗 粒；将上述石墨颗粒用呋喃树脂、电木树脂或硬碳进行包覆处理；将包覆处理后的石墨颗 粒进行卤化提纯，得到负极材料；
[0019] 所述隔膜为单面涂有氧化铝陶瓷的聚乙烯多孔隔膜；
[0020] 所述电解质由亚胺锂盐和分子结构中具有1或2个腈基的腈类溶剂组成。
[0021] 本发明的有益效果在于：提高了锂离子动力电池的能量密度，同时保持其电性能 正常发挥，将本发明的电池装在电动汽车上，其续航里程（指纯电动车一次充满电后能够 行驶的路程）要比现有大量正在示范运营的磷酸亚铁锂电池的电动车大一倍以上，若磷酸 亚铁锂电池续航里程是200公里，本发明的电池的续航里程可以达到500公里，累计总的行 驶路程磷酸亚铁锂电池是2000次乘以200公里，即40万公里，本发明的电池的总的行驶路 程是1200次乘以500公里，即60万公里。因此本发明的电池的续航里程和总的行驶路程 均比市场现有的有很大的提尚。
【具体实施方式】
[0022] 为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
[0023] 本发明最关键的构思在于：通过增加正极片和负极片的面密度或厚度，使集流体 (铜箔，铝箔箔形体）的用量以及隔膜的用量占整个电池的重量比例相应减少，从而使活 性物质占整个电池的重量比比例得以提高，由此来达到提高电池的重量比能量密度的目 的；此外，通过米用对电解液具有尚吸液率、尚保液率的石墨负极或石墨娃合金或石墨條作 为负极极片的活性物质，采用带极性基团的共聚物粘合剂作为正极极片和负极极片的粘合 剂，采用碳纳米管作为正极极片和负极极片的导电剂，采用由亚胺锂盐和分子结构中具有1 或2个腈基的腈类溶剂组成的电解质，以及采用单面涂有氧化铝陶瓷的聚乙烯多孔隔膜作 为锂离子动力电池的隔膜，并利用超声波高频振荡技术对锂离子动力电池进行高频振荡， 从而确保电池设计的高容量的发挥，避免正、负极片的面密度增加造成电池的电性能和使 用效果下降。
[0024] 具体的，本实施方式的提高锂离子动力电池的能量密度的方法，包括以下措施：
[0025] (1)控制正极极片的