CN100350668C - 软包装锂离子电池的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软包装锂离子电池的制造方法，包括电芯卷绕的步骤和卷绕后电芯末端固定的步骤，在卷绕后电芯末端固定的步骤中用粘接剂对电芯末端进行固定。本发明有益的技术效果在于：由于使用粘接剂对卷绕后的电芯末端进行固定，解决了长久以来将电池电芯末端用透明胶纸固定带来的在软包装材料表面留下胶纸痕迹，影响电池外观以及由此造成的电池出现皱折、局部堆积、热封边歪斜等问题，能够使制得的软包装锂离子电池表面平整，不起皱，外观良好，完全避免影响电池的整体性能。
Description
【技术领域】
本发明涉及材料化学领域及高能电池技术，具体涉及软包装锂离子电池的制造方法。
【背景技术】
长久以来，人们追寻着高能量电池，为此进行了多种电池的开发和改良。在迄今为止的电池中，锂二次电池最具有可期待的高容量，现在仍在积极的对其进行改良。传统的锂二次电池，包括正极、负极、隔膜，并依次叠层卷绕，为保持电解液和各层间电接触，将其密封于金属容器中。但是金属容器厚且重，作为非活性组成，它的存在严重影响了电池的整体性能，不仅增加了锂二次电池的重量，使小型化、轻量化变得困难，而且，由于金属壳的刚直性，任意形状化成为不可能。
基于这种情况，提出了锂聚合物二次电池。它是最新发展的具有极大应用前景的新型可充电电池，其最大的特点是采用非金属硬壳的软包装材料铝塑膜，具有体积小、重量轻、安全无污染等特征。软包装锂离子电池电芯包装后的外观尺寸与电芯的制作有很大的关系，因此在制作时应尽量使极片的末端留在电芯侧面。在生产中，须使电芯保持表面平整和均一。在电池芯的包装过程中需要进行抽真空热封操作，因此电芯末端的固定很重要，否则在包装过程中会影响电芯表面包覆的形状。传统的做法是将电池电芯末端用透明胶纸固定，这种电芯若放进硬质外壳中，倒不会影响电池外观，但采用软包装材料铝塑膜后，一方面，会在表面留下胶纸痕迹，影响电池外观。另一方面，电池会出现皱折、局部堆积、热封边歪斜等现象，严重时还会影响电池的整体性能。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种粘接牢固，能够使包覆后的电池电芯表面平整，外观良好的软包装锂离子电池的制造方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种软包装锂离子电池的制造方法，包括电芯卷绕的步骤和卷绕后电芯末端固定的步骤，在卷绕后电芯末端固定的步骤中用粘接剂对电芯末端进行固定。
所述粘接剂优选这样的成分：含有N-甲基吡咯烷酮(NMP)和聚偏二氟乙烯(PVDF)。
所述粘接剂还可优选由N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯组成。
所述各成分的重量百分含量优选为：N-甲基吡咯烷酮60％～90％，聚偏二氟乙烯10％～40％。
所述各成分的重量百分含量进一步优选为：N-甲基吡咯烷酮75％～90％，聚偏二氟乙烯10％～25％。
本发明粘接剂在NMP含量为84％，PVDF含量为16％时效果最佳。
上述粘接剂可由包括以下步骤的方法制得：
(a)将称量的N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯混合均匀；
(b)对上述混合物进行抽真空。
上述步骤(a)中的混合优选采用这样的方法，将N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯在室温下充分搅拌15～35min，使之形成一种胶状物质。
上述搅拌时间优选为20～30min。
本发明并提供一种使用上述方法制得的软包装锂离子电池。
采用上述技术方案，结合下面将要详述的实施例，本发明有益的技术效果在于：1)由于使用粘接剂对卷绕后的电芯末端进行固定，解决了长久以来将电池电芯末端用透明胶纸固定带来的在软包装材料表面留下胶纸痕迹，影响电池外观以及由此造成的电池出现皱折、局部堆积、热封边歪斜等问题，能够使制得的软包装锂离子电池表面平整，不起皱，外观良好，完全避免影响电池的整体性能。2)本发明中优选使用的含NMP和PVDF混合物的粘接剂配方虽然是在正级片制造中较常使用的油相涂布粘接剂配方，但是由于在该应用中，其作用是将正极材料粉粒均匀粘附在集流体表面，与本发明中进行电芯末端粘接固定具有完全不同的粘接对象，并且具有不同的成分重量配比(该混合物在正极配料中使用时，NMP用量为91％～97％，PVDF为3％～9％，这样的配比无法直接应用于本发明方法中)，因此本应用并不是能够直接延伸想到的，这也就是为什么用胶纸固定弊端如此明显而长期以来却没有有效解决办法的原因，因为没有发现合适使用的粘接剂；采用本发明中提供的粘接剂配方，即能够达到良好的粘接固定效果；3)本发明提供的粘接剂制备方法简便，效果良好。
下面通过具体实施方式并结合附图对本发明作进一步的详细说明。
【附图说明】
图1(a)、(b)分别是采用本发明粘接剂和透明胶纸固定电芯术端所生产出的软包装锂离子电池的充放电曲线图。
图2(a)、(b)分别是采用本发明粘接剂和透明胶纸固定电芯末端所生产出的软包装锂离子电池的外观图。
【具体实施方式】
本发明提供了一种软包装锂离子电池的制造方法，包括电芯卷绕的步骤和卷绕后电芯末端固定的步骤，在卷绕后电芯末端固定的步骤中用粘接剂对电芯末端进行固定。所述粘接剂可以是含有N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯的粘接剂，所述粘接剂也可以是由N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯组成的。在粘接剂中：NMP作为一种溶剂，用于溶解PVDF，当其含量过低(＜60％)时，PVDF的溶解性不好，不能完全溶解；当其含量过高(＞90％)时，所制得的粘接剂粘度较小，粘接效果不好。PVDF能提高粘接剂的粘度，当其含量过低(＜10％)时，会导致所制得的粘接剂过稀，粘接性不好；当其含量过高(＞40％)时，粘度会过大，流动性差。
上述粘接剂可以用如下方法制得：
(a)将称量的N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯混合均匀；
(b)对上述混合物进行抽真空。
制备本发明中所使用的粘接剂的步骤(a)中的混合优选采用这样的方法，将N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯在室温下充分搅拌15～35min，使之形成一种胶状物质。搅拌的时间对粘接剂也有很大的影响，搅拌时间过短(＜15min)，PVDF溶解不均匀；搅拌时间过长(＞35min)，粘度会过大。搅拌时间优选为20～30min。制备本粘接剂时之所以要抽真空是因为搅拌过后的胶状物质中含有气泡，若直接使用会导致粘接效果不好，容易脱落。
下面，通过具体的型号为383450的软包装锂离子电池的制造实现例来详述本发明的实现和效果。
(1)正极片的制造
正极片制造按常规软包装锂离子电池正极片生产工艺进行。首先配制浆料，进行涂布，干燥后即得正极片。
(2)负极片的制造
负极片制造按常规软包装锂离子电池负极片生产工艺进行。首先制得负极浆料，将其进行涂布，干燥后即得负极片。
(3)软包装电池的组装
将上述正、负极片和隔膜纸依照型号为“383450”的电池所要求尺寸分切，焊极耳，然后进行电芯卷绕，将其术端用粘接剂固定，再用铝塑膜热压封装，最后干燥条件下注入电解液，化成，抽真空再封口。
本步骤中使用的最佳粘接剂是0.84gNMP和0.16gPVDF的混合物，由这样的方法制得：于搅拌器中，加入0.84gNMP和0.16gPVDF，室温下，充分搅拌30min，使其混合均匀，形成一种胶状物质。将所制得胶状物质进行抽真空，测量粘度，粘度为2960mpa/s。
(4)测试
将完成预充和化成的电池按以下制度进行循环测试，其制度为：第1步，先以1CmA电流恒流充电至电压为4.2V，第2步，以4.2V电压恒压充电至电流为30mA，静置5分钟，第3步，以1CmA电流恒流放电至截止电压2.75V，以这样的制度循环需要的次数，其充放电曲线见图1(a)，外观见图2(a)。
对比例：
按照上述同样的软包装电池的工艺方法，只是在步骤(3)中电芯卷绕后末端用胶纸进行固定，得到对比电池，测试方法同上，其充放电曲线见图1(b)，外观见图2(b)。
比较图1(a)、(b)和图2(a)、(b)可以看出，采用本发明方法制造的软包装锂离子电池与采用胶纸固定的电池相比，性能基本相同，而采用本发明方法制造的软包装锂离子电池外观良好，包覆平整。
上述实现例中所采用的粘接剂还可以使用下述各种配方和制备方法，其所得到的粘接效果与上述实现例基本相同，不再赘述。
粘接剂制备例一：于搅拌器中，加入0.75gNMP和0.25gPVDF，室温下，充分搅拌20min，使其混合均匀，形成一种胶状物质。将所制得胶状物质进行抽真空，测量粘度，粘度为5210mpa/s。
粘接剂制备例二：于搅拌器中，加入0.82gNMP和0.18gPVDF，室温下，充分搅拌25min，使其混合均匀，形成一种胶状物质。将所制得胶状物质进行抽真空，测量粘度，粘度为3507mpa/s。
粘接剂制备例三：于搅拌器中，加入0.87gNMP和0.13gPVDF，室温下，充分搅拌25min，使其混合均匀，形成一种胶状物质。将所制得胶状物质进行抽真空，测量粘度，粘度为2533mpa/s。
粘接剂制备例四：于搅拌器中，加入0.90gNMP和0.10gPVDF，室温下，充分搅拌30min，使其混合均匀，形成一种胶状物质。将所制得胶状物质进行抽真空，测量粘度，粘度为1810mpa/s。
粘接剂制备例五：于搅拌器中，加入0.95gNMP和0.05gPVDF，室温下，充分搅拌35min，使其混合均匀，形成一种胶状物质。将所制得胶状物质进行抽真空，测量粘度，粘度为1056mpa/s。
粘接剂制备例六：于搅拌器中，加入0.6gNMP和0.40gPVDF，室温下，充分搅拌15min，使其混合均匀，形成一种胶状物质。将所制得胶状物质进行抽真空，测量粘度，粘度为6515mpa/s。
粘接剂制备例七：本制备例中粘接剂的制备方法与制备例二基本相同，唯一不同的是，室温下，搅拌20min，测得粘度为2012mpa/s。
粘接剂制备例八：本制备例中粘接剂的制备方法与制备例二基本相同，唯一不同的是，室温下，搅拌30min，测得粘度为3850mpa/s。
粘接剂制备例九：本制备例中粘接剂的制备方法与制备例二基本相同，唯一不同的是，室温下，搅拌35min，测得粘度为4487mpa/s。
Claims (9)
1、一种软包装锂离子电池的制造方法，包括电芯卷绕的步骤和卷绕后电芯末端固定的步骤，其特征是：在卷绕后电芯末端固定的步骤中用粘接剂对电芯末端进行固定，所述粘接剂含有N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯。
2、按照权利要求1所述的软包装锂离子电池的制造方法，其特征是：所述粘接剂由N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯组成。
3、按照权利要求2所述的软包装锂离子电池的制造方法，其特征是：所述N-甲基吡咯烷酮的重量百分含量为60％～90％，聚偏二氟乙烯的重量百分含量为10％～40％。
4、按照权利要求3所述的软包装锂离子电池的制造方法，其特征是：所述N-甲基吡咯烷酮的重量百分含量为75％～90％，聚偏二氟乙烯的重量百分含量为10％～25％。
5、按照权利要求4所述的软包装锂离子电池的制造方法，其特征是：所述N-甲基吡咯烷酮的重量百分含量为84％，聚偏二氟乙烯的重量百分含量为16％。
6、按照权利要求1所述的软包装锂离子电池的制造方法，其特征是：所述粘接剂的制备方法包括以下步骤：
(a)将称量的N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯混合均匀；
(b)对上述混合物进行抽真空。
7、按照权利要求6所述的软包装锂离子电池的制造方法，其特征在于：所述步骤(a)中的混合采用这样的方法，将N-甲基吡咯烷酮和聚偏二氟乙烯在室温下充分搅拌15～35min，使之形成一种胶状物质。
8、按照权利要求7所述的软包装锂离子电池的制造方法，其特征在于：搅拌时间为20～30min。
9、一种使用如权利要求1-8任意一项所述方法制得的软包装锂离子电池。
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