CN101420052B - 一种凝胶聚合物电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种凝胶聚合物电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、壳体，隔膜的两侧涂布一层复合型聚合物，复合型聚合物由聚合物1和聚合物2按重量比1:5～5:1的比例混合而成，聚合物1为正负极粘结剂的衍生物，聚合物2为具有强极性基团的聚合物。其制法是：(1)正极制备；(2)负极制备；(3)隔膜制备：在聚丙烯/聚乙烯隔膜两侧涂布一层前述复合型聚合物；(4)封装：将隔膜和正极、负极通过加热加压相复合，而后插置在电池壳体中，将电解液注入壳体中，形成凝胶电解质，封装制成凝胶聚合物电池。本发明在造孔上更易成孔，保证了锂离子在隔膜中的传导路径的通畅。

Description

一种凝胶聚合物电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种凝胶聚合物电池，与隔膜涂布的聚合物配方及电池的制作方法有关。
背景技术
随着便捷式电子设备的应用，锂离子电池因其高比能量、高安全性等特性，其应用变得越来越广泛。而作为电子设备，在厚度薄、面积小、重量轻，特别是高能量、无泄漏、长寿命等方面就一直成为人们追求的目标。和液态软包装电池相比，凝胶聚合物电池是近年来一个新兴的重点研究领域。凝胶电解质可实现电解液凝胶化，在安全性和防漏液等方面有巨大的优势。特别是其具有较高的耐热性和稳定性，可使电芯内的极片在高温运动状态下仍能保持结构的稳定。这种特性有效解决锂离子电池在混合电动车(HEV)、电动车(EV)领域应用中，动力源电性能稳定性的问题。凝胶电解质为21世纪能源开发提供了一条技术解决方案。
使用凝胶电池时，不漏液，可制成高度可靠的装置，且重量轻，小型化，性能好。为了制备上述凝胶锂离子电池，很多厂家都研究了各种聚合物，并有自己制作的工艺，但是各种工艺都是为了使电池凝胶化。
以下介绍几种传统制备锂离子聚合物电池(LPB)的工艺：
(1)、Bellcore工艺：这一工艺缺点是在制作隔膜和电极时为了造孔而加入的增塑剂要用有机溶剂萃取，污染环境，工序复杂，成本高；
(2)、索尼(Sony)工艺：在正负极涂覆聚合物，而后将正负极和隔膜通过加热加压复合。缺点：在电极表面涂布电解质需要特别干燥的生产环境，一般难达到；
(3)、摩托罗拉(Motorola)和Celgard工艺：在隔膜两侧涂布一层聚合物，而后将隔膜和正负极相热压复合，和电解液形成凝胶。缺点：拉神PP/PE微孔膜本来孔隙就很小，通常在0.01-0.1μm。这样的小孔很容易被涂布的聚合物堵住，锂离子较难通过，导致内阻上升，循环性能变差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种凝胶聚合物电池及其制作方法，其在造孔上更易成孔，保证了锂离子在隔膜中的传导路径的通畅。
为了实现上述目的，本发明的一种凝胶聚合物电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、壳体，其中，隔膜的两侧涂布一层复合型聚合物，复合型聚合物由聚合物1和聚合物2按重量比1:5～5:1的比例混合而成，聚合物1为正负极粘结剂的衍生物，聚合物2为具有强极性基团的聚合物。
所述复合型聚合物由聚合物1和聚合物2按重量比2:1的比例混合而成。
所述聚合物1为聚四氟乙烯或其共聚物、聚偏二氟乙烯及其共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈中的一种，共聚物单体为聚六氟化丙烯或四氟化乙烯中的一种。
所述聚合物2为马来酸酐类改性的聚甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐类改性的聚偏二氟乙烯(PVDF)、或三元氯醋树脂中的一种。
所述电解液的溶剂为环状碳酸酯如：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)等，线性碳酸酯如：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等的一种或多种混合溶剂；电解质为锂盐如六氟磷酸锂(LiPF6)、双(三氟甲基磺酰基)亚胺锂(LiTFSI)等。
本发明的凝胶聚合物电池制作方法，包括如下步骤：
(1)正极制备；
(2)负极制备；
(3)隔膜制备：在聚丙烯/聚乙烯(PP/PE)隔膜两侧涂布一层复合型聚合物，复合型聚合物由聚合物1和聚合物2按重量比1:5～5:1的比例混合而成，聚合物1为正负极粘结剂的衍生物，聚合物2为具有强极性基团的聚合物；
(4)封装：将隔膜和正极、负极通过加热加压相复合，而后插置在电池壳体中，将电解液注入壳体中，形成凝胶电解质，封装制成凝胶聚合物电池。
本发明通过将隔膜上涂布的聚合物改为复合型聚合物，此多元复合聚合物体系中的一种为正负极粘结剂的衍生物，称为聚合物1，在凝胶网络中起骨架支撑作用，另外一种为具有强极性基团的聚合物，称为聚合物2，在凝胶网络中和电解质溶液具有很好相容性、具有强的凝胶化的能力、强的粘结能力，并通过调整复合型聚合物配方，将复合型聚合物配制成澄清溶液，涂布在聚丙烯/聚乙烯(PP/PE)隔膜上，制得隔膜透气量Gurley(葛利)值在1000s/in2·100cc·1.22KPa以内，应用聚合物电池循环性能良好，安全性合格，凝胶效果好，如此利用具有特定官能团的聚合物，在造孔上更易成孔，保证了锂离子在隔膜中的传导路径的通畅，突破了Motorola和Celgard技术的瓶颈。
在所述电解液里按10％加入复合型聚合物，复合型聚合物由聚合物1和聚合物2按重量比1:5～5:1的比例混合而成，其中当比例为2:1和电解液相溶后形成凝胶的能力最强，表现如下：
(1)在同样的条件下，形成凝胶的速度最快；
(2)形成凝胶的凝胶化能力最大，残余的电解液最少；
(3)形成的凝胶稳定性好；
(4)凝胶经过加热破坏后，经过冷却后又可以恢复成凝胶。即在凝胶电解质的加热和冷却过程中，液态和凝胶的凝胶化过程是可逆的。
附图说明
图1是常温状态，各配方凝胶体吸液后重量随时间的变化图；
图2是45度状态，各配方凝胶体吸液后重量随时间的变化图；
图3是普通商业隔膜扫描电镜(SEM)图；
图4是凝胶聚合物电池隔膜扫描电镜(SEM)图；
图5是凝胶聚合物电池523450P循环性能测试图。
具体实施方式
复合型聚合物的凝胶化特性：
1、不同配方凝胶稳定性表征：
(1)表征方法：聚合物1、聚合物2；聚合物1：聚合物2不同配比在一定温度下溶解于电解质溶液中，在50-110℃加热保持10-30min，再冷却，观察凝胶现象；
聚合物1和聚合物2按2:1配比，溶解于电解质溶液中，形成的凝胶稳定，残液少；
聚合物1和聚合物2按5:1配比，溶解于电解质溶液中，形成的凝胶稳定，有残液；
聚合物1单独溶解于电解质溶液中，形成的凝胶稳定，有较多残液；
聚合物2单独溶解于电解质溶液中，形成的凝胶不稳定，很软，强度较小，凝胶破碎后难以恢复成溶胶，残液少；
由此可见，复合聚合物应用凝胶效果优于单一聚合物，凝胶体系更稳定，尤其是配比为2:1的复合聚合物。
(2)凝胶性能对比：
Figure G2008102174835D00041
2、不同配比制成凝胶体吸液能力表征：
在温度为18-26℃，相对湿度15RH％以下，做凝胶吸液能力实验。
配置不同配比的溶液，制作凝胶体，取1g。将各凝胶体在真空烘箱中烘干。考察凝胶体在常温和45℃下吸液的能力：
首先取3个烧杯，并编号。加入电解液，然后把凝胶体放入烧杯中，开始计时；前2h(小时)每0.5h、2h后每1h取出并轻拭胶体表面液体，用分析天平称重，记录胶体重量。直至n小时后，n+1/n+2小时吸附电解液后的胶体重量不再增加。再多测3-5h数据。
实验数据绘制成图1、图2，图中M表示聚合物1，P表示聚合物2。
结论：
常温状态，基本在0.5h内凝胶已经吸饱；
45度状态，随着时间的加长，吸液也在缓慢增加；
不管是常温还是45度，聚合物1:聚合物2＝2:1的吸液最多。
实际应用举例：
一、四氟乙烯与六氟丙烯共聚物(PTFE-HFP)和马来酸酐改性的PVDF按2:1配比应用：
1、制备凝胶聚合物电池523450P：
(1)正极片制备：活性材料采用钴酸锂(LiCoO2)，加入PVDF和导电剂Super-p，重量比为LiCoO2:PVDF:Super-p＝95:2:3。将PVDF溶解在溶剂N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀成澄清溶液。然后将其他组分都分散在上述澄清溶液中，形成浆料，测粘度为7800mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在厚度为16μm铝箔表面上，烘干后双面涂层厚度为154μm。再用钢辊对辊机将正极片对辊，对辊后正极片厚度为125μm。在亮面刮粉处焊接上转接了镍带的铝带作为正极端，从而制成正电极。
(2)负极片制备：活性材料采用MCMB，重量比为MCMB:PVDF:Super-p＝90:6:4。将粘结剂搅拌均匀溶解在N-甲基吡咯烷酮中，成澄清溶液。再将石墨粉和导电剂分散在以上澄清溶液中，形成浆料，测粘度为5500mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在9μm铜箔表面上，烘干后双面涂层厚度为162μm。再用钢辊对辊机将负极片对辊，对辊后负极片厚度为126μm。在亮面刮粉处焊接上镍带作为负极端，从而制成负电极。
(3)隔膜的制备：涂布PE/PP隔膜(Gurley值为170-190s/in2.100cc.1.22Kpa)。将聚四氟乙烯共聚物和马来酸酐改性的PVDF按2:1的配比溶解制成澄清溶液。涂布隔膜，涂层厚度为4-6μm，涂层量为2.5-3.5g/m2，最好为3.0g/m2，Gurley值为220-280s/in2.100cc.1.22Kpa。将涂布后的隔膜裁切，然后放入真空烘箱中烘干，真空保存放置。
(4)电池装配：极片卷绕后将卷芯装入铝塑膜中，在一定压力、温度、时间下顶封、侧封。
(5)电池注液：注入电解液，活化，在一定压力、温度和时间下热冷压。压力在5.5-21.5Kgf/cm2，最好在10Kgf/cm2，温度在60-100℃，最好在85-100℃。
制成成品电池的凝胶聚合物电池隔膜与普通商业隔膜形貌对比如图3、图4。
2、凝胶聚合物电池523450P性能：
(1)循环性能：
按以下条件进行0.5C常温循环500次：先将电池按450mA恒流充电，当电压达到4.2V时，变为4.2V恒压充电，直到电流值小于等于9mA，搁置5min。接着以450mA恒流放电，放电电压到3.0V。如此循环500次，测试数据见图5(系列1和系列2表示两只被测试的不同的电池)。从图5的测试数据中可见，0.5C常温循环500次后，电池容量保持率为87％，凝胶聚合物电池表现出了很好的循环寿命。
(2)安全性能：安全性测试均合格。
Figure G2008102174835D00061
(3)凝胶性能：
解剖凝胶聚合物电池：电池卷芯硬度大，壳体内壁残液少，正极活性材料绝大部分粘在隔膜上，与正极集流体剥离。负极和隔膜有明显强度。
二、聚偏二氟乙烯与六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)和马来酸酐改性的PVDF按2:1配比应用：
1、制备凝胶聚合物电池523450P：
(1)正极片制备：活性材料采用钴酸锂(LiCoO2)，加入PVDF和导电剂Super-p，重量比为LiCoO2:PVDF:Super-p＝95:2:3。将PVDF溶解在溶剂N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀成澄清溶液。然后将其他组分都分散在上述澄清溶液中，形成浆料，测粘度为8500mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在厚度为16μm铝箔表面上，烘干后双面涂层厚度为153μm。再用钢辊对辊机将正极片对辊，对辊后正极片厚度为126μm。在亮面刮粉处焊接上转接了镍带的铝带作为正极端，从而制成正电极。
(2)负极片制备：活性材料采用MCMB，重量比为MCMB:PVDF:Super-p＝90:6:4。将粘结剂搅拌均匀溶解在N-甲基吡咯烷酮中，成澄清溶液。再将石墨粉和导电剂分散在以上澄清溶液中，形成浆料，测粘度为4800mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在9μm铜箔表面上，烘干后双面涂层厚度为160μm。再用钢辊对辊机将负极片对辊，对辊后负极片厚度为127μm。在亮面刮粉处焊接上镍带作为负极端，从而制成负电极。
(3)隔膜的制备：涂布PE/PP隔膜(Gurley值为170-190s/in2.100cc.1.22Kpa)。将偏二氟乙烯共聚物和马来酸酐改性的PVDF按2:1的配比溶解制成澄清溶液。涂布隔膜，涂层厚度为4-7μm，涂层量为2.8-3.8g/m2，最好为3.3g/m2，Gurley值为250-305s/in2.100cc.1.22Kpa。将涂布后的隔膜裁切，然后放入真空烘箱中烘干，真空保存放置。
(4)电池装配：极片卷绕后将卷芯装入铝塑膜中，在一定压力、温度、时间下顶封、侧封。
(5)电池注液：注入电解液，活化，在一定压力、温度和时间下热冷压。压力在5.5-21.5Kgf/cm2，最好在10Kgf/cm2，温度在60-100℃，最好在85-100℃。制成成品电池。
2、凝胶聚合物电池523450P性能：
(1)循环性能：
按以下条件进行0.5C常温循环500次：先将电池按450mA恒流充电，当电压达到4.2V时，变为4.2V恒压充电，直到电流值小于等于9mA，搁置5min。接着以450mA恒流放电，放电电压到3.0V。如此循环500次。首次容量为922mAh，0.5C常温循环500次后电池容量保持率为84％。
(2)安全性能测试合格。
(3)解剖凝胶聚合物电池：电池硬度大，少残液，正极集流体大部分粘在隔膜上，负极和隔膜有明显强度。
三、四氟乙烯与六氟丙烯共聚物(PTFE-HFP)和三元氯醋树脂按2：1配比应用：
1、制备凝胶聚合物电池523450P：
(1)正极片制备：活性材料采用钴酸锂LiCoO2，加入PVDF和导电剂Super-p，重量比为LiCoO2:PVDF:Super-p＝95:2:3。将PVDF溶解在溶剂N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀成澄清溶液。然后将其他组分都分散在上述澄清溶液中，形成浆料，测粘度为7600mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在厚度为16μm铝箔表面上，烘干后双面涂层厚度为150μm。再用钢辊对辊机将正极片对辊，对辊后正极片厚度为128μm。在亮面刮粉处焊接上转接了镍带的铝带作为正极端，从而制成正电极。
(2)负极片制备：活性材料采用MCMB，重量比为MCMB:PVDF:Super-p＝90:6:4。将粘结剂搅拌均匀溶解在N-甲基吡咯烷酮中，成澄清溶液。再将石墨粉和导电剂分散在以上澄清溶液中，形成浆料，测粘度为4400mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在9μm铜箔表面上，烘干后双面涂层厚度为163μm。再用钢辊对辊机将负极片对辊，对辊后负极片厚度为124μm。在亮面刮粉处焊接上镍带作为负极端，从而制成负电极。
(3)隔膜的制备：涂布PE/PP隔膜(Gurley值为170-190s/in2.100cc.1.22Kpa)。将聚四氟乙烯共聚物和三元氯醋树脂按2:1的配比溶解制成澄清溶液。涂布隔膜，涂层厚度为3-6μm，涂层量为2.5-3.5g/m2，最好为3.0g/m2，Gurley值为232.4-300.6s/in2.100cc.1.22Kpa。将涂布后的隔膜裁切，然后放入真空烘箱中烘干，真空保存放置。
(4)电池装配：极片卷绕后将卷芯装入铝塑膜中，在一定压力、温度、时间下顶封、侧封。
(5)电池注液：注入电解液，活化，在一定压力、温度和时间下热冷压。压力在5.5-21.5Kgf/cm2，最好在10Kgf/cm2，温度在60-100℃，最好在85-100℃。制成成品电池。
2、凝胶聚合物电池523450P性能：
(1)循环性能：
按以下条件进行0.5C常温循环500次：先将电池按450mA恒流充电，当电压达到4.2V时，变为4.2V恒压充电，直到电流值小于等于9mA，搁置5min。接着以450mA恒流放电，放电电压到3.0V。如此循环500次。首次容量为918mAh，0.5C常温循环500次后电池容量保持率为81％。
(2)安全性能测试合格。
(3)解剖凝胶聚合物电池：电池硬度大，少残液，正极集流体大部分粘在隔膜上，负极和隔膜有明显强度。
四、聚甲基丙烯酸甲酯和马来酸酐改性的PVDF按2：1配比应用：
1、制备凝胶聚合物电池523450P：
(1)正极片制备：活性材料采用钴酸锂(LiCoO2)，加入PVDF和导电剂Super-p，重量比为LiCoO2:PVDF:Super-p＝95:2:3。将PVDF溶解在溶剂N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀成澄清溶液。然后将其他组分都分散在上述澄清溶液中，形成浆料，测粘度为6900mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在厚度为16μm铝箔表面上，烘干后双面涂层厚度为152μm。再用钢辊对辊机将正极片对辊，对辊后正极片厚度为126μm。在亮面刮粉处焊接上转接了镍带的铝带作为正极端，从而制成正电极。
(2)负极片制备：活性材料采用MCMB，重量比为MCMB:PVDF:Super-p＝90:6:4。将粘结剂搅拌均匀溶解在N-甲基吡咯烷酮中，成澄清溶液。再将石墨粉和导电剂分散在以上澄清溶液中，形成浆料，测粘度为5100mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在9μm铜箔表面上，烘干后双面涂层厚度为161μm。再用钢辊对辊机将负极片对辊，对辊后负极片厚度为125μm。在亮面刮粉处焊接上镍带作为负极端，从而制成负电极。
(3)隔膜的制备：涂布PE/PP隔膜(Gurley值为170-190s/in2.100cc.1.22Kpa)。将聚甲基丙烯酸甲酯和马来酸酐改性的PVDF按2:1的配比溶解制成澄清溶液。涂布隔膜，涂层厚度为4-8μm，涂层量为3.0-4.0g/m2，最好为3.5g/m2，Gurley值为261.8-322.4s/in2.100cc.1.22Kpa。将涂布后的隔膜裁切，然后放入真空烘箱中烘干，真空保存放置。
(4)电池装配：极片卷绕后将卷芯装入铝塑膜中，在一定压力、温度、时间下顶封、侧封。
(5)电池注液：注入电解液，活化，在一定压力、温度和时间下热冷压。压力在5.5-21.5Kgf/cm2，最好在10Kgf/cm2，温度在60-100℃，最好在85-100℃。制成成品电池。
2、凝胶聚合物电池523450P性能：
(1)循环性能：
按以下条件进行0.5C常温循环500次：先将电池按450mA恒流充电，当电压达到4.2V时，变为4.2V恒压充电，直到电流值小于等于9mA，搁置5min。接着以450mA恒流放电，放电电压到3.0V。如此循环500次。首次容量为905mAh，0.5C常温循环500次后电池容量保持率为83％。
(2)安全性能测试合格。
(3)解剖凝胶聚合物电池：电池硬度大，少残液，正极集流体大部分粘在隔膜上，负极和隔膜有明显强度。
五、聚氧化乙烯和马来酸酐改性的聚甲基丙烯酸甲酯按2:1配比应用：
1、制备凝胶聚合物电池523450P：
(1)正极片制备：活性材料采用钴酸锂(LiCoO2)，加入PVDF和导电剂Super-p，重量比为LiCoO2:PVDF:Super-p＝95:2:3。将PVDF溶解在溶剂N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀成澄清溶液。然后将其他组分都分散在上述澄清溶液中，形成浆料，测粘度为7600mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在厚度为16μm铝箔表面上，烘干后双面涂层厚度为150μm。再用钢辊对辊机将正极片对辊，对辊后正极片厚度为126μm。在亮面刮粉处焊接上转接了镍带的铝带作为正极端，从而制成正电极。
(2)负极片制备：活性材料采用MCMB，重量比为MCMB:PVDF:Super-p＝90:6:4。将粘结剂搅拌均匀溶解在N-甲基吡咯烷酮中，成澄清溶液。再将石墨粉和导电剂分散在以上澄清溶液中，形成浆料，测粘度为5900mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在9μm铜箔表面上，烘干后双面涂层厚度为163μm。再用钢辊对辊机将负极片对辊，对辊后负极片厚度为124μm。在亮面刮粉处焊接上镍带作为负极端，从而制成负电极。
(3)隔膜的制备：涂布PE/PP隔膜(Gurley值为170-190s/in2.100cc.1.22Kpa)。将聚氧化乙烯和马来酸酐改性的聚甲基丙烯酸甲酯按2：1的配比溶解制成澄清溶液。涂布隔膜，涂层厚度为4-6μm，涂层量为2.5-3.5g/m2，最好为3.0g/m2，Gurley值为230.4-287.5s/in2.100cc.1.22Kpa。将涂布后的隔膜裁切，然后放入真空烘箱中烘干，真空保存放置。
(4)电池装配：极片卷绕后将卷芯装入铝塑膜中，在一定压力、温度、时间下顶封、侧封。
(5)电池注液：注入电解液，活化，在一定压力、温度和时间下热冷压。压力在5.5-21.5Kgf/cm2，最好在10Kgf/cm2，温度在60-100℃，最好在85-100℃。制成成品电池。
2、凝胶聚合物电池523450P性能：
(1)循环性能：
按以下条件进行0.5C常温循环500次：先将电池按450mA恒流充电，当电压达到4.2V时，变为4.2V恒压充电，直到电流值小于等于9mA，搁置5min。接着以450mA恒流放电，放电电压到3.0V。如此循环500次。首次容量为908mAh，0.5C常温循环500次后电池容量保持率为86％。
(2)安全性能测试合格。
(3)解剖凝胶聚合物电池：电池硬度大，少残液，正极集流体大部分粘在隔膜上，负极和隔膜有明显强度。
六、聚氯乙烯和马来酸酐改性的PVDF按2:1配比应用：
1、制备凝胶聚合物电池523450P：
(1)正极片制备：活性材料采用钴酸锂(LiCoO2)，加入PVDF和导电剂Super-p，重量比为LiCoO2:PVDF:Super-p＝95:2:3。将PVDF溶解在溶剂N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀成澄清溶液。然后将其他组分都分散在上述澄清溶液中，形成浆料，测粘度为8000mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在厚度为16μm铝箔表面上，烘干后双面涂层厚度为154μm。再用钢辊对辊机将正极片对辊，对辊后正极片厚度为126μm。在亮面刮粉处焊接上转接了镍带的铝带作为正极端，从而制成正电极。
(2)负极片制备：活性材料采用MCMB，重量比为MCMB:PVDF:Super-p＝90:6:4。将粘结剂搅拌均匀溶解在N-甲基吡咯烷酮中，成澄清溶液。再将石墨粉和导电剂分散在以上澄清溶液中，形成浆料，测粘度为4700mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在9μm铜箔表面上，烘干后双面涂层厚度为160μm。再用钢辊对辊机将负极片对辊，对辊后负极片厚度为124μm。在亮面刮粉处焊接上镍带作为负极端，从而制成负电极。
(3)隔膜的制备：涂布PE/PP隔膜(Gurley值为170-190s/in2.100cc.1.22Kpa)。将聚氯乙烯和马来酸酐改性的PVDF按2:1的配比溶解制成澄清溶液。涂布隔膜，涂层厚度为3-6μm，涂层量为2.5-3.5g/m2，最好为3.0g/m2，Gurley值为227.3-266.1s/in2.100cc.1.22Kpa。将涂布后的隔膜裁切，然后放入真空烘箱中烘干，真空保存放置。
(4)电池装配：极片卷绕后将卷芯装入铝塑膜中，在一定压力、温度、时间下顶封、侧封。
(5)电池注液：注入电解液，活化，在一定压力、温度和时间下热冷压。压力在5.5-21.5Kgf/cm2，最好在10Kgf/cm2，温度在60-100℃，最好在85-100℃。制成成品电池。
2、凝胶聚合物电池523450P性能：
(1)循环性能：
按以下条件进行0.5C常温循环500次：先将电池按450mA恒流充电，当电压达到4.2V时，变为4.2V恒压充电，直到电流值小于等于9mA，搁置5min。接着以450mA恒流放电，放电电压到3.0V。如此循环500次。首次容量为914mAh，0.5C常温循环500次后电池容量保持率为80％。
(2)安全性能测试合格。
(3)解剖凝胶聚合物电池：电池硬度大，少残液，正极集流体大部分粘在隔膜上，负极和隔膜有明显强度。
七、聚丙烯腈和马来酸酐改性的PVDF按2：1配比应用：
1、制备凝胶聚合物电池523450P：
(1)正极片制备：活性材料采用钴酸锂(LiCoO2)，加入PVDF和导电剂Super-p，重量比为LiCoO2:PVDF:Super-p＝95:2:3。将PVDF溶解在溶剂N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀成澄清溶液。然后将其他组分都分散在上述澄清溶液中，形成浆料，测粘度为7700mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在厚度为16μm铝箔表面上，烘干后双面涂层厚度为155μm。再用钢辊对辊机将正极片对辊，对辊后正极片厚度为127μm。在亮面刮粉处焊接上转接了镍带的铝带作为正极端，从而制成正电极。
(2)负极片制备：活性材料采用MCMB，重量比为MCMB:PVDF:Super-p＝90:6:4。将粘结剂搅拌均匀溶解在N-甲基吡咯烷酮中，成澄清溶液。再将石墨粉和导电剂分散在以上澄清溶液中，形成浆料，测粘度为3800mpa·S。在涂布机上均匀地将浆料涂布在9μm铜箔表面上，烘干后双面涂层厚度为162μm。再用钢辊对辊机将负极片对辊，对辊后负极片厚度为124μm。在亮面刮粉处焊接上镍带作为负极端，从而制成负电极。
(3)隔膜的制备：涂布PE/PP隔膜(Gurley值为170-190s/in2.100cc.1.22Kpa)。将聚丙烯腈和马来酸酐改性的PVDF按2:1的配比溶解制成澄清溶液。涂布隔膜，涂层厚度为3-7μm，涂层量为2.5-3.5g/m2，最好为3.0g/m2，Gurley值为234-279.7s/in2.100cc.1.22
Kpa。将涂布后的隔膜裁切，然后放入真空烘箱中烘干，真空保存放置。
(4)电池装配：极片卷绕后将卷芯装入铝塑膜中，在一定压力、温度、时间下顶封、侧封。
(5)电池注液：注入电解液，活化，在一定压力、温度和时间下热冷压。压力在5.5-21.5Kgf/cm2，最好在10Kgf/cm2，温度在60-100℃，最好在85-100℃。制成成品电池。
2、凝胶聚合物电池523450P性能：
(1)循环性能：
按以下条件进行0.5C常温循环500次：先将电池按450mA恒流充电，当电压达到4.2V时，变为4.2V恒压充电，直到电流值小于等于9mA，搁置5min。接着以450mA恒流放电，放电电压到3.0V。如此循环500次。首次容量为920mAh，0.5C常温循环500次后电池容量保持率为80％。
(2)安全性能测试合格。
(3)解剖凝胶聚合物电池：电池硬度大，少残液，正极集流体大部分粘在隔膜上，负极和隔膜有明显强度。

Claims (6)

1.一种凝胶聚合物电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、壳体，其特征在于：隔膜的两侧涂布一层复合型聚合物，复合型聚合物由聚合物1和聚合物2按重量比1∶5～5∶1的比例混合而成，聚合物1为正负极粘结剂的衍生物，聚合物2为具有强极性基团的聚合物；
聚合物1为聚四氟乙烯或其共聚物、聚偏二氟乙烯及其共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈中的一种，共聚物单体为六氟化丙烯或四氟化乙烯中的一种；
聚合物2为酸酐类改性的聚甲基丙烯酸甲酯、酸酐类改性的聚偏二氟乙烯、三元氯醋树脂中的一种。
2.如权利要求1所述的一种凝胶聚合物电池，其特征在于：复合型聚合物由聚合物1和聚合物2按重量比2∶1的比例混合而成。
3.如权利要求1所迷的一种凝胶聚合物电池，其特征在于：电解液的溶剂为环状碳酸酯、线性碳酸酯的一种或多种混合溶剂；电解质为锂盐。
4.一种凝胶聚合物电池制作方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)正极制备；
(2)负极制备；
(3)隔膜制备：在聚丙烯/聚乙烯隔膜两侧涂布一层复合型聚合物，复合型聚合物由聚合物1和聚合物2按重量比1∶5-5∶1的比例混合而成，聚合物1为正负极粘结剂的衍生物，聚合物2为具有强极性基团的聚合物；
聚合物1为聚四氟乙烯或其共聚物、聚偏二氟乙烯及其共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈中的一种，共聚物单体为六氟化丙烯或四氟化乙烯中的一种；
聚合物2为酸酐类改性的聚甲基丙烯酸甲酯、酸酐类改性的聚偏二氟乙烯、三元氯醋树脂中的一种；
(4)封装：将隔膜和正极、负极通过加热加压相复合，而后插置在电池壳体中，将电解液注入壳体中，形成凝胶电解质，封装制成凝胶聚合物电池。
5.如权利要求4所述的一种凝胶聚合物电池制作方法，其特征在 于：复合型聚合物由聚合物1和聚合物2按重量比2∶1的比例混合而成。
6.如权利要求4所述的一种凝胶聚合物电池制作方法，其特征在于：隔膜涂布用复合型聚合物的溶剂为氮-甲基吡咯烷酮、N，N—二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氢呋喃或酮类。 
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