[go: up one dir, main page]

CN110492059B - 设有高散热极片的锂离子电池制备方法 - Google Patents

设有高散热极片的锂离子电池制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110492059B
CN110492059B CN201910802675.0A CN201910802675A CN110492059B CN 110492059 B CN110492059 B CN 110492059B CN 201910802675 A CN201910802675 A CN 201910802675A CN 110492059 B CN110492059 B CN 110492059B
Authority
CN
China
Prior art keywords
path
heat
negative electrode
lithium ion
ion battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910802675.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110492059A (zh
Inventor
华诚
马卫
杨梢
陈刚
孙伟兵
张天赐
陆玉明
陈中华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Linnova New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Hubei Linnova New Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Linnova New Energy Technology Co ltd filed Critical Hubei Linnova New Energy Technology Co ltd
Priority to CN201910802675.0A priority Critical patent/CN110492059B/zh
Publication of CN110492059A publication Critical patent/CN110492059A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110492059B publication Critical patent/CN110492059B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/654—Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及锂离子电池制备领域，公开了一种设有高散热极片的锂离子电池制备方法，通过激光机构在极片的敷料区表面刻蚀叶脉结构流路，然后在隔膜和和负极片上涂覆导热浆料，最后将负极片、正极片与隔膜通过卷绕制得锂电芯，进一步装配、烘烤、注液、陈化、化成制备成锂离子电池。本发明设有高散热极片的锂离子电池制备方法，制成的锂离子电池能够有效将内层极片产生的热通过热传导传递出，使热量聚集速度减缓，加强了锂离子电池的散热。

Description

设有高散热极片的锂离子电池制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池制备领域，具体涉及一种设有高散热极片的锂离子电池制备方法。
背景技术
锂离子电池目前广泛应用于储能设备、移动电源以及汽车领域。但是现在的锂离子电池存在以下三个问题：
1、由于锂离子电池在充放电过程中会产生大量的热，尤其在高倍率放电下的产热量最大，热量的聚集导致电池温度急骤升高，如果不能及时的将热量散开，会导致电池的充放电性能、寿命和安全性能降低；
2、锂离子电池的空间利用率较高，结构较紧凑，产生的热量不易散发出去，目前主要的散热方式有自然散热、强制风冷、液冷和相变材料冷却，但是风冷和液冷对锂离子电池降温效果不显著，且能耗较高，成本较大；
3、目前一些研究中通过提高负极SEI膜的稳定性以及通过材料优化控制正负极材料的反应温度范围等方式缓解电池温度上升，但是实际生产过程中可操作性低，且散热效果不明显。
中国发明专利申请(公开日：2018年09月07日、公开号：CN108511842A)公开了一种增强锂离子电池散热性能的方法，其将快速干燥石墨烯导热浆料涂敷在电池外壳上，用来增强锂离子电池散热性能。改变外壳材料的导热系数能够一定程度影响电池的散热，但是内外温差的差异较小，散热效果不显著。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种设有高散热极片的锂离子电池制备方法，制成的锂离子电池能够有效将内层极片产生的热通过热传导传递出，使热量聚集速度减缓，加强了锂离子电池的散热。
为实现上述目的，本发明所设计的设有高散热极片的锂离子电池制备方法，包括如下步骤：
A)使用双面挤压涂布机构将硅碳负极浆料涂覆在铜箔上，形成均匀涂层，制得负极片；
B)在烘烤所述步骤A)中取得的负极片的过程中，通过激光机构在所述负极片的敷料区表面刻蚀叶脉结构流路；
C)取石墨、石墨烯、碳化硅、氮化硅、粘结剂与水混合，超声搅拌后制得导热浆料，在所述步骤B)中的负极片刻蚀完成后，通过凹版印刷将所述导热浆料涂覆所述负极片上，形成所述负极片上的纳米导热层，并通过凹版印刷将所述导热浆料涂覆在隔膜上；
D)使用双面挤压涂布机构将高镍三元正极浆料涂覆在铝箔上，形成均匀涂层，制得正极片；
E)在烘烤所述步骤D)中取得的正极片的过程中，通过激光机构在所述正极片的敷料区表面刻蚀与所述步骤B)中一致的叶脉结构流路；
F)将所述步骤C)制得的负极片和所述步骤E)制得的正极片与所述步骤C)制得的隔膜通过卷绕制得锂电芯；
G)将所述步骤F)制得的锂电芯通过装配、烘烤、注液、陈化、化成制备成锂离子电池。
优选地，所述步骤B)中，所述叶脉结构流路包括若干个沿所述负极片水平轴对称布置的路径单元，每个所述路径单元包括内端点重合的第一路径、第二路径和第三路径，所述第一路径的外端点位于所述负极片的水平中轴线上，所述第二路径与所述第一路径沿水平方向轴对称，所述第二路径和第三路径的外端点均相对于所述内端点远离所述负极片的水平中轴线，且每个所述路径单元的第三路径的外端点与下一个所述路径单元的第二路径的外端点连接。
优选地，所述第一路径与所述负极片水平方向的夹角为45°～60°，所述第一路径的长度为所述负极片敷料区宽度的60～75％，所述第一路径的深度为所述负极片厚度的30～90％，所述第二路径的长度为所述负极片敷料区宽度的20～40％，所述第二路径的深度为所述负极片厚度的30～90％，所述第三路径与所述负极片水平方向的夹角为25°～45°，所述第三路径的长度为所述负极片敷料区宽度的50～70％，所述第三路径的深度为所述负极片厚度的30～90％。
优选地，所述步骤C)中的导热浆料中，石墨的重量比为5～25％，石墨烯的重量比为5～25％，碳化硅的重量比为5～15％，氮化硅的重量比为5～15％，粘结剂的重量比为2～5％。
优选地，所述导热浆料的固含量为32～75％，粘度为2000～5000CP。
优选地，所述粘结剂为聚酰亚胺、聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠中的至少一种。
优选地，所述步骤C)中纳米导热层的厚度为100～500nm，网纹形状为椭圆形或菱形。
优选地，所述步骤A)中硅碳负极浆料的重量比为5～10％。
优选地，所述步骤B)中所述激光机构的功率为100～1000W。
优选地，所述步骤F)中，所述锂电芯为双侧出极耳结构，即正极极耳和负极极耳在不同侧，其对称性分布的结构使得锂离子电池散热效果显著。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、通过在极片表面构筑叶脉结构流路，其特殊的微流路结构具有高效的传热效果，与活性材料层(即硅碳负极浆料和高镍三元正极浆料)形成双层结构，有利于内层极片将产生的热通过热传导传递出，使热量聚集速度减缓，加强了锂离子电池的散热，并有助于提高化学扩散系数以及锂离子扩散动力学；
2、采用激光机构对极片进行刻蚀，操作简单，安全性高，速度快，加工精度高，加工路径灵活；
3、通过在负极片上涂覆石墨、石墨烯、碳化硅、氮化硅混合的导热浆料，在由碳化硅、氮化硅增强石墨的导热性的同时，形成的纳米导热层与活性材料层、叶脉结构流路形成三层结构，通过导热浆料的高导热性，进一步使极片与极片间热传导速度加快，同时碳化硅、氮化硅的耐高温性提高了锂离子电池的安全性；
4、通过在隔膜上涂覆导热浆料形成纳米导热层，由于卷绕后电芯的结构为正极片～隔膜～负极片～隔膜，隔膜上的纳米导热层能进一步地加强热量的传导；
5、通过采用双侧出极耳结构，正、负极耳双侧分布，其对称性分布的结构使得锂离子电池散热效果显著。
附图说明
图1为本发明设有高散热极片的锂离子电池制备方法中负极片上叶脉结构流路的结构示意图；
图2为每个路径单元的结构示意图；
图3为极片涂覆有纳米导热层的结构示意图；
图4为实施例1制备的锂离子电池在15C放电温升曲线图；
图5为实施例2制备的锂离子电池在15C放电温升曲线图；
图6为实施例3制备的锂离子电池在15C放电温升曲线图；
图7为对比例1制备的锂离子电池在15C放电温升曲线图；
图8为对比例2制备的锂离子电池在15C放电温升曲线图。
图中各部件标号如下：
负极片1、路径单元2、第一路径3、第二路径4、第三路径5、均匀涂层6、叶脉结构流路7、纳米导热层8。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
A)使用双面挤压涂布机构将硅碳负极浆料涂覆在铜箔上，硅碳负极浆料的重量比为5％，形成均匀涂层6，制得负极片1；
B)在烘烤步骤A)中取得的负极片1的过程中，如图1及图2所示，通过激光机构在负极片1的敷料区表面刻蚀叶脉结构流路7，激光机构的功率为100W，其中，叶脉结构流路7包括若干个沿负极片1水平轴对称布置的路径单元2，每个路径单元2包括内端点重合的第一路径3、第二路径4和第三路径5，第一路径3的外端点位于负极片1的水平中轴线上，第二路径4与第一路径3沿水平方向轴对称，第二路径4和第三路径5的外端点均相对于内端点远离负极片1的水平中轴线，且每个路径单元2的第三路径5的外端点与下一个路径单元2的第二路径4的外端点连接。
第一路径3与负极片1水平方向的夹角为45°，第一路径3的长度为负极片1敷料区宽度的60％，第一路径3的深度为负极片1厚度的30％，第二路径4的长度为负极片1敷料区宽度的20％，第二路径4的深度为负极片1厚度的30％，第三路径5与负极片1水平方向的夹角为25°，第三路径5的长度为负极片1敷料区宽度的50％，第三路径5的深度为负极片1厚度的30％；
C)取石墨、石墨烯、碳化硅、氮化硅、粘结剂与水混合，超声搅拌后制得导热浆料，其中，粘结剂为聚酰亚胺，石墨的重量比为5％，石墨烯的重量比为5％，碳化硅的重量比为15％，氮化硅的重量比为5％，粘结剂的重量比为2％，导热浆料的固含量为32％，粘度为2000CP，在步骤B)中的负极片1刻蚀完成后，通过凹版印刷将导热浆料涂覆负极片1上，如图3所示，形成负极片1上的纳米导热层8，纳米导热层8的厚度为100nm，网纹形状为椭圆形，并通过凹版印刷将导热浆料涂覆在隔膜上；
D)使用双面挤压涂布机构将高镍三元正极浆料涂覆在铝箔上，形成均匀涂层6，制得正极片；
E)在烘烤步骤D)中取得的正极片的过程中，通过激光机构在正极片的敷料区表面刻蚀与步骤B)中一致的叶脉结构流路7；
F)将步骤C)制得的负极片1和步骤E)制得的正极片与步骤C)制得的隔膜通过卷绕制得锂电芯，且锂电芯为双侧出极耳结构；
G)将步骤F)制得的锂电芯通过装配、烘烤、注液、陈化、化成制备成锂离子电池。
实施例2
A)使用双面挤压涂布机构将硅碳负极浆料涂覆在铜箔上，硅碳负极浆料的重量比为10％，形成均匀涂层，制得负极片；
B)在烘烤步骤A)中取得的负极片的过程中，通过激光机构在负极片的敷料区表面刻蚀叶脉结构流路，激光机构的功率为1000W，其中，叶脉结构流路包括若干个沿负极片水平轴对称布置的路径单元，每个路径单元包括内端点重合的第一路径、第二路径和第三路径，第一路径的外端点位于负极片的水平中轴线上，第二路径与第一路径沿水平方向轴对称，第二路径和第三路径的外端点均相对于内端点远离负极片的水平中轴线，且每个路径单元的第三路径的外端点与下一个路径单元的第二路径的外端点连接。
第一路径与负极片水平方向的夹角为60°，第一路径的长度为负极片敷料区宽度的75％，第一路径的深度为负极片厚度的90％，第二路径的长度为负极片敷料区宽度的40％，第二路径的深度为负极片厚度的90％，第三路径与负极片水平方向的夹角为45°，第三路径的长度为负极片敷料区宽度的70％，第三路径的深度为负极片厚度的90％；
C)取石墨、石墨烯、碳化硅、氮化硅、粘结剂与水混合，超声搅拌后制得导热浆料，其中，粘结剂为聚乙烯醇，石墨的重量比为20％，石墨烯的重量比为15％，碳化硅的重量比为10％，氮化硅的重量比为10％，粘结剂的重量比为3％，导热浆料的固含量为58％，粘度为3500CP，在步骤B)中的负极片刻蚀完成后，通过凹版印刷将导热浆料涂覆负极片上，形成负极片上的纳米导热层，纳米导热层的厚度为300nm，网纹形状为菱形，并通过凹版印刷将导热浆料涂覆在隔膜上；
D)使用双面挤压涂布机构将高镍三元正极浆料涂覆在铝箔上，形成均匀涂层，制得正极片；
E)在烘烤步骤D)中取得的正极片的过程中，通过激光机构在正极片的敷料区表面刻蚀与步骤B)中一致的叶脉结构流路；
F)将步骤C)制得的负极片和步骤E)制得的正极片与步骤C)制得的隔膜通过卷绕制得锂电芯，且锂电芯为双侧出极耳结构；
G)将步骤F)制得的锂电芯通过装配、烘烤、注液、陈化、化成制备成锂离子电池。
实施例3
A)使用双面挤压涂布机构将硅碳负极浆料涂覆在铜箔上，硅碳负极浆料的重量比为8％，形成均匀涂层，制得负极片；
B)在烘烤步骤A)中取得的负极片的过程中，通过激光机构在负极片的敷料区表面刻蚀叶脉结构流路，激光机构的功率为500W，其中，叶脉结构流路包括若干个沿负极片水平轴对称布置的路径单元，每个路径单元包括内端点重合的第一路径、第二路径和第三路径，第一路径的外端点位于负极片的水平中轴线上，第二路径与第一路径沿水平方向轴对称，第二路径和第三路径的外端点均相对于内端点远离负极片的水平中轴线，且每个路径单元的第三路径的外端点与下一个路径单元的第二路径的外端点连接。
第一路径与负极片水平方向的夹角为50°，第一路径的长度为负极片敷料区宽度的70％，第一路径的深度为负极片厚度的60％，第二路径的长度为负极片敷料区宽度的30％，第二路径的深度为负极片厚度的60％，第三路径与负极片水平方向的夹角为35°，第三路径的长度为负极片敷料区宽度的60％，第三路径的深度为负极片厚度的60％；
C)取石墨、石墨烯、碳化硅、氮化硅、粘结剂与水混合，超声搅拌后制得导热浆料，其中，粘结剂为羧甲基纤维素钠，石墨的重量比为25％，石墨烯的重量比为25％，碳化硅的重量比为5％，氮化硅的重量比为15％，粘结剂的重量比为5％，导热浆料的固含量为75％，粘度为5000CP，在步骤B)中的负极片刻蚀完成后，通过凹版印刷将导热浆料涂覆负极片上，形成负极片上的纳米导热层，纳米导热层的厚度为500nm，网纹形状为椭圆形，并通过凹版印刷将导热浆料涂覆在隔膜上；
D)使用双面挤压涂布机构将高镍三元正极浆料涂覆在铝箔上，形成均匀涂层，制得正极片；
E)在烘烤步骤D)中取得的正极片的过程中，通过激光机构在正极片的敷料区表面刻蚀与步骤B)中一致的叶脉结构流路；
F)将步骤C)制得的负极片和步骤E)制得的正极片与步骤C)制得的隔膜通过卷绕制得锂电芯，且锂电芯为双侧出极耳结构；
G)将步骤F)制得的锂电芯通过装配、烘烤、注液、陈化、化成制备成锂离子电池。
对比例1
A)使用双面挤压涂布机构将硅碳负极浆料涂覆在铜箔上，硅碳负极浆料的重量比为5％，形成均匀涂层，制得负极片；
B)使用双面挤压涂布机构将高镍三元正极浆料涂覆在铝箔上，形成均匀涂层，制得正极片；
C)将步骤A)制得的负极片和步骤B)制得的正极片与隔膜通过卷绕制得锂电芯，且锂电芯为双侧出极耳结构；
D)将步骤F)制得的锂电芯通过装配、烘烤、注液、陈化、化成制备成锂离子电池。
对比例2
A)使用双面挤压涂布机构将硅碳负极浆料涂覆在铜箔上，硅碳负极浆料的重量比为10％，形成均匀涂层，制得负极片；
B)在烘烤步骤A)中取得的负极片的过程中，通过激光机构在负极片的敷料区表面刻蚀叶脉结构流路，激光机构的功率为1000W，其中，叶脉结构流路包括若干个沿负极片水平轴对称布置的路径单元，每个路径单元包括内端点重合的第一路径、第二路径和第三路径，第一路径的外端点位于负极片的水平中轴线上，第二路径与第一路径沿水平方向轴对称，第二路径和第三路径的外端点均相对于内端点远离负极片的水平中轴线，且每个路径单元的第三路径的外端点与下一个路径单元的第二路径的外端点连接。
第一路径与负极片水平方向的夹角为60°，第一路径的长度为负极片敷料区宽度的75％，第一路径的深度为负极片厚度的90％，第二路径的长度为负极片敷料区宽度的40％，第二路径的深度为负极片厚度的90％，第三路径与负极片水平方向的夹角为45°，第三路径的长度为负极片敷料区宽度的70％，第三路径的深度为负极片厚度的90％；
C)取石墨、石墨烯、碳化硅、氮化硅、粘结剂与水混合，超声搅拌后制得导热浆料，其中，粘结剂为聚乙烯醇，石墨的重量比为20％，石墨烯的重量比为15％，碳化硅的重量比为10％，氮化硅的重量比为10％，粘结剂的重量比为3％，导热浆料的固含量为58％，粘度为3000CP，在步骤B)中的负极片刻蚀完成后，通过凹版印刷将导热浆料涂覆负极片上，形成负极片上的纳米导热层，纳米导热层的厚度为300nm，网纹形状为菱形，并通过凹版印刷将导热浆料涂覆在隔膜上；
D)使用双面挤压涂布机构将高镍三元正极浆料涂覆在铝箔上，形成均匀涂层，制得正极片；
E)在烘烤步骤D)中取得的正极片的过程中，通过激光机构在正极片的敷料区表面刻蚀与步骤B)中一致的叶脉结构流路；
F)将步骤C)制得的负极片和步骤E)制得的正极片与步骤C)制得的隔膜通过卷绕制得锂电芯，且锂电芯为同侧出极耳结构；
G)将步骤F)制得的锂电芯通过装配、烘烤、注液、陈化、化成制备成锂离子电池。
将实施例1、实施例2、实施例3、对比例1和对比例2制得的锂离子电池进行15C恒流倍率放电，初始环境温度为25℃，测试电池本体表面温度和极柱温度，取得升温曲线如图4～图8。
如图图4～图8所示，锂离子电池进行15C恒流倍率放电过程中，电芯表面温度最高，正极极耳温度高于负极极耳温度，采用本发明设计的锂离子电池，即实施例1、实施例2和实施例3，在进行15C恒流倍率放电后，电芯散热能力增强，相比对比例1和对比例2，温度下降约10～15℃。
上述具体实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明构思前提下对本发明工艺进行的任何形式改进，都属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种设有高散热极片的锂离子电池制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
A)使用双面挤压涂布机构将硅碳负极浆料涂覆在铜箔上，形成均匀涂层，制得负极片；
B)在烘烤所述步骤A)中取得的负极片的过程中，通过激光机构在所述负极片的敷料区表面刻蚀叶脉结构流路，所述叶脉结构流路包括若干个沿所述负极片水平轴对称布置的路径单元，每个所述路径单元包括内端点重合的第一路径、第二路径和第三路径，所述第一路径的外端点位于所述负极片的水平中轴线上，所述第二路径与所述第一路径沿水平方向轴对称，所述第二路径和第三路径的外端点均相对于所述内端点远离所述负极片的水平中轴线，且每个所述路径单元的第三路径的外端点与下一个所述路径单元的第二路径的外端点连接，所述第一路径与所述负极片水平方向的夹角为45°～60°，所述第一路径的长度为所述负极片敷料区宽度的60～75％，所述第一路径的深度为所述负极片厚度的30～90％，所述第二路径的长度为所述负极片敷料区宽度的20～40％，所述第二路径的深度为所述负极片厚度的30～90％，所述第三路径与所述负极片水平方向的夹角为25°～45°，所述第三路径的长度为所述负极片敷料区宽度的50～70％，所述第三路径的深度为所述负极片厚度的30～90％；
C)取石墨、石墨烯、碳化硅、氮化硅、粘结剂与水混合，超声搅拌后制得导热浆料，在所述步骤B)中的负极片刻蚀完成后，通过凹版印刷将所述导热浆料涂覆所述负极片上，形成所述负极片上的纳米导热层，并通过凹版印刷将所述导热浆料涂覆在隔膜上；
D)使用双面挤压涂布机构将高镍三元正极浆料涂覆在铝箔上，形成均匀涂层，制得正极片；
E)在烘烤所述步骤D)中取得的正极片的过程中，通过激光机构在所述正极片的敷料区表面刻蚀与所述步骤B)中一致的叶脉结构流路；
F)将所述步骤C)制得的负极片和所述步骤E)制得的正极片与所述步骤C)制得的隔膜通过卷绕制得锂电芯；
G)将所述步骤F)制得的锂电芯通过装配、烘烤、注液、陈化、化成制备成锂离子电池。
2.根据权利要求1所述设有高散热极片的锂离子电池制备方法，其特征在于：所述步骤C)中的导热浆料中，石墨的重量比为5～25％，石墨烯的重量比为5～25％，碳化硅的重量比为5～15％，氮化硅的重量比为5～15％，粘结剂的重量比为2～5％。
3.根据权利要求1所述设有高散热极片的锂离子电池制备方法，其特征在于：所述导热浆料的固含量为32～75％，粘度为2000～5000CP。
4.根据权利要求1所述设有高散热极片的锂离子电池制备方法，其特征在于：所述粘结剂为聚酰亚胺、聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述设有高散热极片的锂离子电池制备方法，其特征在于：所述步骤C)中纳米导热层的厚度为100～500nm，网纹形状为椭圆形或菱形。
6.根据权利要求1所述设有高散热极片的锂离子电池制备方法，其特征在于：所述步骤A)中硅碳负极浆料的重量比为5～10％。
7.根据权利要求1所述设有高散热极片的锂离子电池制备方法，其特征在于：所述步骤B)中所述激光机构的功率为100～1000W。
8.根据权利要求1所述设有高散热极片的锂离子电池制备方法，其特征在于：所述步骤F)中，所述锂电芯为双侧出极耳结构。
CN201910802675.0A 2019-08-28 2019-08-28 设有高散热极片的锂离子电池制备方法 Active CN110492059B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910802675.0A CN110492059B (zh) 2019-08-28 2019-08-28 设有高散热极片的锂离子电池制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910802675.0A CN110492059B (zh) 2019-08-28 2019-08-28 设有高散热极片的锂离子电池制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110492059A CN110492059A (zh) 2019-11-22
CN110492059B true CN110492059B (zh) 2022-10-25

Family

ID=68554830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910802675.0A Active CN110492059B (zh) 2019-08-28 2019-08-28 设有高散热极片的锂离子电池制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110492059B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112331873A (zh) * 2020-11-11 2021-02-05 河北零点新能源科技有限公司 一种改善锂电池温升的制作方法
CN112688022A (zh) * 2020-12-28 2021-04-20 安普瑞斯（无锡）有限公司 一种快速充放锂离子电池及其制备方法
CN113178542B (zh) * 2021-05-28 2023-03-21 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种防过充倍率型正极极片及其制造方法和基于其的锂离子电池
CN113258037B (zh) * 2021-05-28 2023-06-13 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种防过充低温倍率型负极极片及其制造方法和基于其的锂离子电池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102769122B (zh) * 2012-07-31 2014-10-15 洛阳月星新能源科技有限公司 一种锂离子电池电极极片的制备方法
CN102856521A (zh) * 2012-09-19 2013-01-02 蚌埠鑫源石英材料有限公司 用于锂电池的板状α-氧化铝涂层
CN203351704U (zh) * 2013-07-16 2013-12-18 烟台卓能电池材料有限公司 一种含石墨烯涂层的超高倍率磷酸铁锂圆柱电池
CN105482435B (zh) * 2014-09-29 2018-03-20 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 三维褶皱状石墨烯散热浆料、其制备方法及应用
KR101734642B1 (ko) * 2015-04-17 2017-05-11 현대자동차주식회사 리튬이온전지용 양극 및 이를 이용한 리튬이온전지
CN105591055A (zh) * 2015-12-17 2016-05-18 中南大学 一种高倍率锂离子电池及其制造方法
CN106531961B (zh) * 2017-01-13 2019-07-23 欣旺达电子股份有限公司 锂离子电池电极极片、极片辊压装置及锂离子电池
CN208797100U (zh) * 2018-10-26 2019-04-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种正极极片和二次电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN110492059A (zh) 2019-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110492059B (zh) 设有高散热极片的锂离子电池制备方法
CN111668451B (zh) 一种用于卷绕式多极耳电芯的极片的制备方法、极片及电芯
CN109888266A (zh) 一种硅基负极片及其制备方法和锂离子电池
WO2015109994A1 (zh) 一种新型锂离子液流电池
CN207611809U (zh) 一种锂离子电池正极极片及锂离子电池
CN109273704A (zh) 一种具有高比表面保护层的金属锂负极及其制备方法
CN110444791A (zh) 催化剂涂覆膜、燃料电池及制备方法
CN111048738A (zh) 一种能够提高电池性能的电池极片的制备方法
CN107994202B (zh) 一种改善圆柱电池极片导热散热性能的方法
CN210744083U (zh) 圆柱锂电池及其并联卷芯
CN106684349A (zh) 一种圆柱状高倍率钴酸锂软包电池
CN113178591B (zh) 一种用于质子交换膜燃料电池的气体扩散层及其加工工艺
CN219350441U (zh) 电池单体、电池及用电装置
CN218334000U (zh) 一种电池散热模块
CN217134409U (zh) 一种电池极芯和二次电池
CN113346101B (zh) 一种无双极板的多孔流场燃料电池单体及串并联电堆结构
CN111048735A (zh) 一种自控温-限流锂离子电池极片及其制备方法和用途
CN216084950U (zh) 一种蛇形流场结构的质子交换膜燃料电池装置
CN113140737A (zh) 一种气体扩散层、其制备方法，对应的膜电极组件以及燃料电池
CN221551951U (zh) 一种提高电芯温升一致性的电池结构
CN222355153U (zh) 一种复合集流体、电芯及用电设备
CN220474664U (zh) 一种箔材、极片、电芯、电池模组及电池包
CN216145740U (zh) 圆柱体高倍率聚合物锂离子电池及其卷芯
CN217588989U (zh) 一种集流体及电芯
CN222581174U (zh) 电极结构、电池及用电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant