一种消毒机器人用锂离子电池的制备方法

摘要

本发明提供了一种消毒机器人用锂离子电池的制备方法，所述制备方法包括：将正、负极组装成电池，所述正极的活性物质为LiCo0.35Mn0.45Ni0.17Al0.03O2，所述负极的活性物质为天然石墨和人造石墨的混合物；向电池中加入第一电解液，然后将电池温度升温至45‑50℃，保温，然后在该温度下恒流充电至第一预定电压，然后升温至55‑60℃，以第一预定电压恒压充电；降温至常温，加入第二电解液，然后恒流放电至放电截止电压，将电池温度升温至45‑50℃，保温，然后在该温度下恒流充电至第二预定电压，然后升温至65‑70℃，以第二预定电压恒压充电；在高温下进行充放电循环，或者是在高温下存储后再进行充放电循环，均具有良好的循环寿命。本发明提供的锂离子电池，能够更好的适用于消毒机器人的电源。

权利要求

1.一种消毒机器人用锂离子电池的制备方法，所述制备方法包括：

1)将正、负极组装成电池，所述正极的活性物质为LiCo0.35Mn0.45Ni0.17Al0.03O2，所述负极的活性物质为天然石墨和人造石墨的混合物；

2)向电池中加入第一电解液，所述第一电解液中的添加剂为聚乙二醇双丙烯酸PEGDA；

3)将电池温度升温至45-50℃，保温；

4)在该温度下恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压为3.82-3.86V；

5)升温至55-60℃，以第一预定电压恒压充电，直至电流低于预定电流；

6)降温至常温，加入第二电解液，所述第二电解液中的添加剂为二乙基亚硫酸酯DES；

7)恒流放电至放电截止电压；

8)将电池温度升温至45-50℃，保温；

9)在该温度下恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压为3.46-3.50V；

10)升温至65-70℃，以第二预定电压恒压充电，直至电流低于预定电流；

11)降温至常温，加入第三电解液，所述第三电解液的添加剂为碳酸亚乙烯酯VC；

12)恒流放电至放电截止电压；

13)静置1h；

14)恒流在充电截止电压和放电截止电压之间恒流化成若干次；

15)封口，得到所述电池。

2.如上述权利要求1所述的制备方法，所述第一电解液占电解液总体积的60-65％，其中添加剂的含量为12-15％。

3.如上述权利要求1所述的制备方法，所述第二电解液占电解液总体积的17-20％，其中添加剂的含量为16-18％。

4.如上述权利要求1所述的制备方法，所述第三电解液占电解液总体积的17-20％，其中添加剂的含量为12-14％。

5.如上述权利要求1所述的制备方法，其中第一电解液，第二电解液和第三电解液的有机溶剂均为体积比2:2:1的EC+PC+EMC。

6.如上述权利要求1所述的制备方法，所述预定电流为0.05C以下。

7.如上述权利要求6所述的制备方法，所述预定电流为0.01C。

8.如上述权利要求1所述的制备方法，所述放电截止电压为2.7V，所述充电截止电压为

4.2V。

9.一种消毒机器人用锂离子电池，其通过权利要求1-8任一项所述的方法制备得到。

说明书

一种消毒机器人用锂离子电池的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种锂离子电池的制备方法，进一步涉及一种消毒机器人用锂离子电池制备方法。

背景技术

[0002] 消毒防疫机器人简称消毒机器人，机器人为载体，在机器人内部装置消毒系统产生消毒气体，利用机器人的气动系统将消毒气体快速的在室内空间扩散，增加消毒的覆盖面和均匀性，能有效、无死角地杀灭空气中的致病微生物，消毒机器人能够根据设定的路线自动、高效、精准的对室内进行消毒防疫。消毒机器人由于内部的气动系统在工作时会产生大量热量，内部一般维持在55℃以上的温度，因此，需要消毒机器人用锂离子电池在内部高温具有良好的工作和存储性能。但是，现有的锂离子电池的工作温度影响电池的寿命较为明显，尤其是在高温下工作或者是高温存储后的电池寿命影响尤为明显。因此，需要设计一种能够适应消毒机器人工作时温度的高温使用锂离子电池。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种消毒机器人用锂离子电池的制备方法，所述制备方法包括：将正、负极组装成电池，所述正极的活性物质为LiCo0.35Mn0.45Ni0.17Al0.03O2，所述负极的活性物质为天然石墨和人造石墨的混合物；向电池中加入第一电解液，然后将电池温度升温至45-50℃，保温，然后在该温度下恒流充电至第一预定电压，然后升温至55-60℃，以第一预定电压恒压充电；降温至常温，加入第二电解液，然后恒流放电至放电截止电压，将电池温度升温至45-50℃，保温，然后在该温度下恒流充电至第二预定电压，然后升温至65-70℃，以第二预定电压恒压充电；降温至常温，加入第三电解液，然后恒流放电至放电截止电压，静置
1h，恒流在充电截止电压和放电截止电压之间恒流化成若干次，得到所述电池。由本发明提供的方法得到的锂离子电池，在高温下进行充放电循环，或者是在高温下存储后再进行充放电循环，均具有良好的循环寿命。本发明提供的锂离子电池，能够更好的适用于消毒机器人的电源。

[0004] 具体的方案如下：

[0005] 一种消毒机器人用锂离子电池的制备方法，所述制备方法包括：

[0006] 1)将正、负极组装成电池，所述正极的活性物质为LiCo0.35Mn0.45Ni0.17Al0.03O2，所述负极的活性物质为天然石墨和人造石墨的混合物；

[0007] 2)向电池中加入第一电解液，所述第一电解液中的添加剂为聚乙二醇双丙烯酸PEGDA；

[0008] 3)将电池温度升温至45-50℃，保温；

[0009] 4)在该温度下恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压为3.82-3.86V；

[0010] 5)升温至55-60℃，以第一预定电压恒压充电，直至电流低于预定电流；

[0011] 6)降温至常温，加入第二电解液，所述第二电解液中的添加剂为二乙基亚硫酸酯DES；

[0012] 7)恒流放电至放电截止电压；

[0013] 8)将电池温度升温至45-50℃，保温；

[0014] 9)在该温度下恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压为3.46-3.50V；

[0015] 10)升温至65-70℃，以第二预定电压恒压充电，直至电流低于预定电流；

[0016] 11)降温至常温，加入第三电解液，所述第三电解液的添加剂为碳酸亚乙烯酯VC；

[0017] 12)恒流放电至放电截止电压；

[0018] 13)静置1h

[0019] 14)恒流在充电截止电压和放电截止电压之间恒流化成若干次；

[0020] 15)封口，得到所述电池。

[0021] 进一步的，所述第一电解液占电解液总体积的60-65％，其中添加剂的含量为12-15％。

[0022] 进一步的，所述第二电解液占电解液总体积的17-20％，其中添加剂的含量为16-18％。

[0023] 进一步的，所述第三电解液占电解液总体积的17-20％，其中添加剂的含量为12-14％。

[0024] 进一步的，所述第一，第二，第三电解液的有机溶剂为体积比2:2:1的EC+PC+EMC。

[0025] 进一步的，所述预定电流为0.05C以下，优选0.01C。

[0026] 进一步的，所述放电截止电压为2.7V，所述充电截止电压为4.2V。

[0027] 进一步的，一种消毒机器人用锂离子电池，其通过所述的方法制备得到。

[0028] 本发明具有如下有益效果：

[0029] 1)、选择LiCo0.35Mn0.45Ni0.17Al0.03O2作为正极活性材料，在以EC+PC+EMC作为电解液的环境中具有较好的高温稳定性，并且EC+PC+EMC为溶剂的电解液在高温环境下依然能够在该材料表面保持稳定。

[0030] 2)、添加剂中聚乙二醇双丙烯酸，二乙基亚硫酸酯和碳酸亚乙烯酯的组合，能够提高EC+PC+EMC电解液的高温稳定性，具体机理尚不能确定，可能是由于上述组合能够在电极表面形成稳定的界面层，并且由本发明的实验发现，只有当三种添加剂共同存在时，才能够极大的提高容量保持率，并且其效果远高于其中一种或两种组合。

[0031] 3)、研究人员发现，分步添加不同的添加剂，并且通过在特定的温度下的充电化成工艺，能够进一步提高电池的高温稳定性，分布加入的化成工艺明显优于一步加入，其机理尚不明确，可能是分布加入可以使界面层的组分进一步结构化分布，能够提高界面层的稳定性。

[0032] 4)、针对不同的添加剂，在特定的电压下恒压化成，能够进一步提高电池的高温稳定性，机理可能是该添加剂在该电压下能够得到更稳定的界面层。

[0033] 5)、本发明提供的锂离子电池，能够更好的适用于消毒机器人内部的高温作业环境，作为消毒机器人的供电电源。

具体实施方式

[0034] 本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。本发明中的正极的活性物质为LiCo0.35Mn0.45Ni0.17Al0.03O2，负极的活性物质为质量比为1：1的天然石墨和人造石墨的混合物；第一，第二，第三电解液的有机溶剂为体积比2:2:1的EC+PC+EMC，电解质盐为1mol/L的LiPF6。

[0035] 实施例1

[0036] 1)将正、负极组装成电池；

[0037] 2)向电池中加入第一电解液，所述第一电解液占电解液总体积的60％，其中聚乙二醇双丙烯酸PEGDA的体积含量为15％；

[0038] 3)将电池温度升温至45℃，保温1h；

[0039] 4)在该温度下0.05C恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压为3.82V；

[0040] 5)升温至55℃，以第一预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0041] 6)降温至常温，加入第二电解液，所述第二电解液占电解液总体积的20％，其中二乙基亚硫酸酯DES的体积含量为16％；

[0042] 7)0.05C恒流放电至2.7V；

[0043] 8)将电池温度升温至45℃，保温；

[0044] 9)在该温度下0.05C恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压为3.46V；

[0045] 10)升温至65℃，以第二预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0046] 11)降温至常温，加入第三电解液，所述第三电解液占电解液总体积的20％，其中碳酸亚乙烯酯VC的体积含量为12％；

[0047] 12)0.05C恒流放电至2.7V；

[0048] 13)静置1h

[0049] 14)在4.2V和2.7V之间0.05C恒流化成3次；

[0050] 15)封口，得到所述电池。

[0051] 实施例2

[0052] 1)将正、负极组装成电池；

[0053] 2)向电池中加入第一电解液，所述第一电解液占电解液总体积的65％，其中聚乙二醇双丙烯酸PEGDA的体积含量为12％；

[0054] 3)将电池温度升温至50℃，保温1h；

[0055] 4)在该温度下0.2C恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压为3.86V；

[0056] 5)升温至60℃，以第一预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0057] 6)降温至常温，加入第二电解液，所述第二电解液占电解液总体积的17％，其中二乙基亚硫酸酯DES的体积含量为18％；

[0058] 7)0.2C恒流放电至2.7V；

[0059] 8)将电池温度升温至50℃，保温；

[0060] 9)在该温度下0.2C恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压为3.50V；

[0061] 10)升温至70℃，以第二预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0062] 11)降温至常温，加入第三电解液，所述第三电解液占电解液总体积的18％，其中碳酸亚乙烯酯VC的体积含量为14％；

[0063] 12)0.2C恒流放电至2.7V；

[0064] 13)静置1h

[0065] 14)在4.2V和2.7V之间0.2C恒流化成3次；

[0066] 15)封口，得到所述电池。

[0067] 实施例3

[0068] 1)将正、负极组装成电池；

[0069] 2)向电池中加入第一电解液，所述第一电解液占电解液总体积的62％，其中聚乙二醇双丙烯酸PEGDA的体积含量为14％；

[0070] 3)将电池温度升温至48℃，保温1h；

[0071] 4)在该温度下0.1C恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压为3.84V；

[0072] 5)升温至58℃，以第一预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0073] 6)降温至常温，加入第二电解液，所述第二电解液占电解液总体积的18％，其中二乙基亚硫酸酯DES的体积含量为17％；

[0074] 7)0.1C恒流放电至2.7V；

[0075] 8)将电池温度升温至48℃，保温；

[0076] 9)在该温度下0.1C恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压为3.48V；

[0077] 10)升温至68℃，以第二预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0078] 11)降温至常温，加入第三电解液，所述第三电解液占电解液总体积的20％，其中碳酸亚乙烯酯VC的体积含量为13％；

[0079] 12)0.1C恒流放电至2.7V；

[0080] 13)静置1h

[0081] 14)在4.2V和2.7V之间0.1C恒流化成3次；

[0082] 15)封口，得到所述电池。

[0083] 实施例4

[0084] 1)将正、负极组装成电池；

[0085] 2)向电池中加入第一电解液，所述第一电解液占电解液总体积的64％，其中聚乙二醇双丙烯酸PEGDA的体积含量为13％；

[0086] 3)将电池温度升温至46℃，保温1h；

[0087] 4)在该温度下0.15C恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压为3.85V；

[0088] 5)升温至56℃，以第一预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0089] 6)降温至常温，加入第二电解液，所述第二电解液占电解液总体积的18％，其中二乙基亚硫酸酯DES的体积含量为17％；

[0090] 7)0.15C恒流放电至2.7V；

[0091] 8)将电池温度升温至46℃，保温；

[0092] 9)在该温度下0.15C恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压为3.48V；

[0093] 10)升温至66℃，以第二预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0094] 11)降温至常温，加入第三电解液，所述第三电解液占电解液总体积的18％，其中碳酸亚乙烯酯VC的体积含量为13％；

[0095] 12)0.15C恒流放电至2.7V；

[0096] 13)静置1h

[0097] 14)在4.2V和2.7V之间0.15C恒流化成3次；

[0098] 15)封口，得到所述电池。

[0099] 对比例1

[0100] 1)将正、负极组装成电池；

[0101] 2)向电池中加入第一电解液，所述第一电解液占电解液总体积的64％，其中聚乙二醇双丙烯酸PEGDA的体积含量为13％；

[0102] 3)将电池温度升温至46℃，保温1h；

[0103] 4)在4.2V和2.7V之间0.15C恒流化成3次；

[0104] 5)降温至常温，加入第二电解液，所述第二电解液占电解液总体积的18％，其中二乙基亚硫酸酯DES的体积含量为17％；

[0105] 6)0.15C恒流放电至2.7V；

[0106] 7)将电池温度升温至46℃，保温；

[0107] 8)在4.2V和2.7V之间0.15C恒流化成3次；

[0108] 9)降温至常温，加入第三电解液，所述第三电解液占电解液总体积的18％，其中碳酸亚乙烯酯VC的体积含量为13％；

[0109] 10)0.15C恒流放电至2.7V；

[0110] 11)静置1h

[0111] 12)在4.2V和2.7V之间0.15C恒流化成3次；

[0112] 13)封口，得到所述电池。

[0113] 对比例2

[0114] 1)将正、负极组装成电池；

[0115] 2)向电池中加入第一电解液，所述第一电解液占电解液总体积的60％，其中聚乙二醇双丙烯酸PEGDA的体积含量为12％；

[0116] 3)0.15C恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压为3.82V；

[0117] 4)以第一预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0118] 5)加入第二电解液，所述第二电解液占电解液总体积的20％，其中二乙基亚硫酸酯DES的体积含量为16％；

[0119] 6)0.15C恒流放电至2.7V；

[0120] 7)0.15C恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压为3.46V；

[0121] 8)以第二预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0122] 9)加入第三电解液，所述第三电解液占电解液总体积的20％，其中碳酸亚乙烯酯VC的体积含量为12％；

[0123] 10)0.15C恒流放电至2.7V；

[0124] 11)静置1h

[0125] 12)在4.2V和2.7V之间0.15C恒流化成3次；

[0126] 13)封口，得到所述电池。

[0127] 对比例3

[0128] 1)将正、负极组装成电池；

[0129] 2)将第一，第二，第三电解液混合，注入电池中，所述第一电解液占电解液总体积的60％，其中聚乙二醇双丙烯酸PEGDA的体积含量为12％；所述第二电解液占电解液总体积的20％，其中二乙基亚硫酸酯DES的体积含量为16％；所述第三电解液占电解液总体积的20％，其中碳酸亚乙烯酯VC的体积含量为12％；

[0130] 3)将电池温度升温至45℃，保温1h；

[0131] 4)在该温度下0.15C恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压为3.82V；

[0132] 5)升温至65℃，以第一预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0133] 7)0.15C恒流放电至2.7V；

[0134] 9)0.15C恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压为3.46V；

[0135] 10)以第二预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0136] 12)0.15C恒流放电至2.7V；

[0137] 13)静置1h

[0138] 14)在4.2V和2.7V之间0.15C恒流化成3次；

[0139] 15)封口，得到所述电池。

[0140] 对比例4

[0141] 1)将正、负极组装成电池；

[0142] 2)向电池中加入电解液总体积的60％的电解液；

[0143] 3)将电池温度升温至45℃，保温1h；

[0144] 4)在该温度下0.15C恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压为3.82V；

[0145] 5)升温至55℃，以第一预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0146] 6)降温至常温，加入电解液，所述电解液占电解液总体积的20％；

[0147] 7)0.15C恒流放电至2.7V；

[0148] 8)将电池温度升温至45℃，保温；

[0149] 9)在该温度下0.15C恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压为3.46V；

[0150] 10)升温至65℃，以第二预定电压恒压充电，直至电流低于0.01C；

[0151] 11)降温至常温，加入余下的电解液；

[0152] 12)0.15C恒流放电至2.7V；

[0153] 13)静置1h

[0154] 14)在4.2V和2.7V之间0.15C恒流化成3次；

[0155] 15)封口，得到所述电池。

[0156] 对比例5

[0157] 第一电解液不含有聚乙二醇双丙烯酸PEGDA，其他参数与实施例4相同。

[0158] 对比例6

[0159] 第二电解液不含有二乙基亚硫酸酯DES，其他参数与实施例4相同。

[0160] 对比例7

[0161] 第二电解液不含有二乙基亚硫酸酯DES，第三电解液不含有碳酸亚乙烯酯VC，其他参数与实施例4相同。

[0162] 测试及结果

[0163] 测试实施例1-4和对比例1-7的电池，在70℃采用1C的电流下2.7-4.2V的电压区间进行充放电循环100次，以及在70℃存储90天后充放电循环3次，测量电池的容量，计算容量保持率，结果见表1。由表1可见，本发明的方法制备得到的电池，能够在70℃的高温下依然保持良好的工作状态，以及存储性能，能够适用于消毒机器人的内部温度环境。

[0164] 表1

[0165]

[0166]

[0167] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。