硬壳聚合物锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及一种锂离子二次电池，尤其指一种硬壳聚合物锂离子电池及其制造方法，适用于汽车电池。硬壳聚合物锂离子电池，包括正极和负极，其特征在于：所述正负极表面设有聚合物膜，所述正负极之间设有隔离膜。聚合物锂离子电池的制造方法，包括极片制备、涂覆聚合物、装配成裸电芯和浸泡电芯等步骤。本发明专利技术在锂离子电池中开创性地用聚合物凝胶电解质来改善电池的性能，达到满足汽车电池性能要求的目的，并且通过电解液溶剂溶胀电极表面聚合物膜来形成凝胶聚合物电解质。由于是硬壳包装，电极表面聚合物膜在溶胀时体积增大，可在电极和隔离膜间形成良好的界面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂离子二次电池，尤其指一种硬壳聚合物锂离子电池及其制造方法，适用于汽车电池。
技术介绍
现有的锂电池制作技术中，聚合物锂离子电池由于在极片和隔离之间有凝胶电解 质，形成了良好的界面，可以满足汽车电池的苛刻要求。 二次聚合物锂电池有多种制造方法，其中一种典型方法是美国贝尔通信研究 院(BELLCORE, USA) 1994年公布的 一 种塑化态聚合物电解质的制备方法(US Patent 5296318)。这种方法虽然整个制造工序中在干燥房中完成的工序相对较少，但是需要萃取 操作，而且自动化生产难度大。还有一种凝胶电解质电池的制造方法是在液体电解液中加 入可以形成凝胶的预聚物(例如环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物)，在电芯阶段进行聚合交 联，交联后的聚合物锁住电解液溶剂和电解质从而形成凝胶电解质。这种方法的缺陷是含 有预聚体的电解液粘度很大，扩散困难，容易导致电解液不均匀。电芯阶段聚合交联程度难 以控制也是该方法难以批量生产的另一重要原因。索尼公司在2000年时，在中国公布了另 一种(CN1275816A)凝胶电解质锂离子电池的制造方法。该方法是在电极上涂覆凝胶电解 质，通过加热加压形成良好的凝胶电解质与隔离膜界面。该方法的缺点是电解质中所含有 的锂盐，在有水的环境下会分解，对电池性能有严重影响。所以该方法只适合在干燥房等水 分受控制的环境下制造二次聚合物锂电池。过多的干燥房内工序增加了电池的制造成本。 而且制备凝胶电解质时，由于低沸点溶剂的易挥发性，在涂覆工序过程中含低沸点溶剂的 凝胶电解质一致性是极难控制的。如果选用高沸点溶剂制备凝胶电解质，不但会导致凝胶 电解质的涂覆工序控制困难，还会导致电芯的低温性能差。也有人用偏氟乙烯与六氟丙烯 (PVDF-HEP)作凝胶锂离子电池，但制作成本高，导致所生产的锂离子电池性价比低，市场竞 争力不大。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种工艺简单、制作成本低的聚合物锂离子电池。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案 本专利技术的硬壳聚合物锂离子电池包括正极和负极，其特征在于所述正极和负极 表面设有聚合物膜，所述正极和负极之间设有隔离膜，正极和负极与隔离膜之间设有凝胶 电解质。 优选地，负极是以集流体为基体，碳材料或可进行锂嵌入/脱嵌的材料作为活性 物质、粘接剂和导电剂等混合后涂覆在集流体上而成。 优选地，正极由含锂且可以作为二次锂离子阴极活性物质的过渡金属的氧化物为 基础原材料，化学式为 LizMxNaCbOy其中M为过渡金属元素，例如钴(Co)、锰(Mn)、镍(Ni)或其它的过渡区金属元素。N和C为金属元素，如镍(Ni)、锰(Mn)、铝(Al)和镁(Mg)等元素。x， y和z为 自然数，a和b为非负整数。 优选地，所述分隔正负极的隔离膜为聚烯烃为基础材质的微孔薄膜。 优选地，所述正负极及隔离膜组成裸电芯，所述裸电芯为巻绕结构或叠片结构。 优选地，所述裸电芯外安装包装壳，所述包装壳为铝质硬壳或不锈钢壳。 本专利技术还提供了一种聚合物锂离子电池的制造方法，其特征在于包括如下步骤 101、极片制备； 102、涂覆聚合物； 103、装配成裸电芯； 104、浸泡电芯； 105、塑化； 106、除去溶剂； 107、包装成电芯 109、注入电解液，密封； 109、4t成。 优选地，所述组装裸电芯步骤中，以巻绕或叠片的方式组装成裸电芯。 优选地，所述除去溶剂步骤为对裸电芯进行真空烘烤，除去溶剂。 本专利技术的目的是克服以上缺点，并且在锂离子电池中开创性地用聚合物凝胶电解质来改善电池的性能，达到满足汽车电池性能要求的目的。以低成本的且不含有锂电解质的乙酸丁酸纤维素酯，或羟基含量不同的乙酸丁酸纤维素酯混合物，或以其为基础添加其它基团的改性聚合物溶解到一定溶剂中制备成聚合物溶液，涂覆到电极表面制成膜。然后将电极和隔离膜以巻绕或叠片的方式组合成裸电芯，并用适量溶剂(碳酸乙烯酯等)浸泡，取出电芯加热加压塑化以促进电极与隔离膜间形成均匀的界面，再进行真空烘烤，除去塑化溶剂。电芯烘烤完后入铝壳或不锈钢壳。注入电解液并在合适温度下进行老化，通过电解液中溶剂溶胀电极表面的聚合物膜来形成凝胶聚合物电解质。由于是硬壳包装，电极表面聚合物膜在溶胀时体积增大，可在电极和隔离膜间形成良好的界面。附图说明 图1是本专利技术第一实施例的电极表面涂覆聚合物后的结构示意图, 图2是本专利技术第一实施例的正负极及隔离膜结构示意图。 图3是本专利技术第一实施例的裸电芯结构示意图。 图4是本专利技术第一实施例的电芯结构示意图。 图5是本专利技术第二实施例的制造方法流程图。 本专利技术目的、功能及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施例方式如图1和图2所示，本实施例的硬壳聚合物锂离子电池包括正极1和负极2，所述 正极1和负极2表面设有聚合物膜13，所述正极1和负极2之间设有隔离膜3，正极和负极4与隔离膜之间设有凝胶电解质4。图1中以正极1为例说明电极结构，负极2结构同正极1 结构，正极1以集流体11为基体，涂覆活性物质材料12，在活性物质的表面设有聚合物膜 13。 其中，负极2是以集流体为基体，碳材料或可进行锂嵌入/脱嵌的材料作为活性物 质、粘接剂和导电剂等混合后涂覆在集流体上而成。 正极1由含锂且可以作为二次锂离子阴极活性物质的过渡金属的氧化物为基础 原材料，化学式为LiANaCbOy其中M为过渡金属元素，例如钴(Co)、锰(Mn)、镍(Ni)或其它 的过渡区金属元素。N和C为金属元素，如镍(Ni)、锰(Mn)、铝(Al)和镁(Mg)等元素。x， y和z为自然数，a和b为非负整数。 所述分隔正负极的隔离膜3为聚烯烃为基础材质的微孔薄膜。 如图3所示，所述正极1和负极2及隔离膜3组成裸电芯，所述裸电芯为巻绕结构或叠片结构，图中以叠片结构作为示例说明裸电芯的结构。 所述裸电芯外安装包装壳5，所述包装壳5为铝质硬壳或不锈钢壳。 本专利技术的第二实施例提供了一种聚合物锂离子电池的制造方法，其特征在于包括如下步骤 101、极片制备； 102、涂覆聚合物； 103、装配成裸电芯； 104、浸泡裸电芯； 105 、塑化； 106、除去溶剂； 107、包装成电芯 108、注入电解液，密封； 109、化成。 其中，电极表面进行聚合物涂覆。涂覆的方法可以是浸渍，喷涂，印刷和刷涂等。 聚合物是纤维素经乙酸及丁酸共同酯化所成的纤维素酯(CAB)，丁酰基含量为 17% 38%，数均分子量为10000 200000。可以为单一 CAB，也可为几种CAB的混合物。 聚合物溶解所用的溶剂可以从以下溶剂中选出一种或几种，例如丙酮，甲乙酮等 酮类溶剂，乙酸乙酯，乙酸甲酯等酯类，四氢呋喃等杂环化合物，碳酸二甲酯等碳酸酯类，以 及二甲基甲酰胺，N-甲基-吡咯烷酮等。 隔离膜和电极，可以是巻绕或叠片的方式组装成裸电芯。 裸电芯在用溶剂浸泡时，溶剂可以从乙酸乙酯、乙酸甲酯等酯类，碳酸乙烯酯等碳 酸酯类，以及二甲基甲酰胺J-甲基-吡咯烷酮等中选择，可以是其中的一种或几种。溶剂 对权利4中要求的聚合物的溶解性要低于权利6中要求的溶剂。 裸电芯进行加热加压塑化。对权利9的裸电芯进行真空烘烤，除去权利8要求的 溶剂。 裸电芯外包装可以用铝材质硬壳或不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬壳聚合物锂离子电池，包括正极和负极，其特征在于：所述正负极表面设有聚合物膜，所述正负极之间设有隔离膜。

【技术特征摘要】
一种硬壳聚合物锂离子电池，包括正极和负极，其特征在于所述正负极表面设有聚合物膜，所述正负极之间设有隔离膜。2. 如权利要求l所述的硬壳聚合物锂离子电池，其特征在于负极是以集流体为基体， 碳材料或可进行锂嵌入/脱嵌的材料作为活性物质、粘接剂和导电剂等混合后涂覆在集流 体上而成。3. 如权利要求2所述的硬壳聚合物锂离子电池，其特征在于正极由含锂且可以作为 二次锂离子阴极活性物质的过渡金属的氧化物为基础原材料，化学式为LiANaCbOy其中M为过渡金属元素，例如钴(Co)、锰(Mn)、镍(Ni)或其它的过渡区金属 元素。N和C为金属元素，如镍(Ni)、锰(Mn)、铝(Al)和镁(Mg)等元素。x， y和z为自然 数，a和b为非负整数。4. 如权利要求3所述的硬壳聚合物锂离子电池，其特征在于所述分隔正负极的隔离 膜为聚烯烃为基础...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乾，黄谦，陈兴荣，
申请(专利权)人：深圳市海太阳实业有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]