高容量圆柱型18650锂离子电池及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高容量圆柱型18650锂离子电池及其制备方法，尤其涉及镍钴铝 酸锂-石墨锂离子电池的制备方法及电化学性能。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池由于其具有高电压、高容量、安全性好、环境友好等特点使得其在各电 子领域中得到了广泛的应用。锂离子电池种类繁多，有方形电池、铝壳电池、软包电池、圆柱 电池，有偏重容量型的，有偏重倍率型的。其中容量型的18650圆柱电池由于其具有尺寸固 定、容量高等特点广泛主要应用在移动电源、笔记本电脑、电动自行车、电动汽车等领域。目 前市面上容量型圆柱电池以2000mAh、2200mAh等容量为主。不过随着各领域的发展，对电 池的性能要求也不断增加，尤其对电池的能量密度要求更高。传统的以钴酸锂、锰酸锂、磷 酸铁锂、镍锰钴酸锂为正极材料的锂离子电池已较难满足高能量密度的要求。尤其随着电 动汽车领域的发展，需要高比能量的电池以满足电动汽车长的行驶里程数。因此有必要寻 找一种合适的正极材料，制备出容量更高的电池。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种高容量的圆柱型 18650锂离子电池及其制备方法，它具有成本低、容量高、循环性能优良的特点。
[0004] 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现： 一种高容量圆柱型18650锂离子电池，正极活性物质采用镍钴铝酸锂，导电剂采用 SuperP，粘接剂采用聚偏氟條（PVDF)，正极集流体采用错箱；负极活性物质采用石墨，导电 剂采用SuperP、增稠剂采用羧甲基纤维素钠（CMC)和粘接剂采用丁苯橡胶（SBR)，负极集流 体采用铜箱。
[0005] 优选的，所述正极活性物质采用高比容量的镍钴铝酸锂材料。
[0006] 优选的，所述负极活性物质采用高比容量的复合人造石墨材料。
[0007] 优选的，所述正极集流体采用厚度为13-15WI1的铝箱材料。
[0008] 优选的，所述负极集流体采用厚度为6-8Pm的铜箱材料。
[0009] 优选的，隔膜采用PP/PE/PP三层微孔陶瓷隔膜。
[0010] 优选的，盖帽采用含PTC及CID的防爆盖帽。
[0011] 进一步的，电解液为溶于碳酸乙烯酯（EC)和碳酸丙烯酯（PC)二甲基碳酸酯（DMC) 混合溶液的六氟磷酸锂（LiPF6 )。
[0012] 一种高容量圆柱型18650锂离子电池的制备方法，包括以下步骤： (1)制备浆料：正极浆料制备，按质量比为镍钴铝酸锂96-98. 5%、导电剂0. 5-1. 5%、 粘接剂1-3%，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂在行星分散真空搅拌机中以公转10-30HZ、自转 15-45HZ将材料制备成固含量在68%-75%，粘度在2000-5000mPa. s的浆料；负极浆料制备， 按质量比为石墨95-97%、导电剂0-0. 5%、增稠剂1-3%、粘接剂1-3%，以去离子水为溶剂在行 星分散真空搅拌机中以公转10-30HZ、自转15-45HZ将材料制备成固含量在52%-58%，粘度 在 1500-4500mPa. s 的浆料； (2) 涂布：使用间隙式涂布机将正极浆料涂于厚度为13-15WI1铝箱上，负极浆料涂于厚 度为6-8Mm的铜箱上，制成面密度分别为47-49mg/cm 2和25-26mg/cm2的正负极片，烤箱烘 烤温度为：90-120°C，走速为4-6m/min ; (3) 制片：将已涂布并干燥好的极片于辊压机上辊压得到表面光滑的厚度为 148-153WI1和153-160WI1的正负极片；再将已辊压好的极片于间隙位置裁切成大片，并使用 分条刀分条制成正负极宽度为57mm和59mm的极片，将极片焊上极耳，贴上高温胶带于真空 干燥箱内90-100 °C干燥4h; (4) 装配：将极片于相对湿度小于30%的环境下于卷绕机上将厚度为的陶 瓷隔膜、正负极片卷绕成卷芯，经过外观及短路测试合格后，与下绝缘片、上绝缘片放入直 径18±0. 2mm、高度68±0. 5的钢壳内，通过逆变直流点焊机将负极极耳与钢壳焊接相连， 经过滚槽，测短路，焊上含PTC和CID的防爆盖帽后，于真空烤箱中80±10°C条件下烘烤 48±10h ; (5) 注液：将已烘烤好电芯于湿度< 1%的注液房中，注入5. 2±0. 5g电解液，将盖帽折 好后，于封口机中封口制成直径< 18. 3,高度< 65. 3的标准电芯，清洗干净并涂上防锈油 于常温下搁置36-72h ; (6) 化成分容：将注液搁置后的电芯于化成分容检测柜上以小电流充电进行化成激活 电池，并使用1550mA的电流进行分容，以20mAh -档筛选出容量合格的电池； (7) 老化：将筛选合格的电池贴上不干胶面垫、套上PVC套管，于常温下搁置7天，再测 试电压内阻，筛选出电压多3. 85V，内阻< 60mQ的电池。
[0013] 本发明的有益效果是： 1、本发明所使用的正极材料镍钴铝酸锂具有比容量高、成本低、原料资源丰富、安全性 好和环境友好等优点。
[0014] 2、本发明所使用的负极材料石墨具有比容量高、循环性能好、造价低等特点。
[0015] 3、由镍钴铝酸锂-石墨制成的高容量圆柱型18650锂离子电池，具有容量达到 3100mAh，循环性能优良，0. 5C/0. 5C循环300周后容量保持率在80%以上。
[0016] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。 本发明的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。
【附图说明】
[0017] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 图1为本发明所制高容量圆柱型18650锂离子电池在0. 2C、0. 5C、1C、2C放电倍率下的 放电曲线图。
[0018] 图2为本发明所制高容量圆柱型18650锂离子电池在0.5C放电倍率下的循环曲 线图。
【具体实施方式】
[0019] 下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
[0020] -种高容量圆柱型18650锂离子电池，正极活性物质采用高容量比的镍钴铝酸 锂，导电剂采用SuperP,粘接剂采用聚偏氟烯（PVDF),正极集流体采用13-15Pm的铝箱；负 极活性物质采用高比容量的复合人造石墨，导电剂采用SuperP、增稠剂采用羧甲基纤维素 钠（CMC)和粘接剂采用丁苯橡胶（SBR)，负极集流体采用6-8Mm铜箱。隔膜采用PP/PE/PP 三层微孔陶瓷隔膜，盖帽采用含PTC及CID的防爆盖帽，电解液为溶于碳酸乙烯酯（EC)和 碳酸丙烯酯（PC)二甲基碳酸酯（DMC)混合溶液的六氟磷酸锂（LiPF6)。
[0021] 参照图1、图2所示，一种高容量圆柱型18650锂离子电池的制备及测试： (1)制备浆料：正极浆料制备：按质量比为镍钴铝酸锂96-98. 5%、导电剂0. 5-1. 5%、粘 接剂1-3%，以N-甲基吡咯烷酮（NMP)为溶剂在行星分散真空搅拌机中以公转10-30HZ、自 转15-45HZ将材料制备成固含量在68%-75%，粘度在2000-5000mPa. s的浆料。负极浆料制 备：按质量比为石墨95-97%、导电剂0-0. 5%、增稠剂1-3%、粘接剂1-3%，以去离子水为溶剂 在行星分散真空搅拌机中以公转10-30HZ、自转15-45HZ将材料制备成固含量在52%-58%， 粘度在1500-4500mPa.