CN101267050A - 锂离子电池电芯制备方法 - Google Patents

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王建良
吉孟君
蒋国卫
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Abstract

本发明是对锂离子电池电芯制备方法的改进，其特征是隔膜和/或极片贴合面施有能耐电解液、抗氧化还原反应及固含量为2－30％的粘合剂，相互叠放后加压贴合，并使隔膜空隙率在30％以上。隔膜与极片间基本无空隙，所得电池大倍率放电性能好，特别适用于动力电池，电动工具电池，航模电池等对大倍率放电有要求电池制造；并且电池内阻小，自耗功率小。同时隔膜与极片粘结贴合，不仅减少了卷绕或叠合过程中，隔膜与极片对齐度调整，大大提高了电池制备生产效率；而且隔膜和极片不易发生折皱，有利于提高电池使用寿命，性能更加稳定可靠。

Description

锂离子电池电芯制备方法
技术领域
本发明是对锂离子电池电芯制备方法的改进，尤其涉及一种隔膜与极片贴合性能好、空隙小的电芯制备方法。
背景技术
现有锂离子电池制造，不论是卷绕式，还是叠片式，都是直接将正、负极片与隔膜相叠后，卷绕或叠片。这种叠合方式，极片与隔膜贴合不够紧密，存在空隙，不利于高倍率放电，并且还会引起隔膜和极片产生折皱，增加电池内阻，使电池自耗能增大，电池容量降低，使用寿命缩短；此外，负极片与隔膜叠合，在手工卷绕或叠片时，需要花费大量时间和精力对齐极片和隔膜，工作效率不高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的足，提供一种隔膜与极片贴合好，两者间基本无间隙，隔膜、极片对合整齐的锂离子电池电芯制备方法。
本发明目的实现，主要改进是将组成电芯隔膜和/或极片贴合面涂敷，能耐电解液、抗氧化还原反应及固含量为2-30％的粘合剂，将极片与隔膜贴合后加压贴合。具体说，本发明锂离子电池电芯制备方法，包括隔膜与极片相互叠合制成电芯，其特征在于隔膜和/或极片贴合面施有能耐电解液、抗氧化还原反应及固含量为2-30％的粘合剂，相互叠放后加压贴合，并使隔膜空隙率在30％以上。
本发明所说耐电解液、抗氧化还原反应及固含量为2-30％的粘合剂，为既具有粘合性，同时又能耐电池电解液腐蚀，以及电池电化学反应的粘合剂，例如聚偏二氟乙烯胶体、丁苯橡胶胶体、丁苯橡胶胶体、羧甲基纤维素钠胶体、聚乙烯醇胶体等。其固含量要求，主要是从粘结强度，及降低内阻，确保空隙率两方面考虑，如果粘合剂中固含量过高，虽然有利于提高粘结性能，但固含量过高，会降低极片空隙率，导致电池内阻增加，电解液润湿性能变差。由试验表明，固含量2-30％较为适宜，其中以固含量4-20％更好，固含量5-10％最好。
隔膜与极片间涂胶，其面密度以2-15mg/cm2较为合适，其中又以3-10mg/cm2为更好，4-6mg/cm2为最好。涂胶面密度过低，会导致隔膜与极片粘结力不足，影响两者粘结性能；涂胶面密度过高，则会增加堵塞隔膜孔隙，从而使电池内阻增大，容量降低。
本发明所说加压贴合，是指涂有粘合剂的隔膜或极片相互粘合，加压使其紧密贴合，以减小或消除贴合面间空隙，达到整体粘合。加压贴合，其中一种较好为采取热压或冷压压合，更有利于粘结剂充分发挥粘合力，其中又以热压为最优，成品率高，热压贴合辊温，较好为110-130℃，温度过高，对隔膜和胶均有影响，并且容易堵塞隔膜孔隙；加压贴合，其辊压力以100-300N较为适宜。
涂胶粘合剂的固含量，及涂胶面密度，均会单独或共同影响隔膜空隙率。如果涂胶导致隔膜空隙率太低，会阻碍锂离子在正、负两个电极之间的嵌入和脱嵌，不利于电池有效的充、放电，试验表明隔膜空隙率在30％以上比较合适。
本发明所述数值区间，是一种试验选择恰当值，而非精确端值，适当偏离端值，对性能影响也不是十分明显，因此不能将区间两端值理解为精确极值。
本发明锂离子电池电芯制备方法，由于在极片与隔膜间施有粘合剂，再经压力贴合，使隔膜与极片完全贴合在一起，隔膜与极片间基本无空隙，所得电池大倍率放电性能好，特别适用于动力电池，电动工具电池，航模电池等对大倍率放电有要求电池制造；并且电池内阻小，自耗功率小。同时隔膜与极片粘结贴合，不仅减少了卷绕或叠合过程中，隔膜与极片对齐度调整，大大提高了电池制备生产效率；而且隔膜和极片不易发生折皱，有利于提高电池使用寿命，性能更加稳定可靠。
以下结合一个具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明护范围。
具体实施方式
实施例；粘合剂聚偏二氟乙烯胶的制备，将聚偏二氟乙烯粉用NMP(N-甲基吡烷酮)或丙酮稀释，制成含量8％左右聚偏二氟乙烯胶。用市售常用PP，PE三层复合或单层PP(空隙率45％-50％)隔膜，裁取宽度比极片宽度宽1mm---1.5mm制成隔膜，在与极片贴合面，涂敷面密度5mg/cm2左右制得的聚偏二氟乙烯胶，经过两或三道溶剂挥发点以上温度(例如NMP作溶剂采用110℃，丙酮作溶剂采用45℃)烘烤，烘干去除溶剂。将隔膜与极片叠放整齐，在上、下衬以PET保护膜，放于热复合机上于125℃，辊压力200N下热压成整体。
对于本领域技术人员来说，在本发明构思启示下，能够从本专利公开内容直接导出或联想到的一些变形，或现有技术中常用公知技术的替代，例如不同隔膜选择，采用不同粘合剂等等，都能实现与上述实施例基本相同功能和效果，不再一一举例细说，均属于本专利保护范围。

Claims (10)

1、锂离子电池电芯制备方法，包括隔膜与极片相互叠合制成电芯，其特征在于隔膜和/或极片贴合面施有能耐电解液、抗氧化还原反应及固含量为2-30％的粘合剂，相互叠放后加压贴合，并使隔膜空隙率在30％以上。
2、根据权利要求1所述锂离子电池电芯制备方法，其特征在于粘合剂固含量为4-20％。
3、根据权利要求2所述锂离子电池电芯制备方法，其特征在于粘合剂固含量为5-10％。
4、根据权利要求1所述锂离子电池电芯制备方法，其特征在于隔膜与极片间涂胶面密度为2-15mg/cm2。
5、根据权利要求4所述锂离子电池电芯制备方法，其特征在于隔膜与极片间涂胶面密度为3-10mg/cm2。
6、根据权利要求5所述锂离子电池电芯制备方法，其特征在于隔膜与极片间涂胶面密度为4-6mg/cm2。
7、根据权利要求1所述锂离子电池电芯制备方法，其特征在于加压贴合为热压。
8、根据权利要求7所述锂离子电池电芯制备方法，其特征在于热压辊温为110-130℃。
9、根据权利要求7所述锂离子电池电芯制备方法，其特征在于热压辊压为100-300N。
10、根据权利要求7所述锂离子电池电芯制备方法，其特征在于热压时上、下有保护膜。
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