CN100401574C - 凝胶增效型聚合物锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种凝胶增效型聚合物锂离子电池及其制备方法。该凝胶增效型聚合物锂离子电池包括由正极极片、负极极片构成的电池芯体，在所述电池芯体两端正、负极处的隔离膜表面设置有聚合物凝胶，所述聚合物凝胶为聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或者含有聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物，其中六氟丙烯的分子量占共聚物分子量的10～20%。在制备电池时，将聚合物先驱体溶液涂覆在电池芯体的两端，烘干后，注入电解液，使电芯两端的聚合物先驱体与电解液完全浸润，经电芯电化学活化，形成凝胶，最后制得凝胶增效型聚合物锂离子电池。本发明解决了电池芯体循环过程中少数活性物质会从极片上脱落，从电池芯体的两端渗出，导致电池芯体内部微短路，造成自放电率增大、低电压、容量衰减等问题。

Description

凝胶增效型聚合物锂离子电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池及其制备方法，尤其公开了一种凝胶增效型聚合物锂离子电池及其制备方法。
背景技术
目前国内外聚合物锂离子电池的工业化生产中，电池芯体的组装工艺主要有两种：叠片与卷绕。卷绕工艺适合于制作小型电池芯体如mp3或者蓝牙设备用电池。手机、PDA、移动DVD以及其它便携式电子设备所需更大型号的电池则适合于叠片工艺。
电池芯体循环过程中，少数活性物质会从极片上脱落，如果这些活性物质从电池芯体的两端渗出，就会导致电池芯体内部微短路，造成自放电率增大、低电压、容量衰减等不良后果。此外，在叠片工艺中，随着极片厚度的增多，极耳焊接过程中会有少数极片抽出，由于电池芯体两端的隔膜是不封闭的，极片会超出隔膜而造成内部短路。因此，在进行厚的电池芯体设计时受到很多局限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种克服上述不足、阻隔脱落的活性物质渗漏的凝胶增效型聚合物锂离子电池及其降低电池芯体生产不良率、工艺简单的电池制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种凝胶增效型聚合物锂离子电池，包括由正极极片、负极极片构成的电池芯体，在所述电池芯体两端正、负极处的隔离膜表面设置有聚合物凝胶，所述聚合物凝胶为聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯睛或者含有聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物，其中六氟丙烯的分子量占共聚物分子量的10～20％。
进一步，本发明提供了一种制备凝胶增效型聚合物锂离子电池的方法，它包括如下步骤：
1)将300ml～500ml的低沸点溶剂水浴加热至40℃～50℃并恒温；
2)边搅拌边缓慢加入15～20g的聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯睛或者含有聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物，搅拌3～4小时，使所述聚合物完全溶解于所述溶剂中，即形成凝胶先驱体溶液；
3)将叠片或卷绕后的电池芯体的两端涂覆凝胶先驱体溶液，使得两端的隔膜粘结在一起；
4)将电池芯体放在60～75℃中干燥6～8小时，除去所述溶液中的低沸点溶剂；
5)再依次通过极耳焊接，铝塑膜包装，电解液注入，使电芯两端的聚合物先驱体与电解液完全浸润，经电芯电化学活化，形成凝胶，最后制得凝胶增效型聚合物锂离子电池。
本发明具有以下有益效果：
a.荷电保持能力：将充满电(4.2V)的电池芯体在室温下开路放置28天，测其电压与放电容量。
测试结果：涂胶处理的电池芯体，容量保持能力在95％，电压为4.1V左右；未做涂胶处理的电池芯体，容量保持能力为87％，电压为3.97左右。
b.循环性能：1C充放电300周，涂胶处理的电池芯体，剩余容量为70％以上，而未做涂胶处理的电池芯体，在循环100周以后，容量衰减加快，300周循环容量为50～60％，同时极片两端厚度明显增加，有断层状凸起，解剖后发现，负极片上尤其是负极两端掉料严重，枝晶遇水即燃；而涂胶处理的电池芯体，循环300周后解剖发现，两端厚度没有明显变化，隔膜仍然粘结在一起，正负极片完全被阻隔开来，少数极片脱落的活性物质仍然停留在极片中间，未造成电池芯体内部微短路。
因此，涂胶处理的电池芯体，荷电保持能力提高，循环性能增强(衰减减慢)，长期循环(300周以上)后的电池芯体两端不再出现极片增厚的现象，此外，高内阻、低电压现象也有明显改善。
具体实施方式
将450ml的丙酮在水浴中加热至55℃并恒温，边搅拌边缓慢加入18g的聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物粉末，搅拌3～4小时，聚和物完全溶胀于丙酮溶剂中，形成乳白色半透明的液体，即凝胶先驱体溶液；用排笔蘸取凝胶先驱体溶液，均匀刷涂电池芯体两端正、负极处的隔离膜表面端，使得两端的隔膜粘结在一起；将电池芯体放在65℃烘箱中干燥6～7小时，除去溶液中的丙酮，在电芯两端形成聚合物先驱体；再依次通过极耳焊接，铝塑膜包装，电解液注入、电芯电化学活化后，制得凝胶增效型聚合物锂离子电池。由于电芯两端的聚合物先驱体与电解液完全浸润，在电芯电化学活化过程中形成凝胶，有效地隔开了极耳焊接处的正负极极片。

Claims (5)

1.一种凝胶增效型聚合物锂离子电池，包括由正极极片、负极极片构成的电池芯体，其特征在于：在所述电池芯体两端正、负极处的隔离膜表面设置有聚合物凝胶，所述聚合物凝胶为聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯睛或者含有聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物。
2.根据权利要求1所述凝胶增效型聚合物锂离子电池，其特征在于：所述聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物中，六氟丙烯的分子量占共聚物分子量的10～20％。
3.一种制备权利要求1所述凝胶增效型聚合物锂离子电池的方法，包括如下步骤：
1)将300ml～500ml的低沸点溶剂加热至40℃～50℃并恒温；
2)边搅拌边缓慢加入15～20g的聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯睛或者含有聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物，搅拌3～4小时，使所述聚合物完全溶解于所述溶剂中，即形成凝胶先驱体溶液；
3)将叠片或卷绕后的电池芯体的两端涂覆凝胶先驱体溶液，使得两端的隔膜粘结在一起；
4)将电池芯体放在60～75℃中干燥6～8小时，除去所述溶液中的低沸点溶剂；
5)将电解液注入铝塑膜包装后的电池芯体，使电芯两端的聚合物先驱体与电解液完全浸润，经电芯电化学活化，形成凝胶，最后制得凝胶增效型聚合物锂离子电池。
4.根据权利要求3所述凝胶增效型聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物中，六氟丙烯的分子量占共聚物分子量的10～20％。
5.根据权利要求3所述凝胶增效型聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述低沸点溶剂为丙酮、乙醇丁酮或甲醇。
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