一种使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法技术

本发明专利技术提供了一种使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法，包括制作正极极片、制作负极极片、极片烘烤、叠片、预热、一次热压、一次冷压、电芯制作、预充、陈化、二次热压、二次冷压、化成和完成电芯制作。本发明专利技术所述的使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法，通过采用凝胶隔膜，首先，在叠片后对芯包进行预热、热压和冷压，在此阶段，热压和冷压的压力较小，以使凝胶隔膜轻微粘接极片达到固定芯包结构。其次，在预充阶段对电芯施加压力。最后，在化成工序前增设对电芯进行热压和冷压的工序，实现了正极/负极极片与凝胶隔膜的紧密粘接。

【技术实现步骤摘要】
一种使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法
本专利技术属于锂离子电池
，尤其是涉及一种使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法。
技术介绍
随着电动汽车的大力发展，动力电池的市场需求近年来得到迅猛增长。同时，随着国家对电动车补贴力度的退坡，达到一定续航里程的电动车才可获得财政推广补贴，对电芯能量密度提出了更高的要求，由此导致动力电池的体积越来越大，这种电芯尺寸的大幅度增大使电芯的安全性能面临着巨大的挑战。以往的锂离子电池由于尺寸较小，其叠片/封装后的结构相对稳定，但随着电动汽车对电芯能量密度的要求进一步提高，电芯的尺寸越来越大，并且为了实现良好的电解液浸润，电池通常都是细长形状，这就导致电芯越来越长。当电芯叠片工序结束后，这种细长形状的电芯由于整体较软，其在接下来的焊接、封装、注液、预充化成等各个工序的生产过程中或者转运过程中，极易产生变形，尤其是在电芯处于侧立的状态时，细长的极片极易在重力的作用下发生错位，从而导致负极极片包覆正极极片的尺寸以及隔膜包覆负极极片的尺寸发生改变，严重时甚至会产生负极极片无法包覆正极极片的情况，这都会造成电芯析锂且性能异常。因此，大尺寸的电芯亟须采用凝胶隔膜来对电芯的正负极进行粘接以固定正负极极片在电芯中的位置避免错位，提高电芯的安全性能和使用寿命。当前，采用凝胶隔膜的锂离子电池通常采用热压和冷压的方法使凝胶隔膜和极片粘接以获得良好的电芯硬度，然而，为了实现良好的电芯硬度，较多专利技术通过对电芯进行较大压力、较长时间的热压和冷压来实现，这就会导致隔膜和电芯粘接严重，导致后续电解液浸润不佳，容易造成电芯析锂等问题，严重威胁电芯的安全性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法，以解决锂电池制作过程中隔膜和电芯粘接严重，导致电解液浸润不佳，造成电芯析锂、造成电芯存在安全隐患的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法，包括如下步骤：S1、制作正极极片：将正极活性物质、导电剂、粘结剂按照0.5～1：0～0.5：0～0.5的比例混合搅拌获得正极浆料，将正极浆料涂覆于铝箔上烘干获得极卷，随后通过辊压、分切、模切获得正极极片；S2、制作负极极片：将负极活性物质、导电剂、粘结剂按照0.5～1：0～0.5：0～0.5的比例混合搅拌获得负极浆料，将负极浆料涂覆于铜箔上烘干获得极卷，随后通过辊压、分切、模切获得负极极片；S3、极片烘烤：将正极极片、负极极片分别放置于真空条件下烘烤，烘烤温度为80～120℃，真空度为-0.08～-1.2Mpa，氮气置换频率为2～15h/次，烘烤时间为5～20h，极片取出温度为20～60℃，烘烤后极片水分为20～250ppm；S4、叠片：将极片和凝胶隔膜按照：正极极片、凝胶隔膜、负极极片的顺序进行堆叠，获得芯包；S5、预热：将芯包放入烘箱内，对芯包进行预热，其中，烘箱温度为50～90℃，预热时间为10～40min；S6、一次热压：将预热后的芯包放入冷热压机中热压，以使凝胶隔膜表面的凝胶分别与正极极片、负极极片粘接；S7、一次冷压：将热压后的芯包随即放入冷热压机中冷压，使芯包定型；S8、电芯制作：将冷压后的电芯进行焊接、封装、电芯烘烤、注液、预封装和高低温静置，获得完成电解液浸润的电芯；S9、预充：将完成电解液浸润的电芯放入带有预充夹具的预充设备中，在预充充放电的过程中，预充夹具向电芯主体施加均匀稳定的压力；S10、陈化：将预充后的电芯放入烘箱，在高温条件下陈化；烘箱温度为35～60℃，陈化时间为2～5天；S11、二次热压：将结束陈化的电芯放入冷热压机中热压；S12、二次冷压：将结束热压的电芯放入冷热压机中冷压；S13、化成：将完成冷压的电芯放入带有化成夹具的化成设备中，在化成充放电的过程中，化成夹具向电芯主体施加均匀稳定的压力；S14、完成电芯制作：将化成后的电芯进行抽气整形、老化和分容分档以完成电芯的制作。进一步的，所述步骤1中，正极活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂中的一种或多种；导电剂为导电炭黑Super-P、石墨导电剂KS-15、石墨导电剂KS-16、乙炔黑、纳米碳纤维、碳纳米管中的一种或多种；粘结剂为聚偏氟乙烯，其可为Solef5130、PVDF761A、HSV900中的一种或多种。进一步的，所述步骤2中，负极活性物质为天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物中的一种或多种；导电剂为导电炭黑Super-P、石墨导电剂KS-15、石墨导电剂KS-16、乙炔黑、纳米碳纤维、碳纳米管中的一种或多种；粘结剂为丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。进一步的，所述步骤S6中，凝胶隔膜表面的凝胶为油系凝胶或水系凝胶。进一步的，所述步骤S6中，所述凝胶分布在隔膜的单侧或双侧。进一步的，所述步骤S6中一次热压的条件为：热压温度范围为70～95℃，热压压力范围为0.02～0.1kg/mm2，热压时间范围为60～120s。进一步的，所述步骤S7中一次冷压的条件为：冷压温度为室温，冷压压力为范围0.02～0.1kg/mm2，冷压时间范围为60～120s。进一步的，所述步骤S9中，预充夹具的压力范围为0.03～0.06kg/mm2。进一步的，所述步骤S11中，二次热压的温度范围为70～95℃，热压压力为范围为0.02～0.07kg/mm2，热压时间范围为120～150s。进一步的，所述步骤S11中，二次冷压的冷压温度为室温，冷压压力范围为0.02～0.07kg/mm2，冷压时间范围为120～150s。相对于现有技术，本专利技术所述的使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法具有以下优势：(1)本专利技术所述的使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法，锂离子电池在叠片完成后，对芯包进行预热，使芯包的整体温度一致性良好，有利于在随后的热压工序中凝胶隔膜对正极极片/负极极片的粘接强度在各个方向以及层面上保持较高的一致性，从而有效提高电芯结构的稳定性和安全性。(2)本专利技术所述的使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法，芯包在预热工序后的一次热压工序和一次冷压工序中，其一次热压和一次冷压的压力均为0.02～0.1kg/mm2，一次热压和一次冷压的的时间均为60～120s，较小的热压、冷压压力和较短的热压、冷压时间，使电芯初步具有稳定的结构，从而避免在后续在芯包移动过程中造成电芯结构松散、极片错位；同时，隔膜与正极极片、负极极片只是轻微粘接，这有利于后续电解液的浸润，提高电芯保液量，防止析锂现象的发生。(3)本专利技术所述的使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法，电芯在预充充放电的过程中被施加0.03～0.06kg/mm2的压力，这有利于预充过程中SEI膜的形成，可以有效避免预充过程产气造成的界面黑斑，还能够通过凝胶的溶胀作用进一步提升电芯结构的稳定性。(4)本专利技术所述的使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1、制作正极极片：将正极活性物质、导电剂、粘结剂按照0.5～1：0～0.5：0～0.5的比例混合搅拌获得正极浆料，将正极浆料涂覆于铝箔上烘干获得极卷，随后通过辊压、分切、模切获得正极极片；/nS2、制作负极极片：将负极活性物质、导电剂、粘结剂按照0.5～1：0～0.5：0～0.5的比例混合搅拌获得负极浆料，将负极浆料涂覆于铜箔上烘干获得极卷，随后通过辊压、分切、模切获得负极极片；/nS3、极片烘烤：将正极极片、负极极片分别放置于真空条件下烘烤，烘烤温度为80～120℃，真空度为-0.08～-1.2Mpa，氮气置换频率为2～15h/次，烘烤时间为5～20h，极片取出温度为20～60℃，烘烤后极片水分为20～250ppm；/nS4、叠片：将极片和凝胶隔膜按照：正极极片、凝胶隔膜、负极极片的顺序进行堆叠，获得芯包；/nS5、预热：将芯包放入烘箱内，对芯包进行预热，其中，烘箱温度为50～90℃，预热时间为10～40min；/nS6、一次热压：将预热后的芯包放入冷热压机中热压，以使凝胶隔膜表面的凝胶分别与正极极片、负极极片粘接；/nS7、一次冷压：将热压后的芯包随即放入冷热压机中冷压，使芯包定型；/nS8、电芯制作：将冷压后的电芯进行焊接、封装、电芯烘烤、注液、预封装和高低温静置，获得完成电解液浸润的电芯；/nS9、预充：将完成电解液浸润的电芯放入带有预充夹具的预充设备中，在预充充放电的过程中，预充夹具向电芯主体施加均匀稳定的压力；/nS10、陈化：将预充后的电芯放入烘箱，在高温条件下陈化；烘箱温度为35～60℃，陈化时间为2～5天；/nS11、二次热压：将结束陈化的电芯放入冷热压机中热压；/nS12、二次冷压：将结束热压的电芯放入冷热压机中冷压；/nS13、化成：将完成冷压的电芯放入带有化成夹具的化成设备中，在化成充放电的过程中，化成夹具向电芯主体施加均匀稳定的压力；/nS14、完成电芯制作：将化成后的电芯进行抽气整形、老化和分容分档以完成电芯的制作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、制作正极极片：将正极活性物质、导电剂、粘结剂按照0.5～1：0～0.5：0～0.5的比例混合搅拌获得正极浆料，将正极浆料涂覆于铝箔上烘干获得极卷，随后通过辊压、分切、模切获得正极极片；
S2、制作负极极片：将负极活性物质、导电剂、粘结剂按照0.5～1：0～0.5：0～0.5的比例混合搅拌获得负极浆料，将负极浆料涂覆于铜箔上烘干获得极卷，随后通过辊压、分切、模切获得负极极片；
S3、极片烘烤：将正极极片、负极极片分别放置于真空条件下烘烤，烘烤温度为80～120℃，真空度为-0.08～-1.2Mpa，氮气置换频率为2～15h/次，烘烤时间为5～20h，极片取出温度为20～60℃，烘烤后极片水分为20～250ppm；
S4、叠片：将极片和凝胶隔膜按照：正极极片、凝胶隔膜、负极极片的顺序进行堆叠，获得芯包；
S5、预热：将芯包放入烘箱内，对芯包进行预热，其中，烘箱温度为50～90℃，预热时间为10～40min；
S6、一次热压：将预热后的芯包放入冷热压机中热压，以使凝胶隔膜表面的凝胶分别与正极极片、负极极片粘接；
S7、一次冷压：将热压后的芯包随即放入冷热压机中冷压，使芯包定型；
S8、电芯制作：将冷压后的电芯进行焊接、封装、电芯烘烤、注液、预封装和高低温静置，获得完成电解液浸润的电芯；
S9、预充：将完成电解液浸润的电芯放入带有预充夹具的预充设备中，在预充充放电的过程中，预充夹具向电芯主体施加均匀稳定的压力；
S10、陈化：将预充后的电芯放入烘箱，在高温条件下陈化；烘箱温度为35～60℃，陈化时间为2～5天；
S11、二次热压：将结束陈化的电芯放入冷热压机中热压；
S12、二次冷压：将结束热压的电芯放入冷热压机中冷压；
S13、化成：将完成冷压的电芯放入带有化成夹具的化成设备中，在化成充放电的过程中，化成夹具向电芯主体施加均匀稳定的压力；
S14、完成电芯制作：将化成后的电芯进行抽气整形、老化和分容分档以完成电芯的制作。


2.根据权利要求1所述的一种使用凝胶隔膜的锂离子电池制作方法，其特征在于：所述步骤1中，正极活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨爽，李学，苏畅，王俊姿，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12