CN101431165A - 一种二次锂离子电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种二次锂离子电池及其制造方法，该电池包括正负极片、隔膜、电解液和封装壳体，正极片正极材料包括正极可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂，三者重量百分比为80％～98％，炭导电剂为0.5％～18.5％，粘结剂为1.5％～19.5％；负极片负极材料包括负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂，三者重量百分比为80％～98％，炭导电剂为0.5％～18.5％，粘结剂为1.5％～19.5％；电解液电解质为不和水发生反应的可溶性锂盐或氢氧化锂，溶剂为水或有机溶剂。该方法包括制作正负极片、隔膜、电解液、电芯并封装入壳体的步骤，本发明降低了二次锂电池的制造难度和生产成本，拓宽了二次锂电池的种类和应用范围。

Description

一种二次锂离子电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，还涉及这种锂离子电池的制造方法，更具体地说，涉及一种二次锂离子电池及其制造方法。

背景技术

现有二次锂离子电池通常是采用碳材料作为负极材料，电池充电时，锂离子不断从正极迁移到负极，使电池内部电势达到额定水平，完成充电，实现电池的多次反复利用。

由于现有二次锂离子电池的负极材料很容易和水发生反应，使得电池对水份非常敏感。为了防止水份渗入电池壳体内部，现有二次锂离子电池的壳体一般采用金属(钢、铝)壳体、塑胶壳体或者铝塑膜壳体进行封装，这些壳体在很大程度上阻止了水份进入电池壳体内部，保护了电池的性能。

现有二次锂离子电池存在如下缺陷：

1、由于需要防止水份渗入电池壳体内部，现有二次锂离子电池对壳体密封的要求很高，从而增加了现有二次锂离子电池的制造难度和生产成本；

2、在电池的实际生产中，电池壳体要做到决对的密封是很困难的，因此现有二次锂离子电池存在壳体不密封，造成水份渗入电池壳体内部，导致电池发生气涨，引起电池失效的现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一在于，提供一种二次锂离子电池，其电极材料不容易和水发生反应，从而解决现有技术存在的上述缺陷。

本发明要解决的技术问题之二在于，提供一种二次锂离子电池的制造方法，实现上述二次锂离子电池的生产制造。

本发明解决其技术问题之一所采用的技术方案是：构造一种二次锂离子电池，包括正负极片、隔膜、电解液和封装壳体，所述正极片包括集流体A、覆盖在集流体A表面的正极材料和与集流体A连接的极耳A，所述负极片包括集流体B、覆盖在集流体B表面的负极材料和与集流体B连接的极耳B，其特征在于：

所述正极材料包括正极可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂，在所述正极可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂的重量百分比中，正极可逆脱嵌锂离子的锂盐为80％～98％，炭导电剂为0.5％～18.5％，粘结剂为1.5％～19.5％；

所述负极材料包括负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂，在所述负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂的重量百分比中，负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合为80％～98％，炭导电剂为0.5％～18.5％，粘结剂为1.5％～19.5％；

所述电解液的电解质为不和水发生反应的可溶性锂盐或氢氧化锂，溶剂为水或有机溶剂。

在本发明的二次锂离子电池中，所述正极可逆脱嵌锂离子的锂盐为磷酸钒锂、磷酸铁锂、磷酸钴锂、磷酸镍锂、锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂、锂钴镍锰氧化物、钒酸锂的其中之一或其组合；

所述负极可逆脱嵌锂离子的锂盐为LiV3O8，LiNb2O5，LiFe5O8，LiMn2O4，Li2Mn4O9的其中之一或其组合；

所述可逆脱嵌锂离子的氧化物为VO2，Fe2O3，MnO2的其中之一或其组合；

所述可逆脱嵌锂离子的硫化物为二硫化亚铁、硫化铜其中之一或其组合；

所述电解质的可溶性锂盐为氯化锂、高氯酸锂、硝酸锂的其中之一或其组合。

在本发明的二次锂离子电池中，所述炭导电剂为导电碳黑、石墨其中之一或其组合，所述粘结剂为聚偏二氟乙烯溶解入有机溶剂制成或为聚四氟乙烯乳液。

在本发明的二次锂离子电池中，所述粘结剂的有机溶剂为N—甲基吡咯烷酮。

在本发明的二次锂离子电池中，所述正极材料的正极可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂的重量百分比为90：4：6，所述负极材料的负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂的重量百分比为90：4：6。

在本发明的二次锂离子电池中，所述封装壳体为铝塑膜制成的袋子、或表面涂覆聚丙烯或聚乙烯薄膜密封层的纸制成的袋子、或聚丙烯或聚乙烯薄膜制成的袋子。

本发明解决其技术问题之二所采用的技术方案是：提供一种二次锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述二次锂离子电池如权利要求1所述，所述方法包括如下步骤：

S1、将可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂按比例配制成正极浆料，将正极浆料涂覆在集流体A的表面上，然后干燥、辊压、分切，焊接极耳A，制成正极片；

将可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂配制成负极浆料，将负极浆料涂覆在集流体B的表面上，然后干燥、辊压、分切，焊接极耳B，制成负极片；

根据正负极片尺寸制备相应尺寸的正负极片隔膜；

将电解质溶于溶剂中，制成电解液；

S2、将正极片、隔膜、负极片依次序层叠，并保持正负极片间不发生短路，然后装入封装壳体中，注入电解液，极耳伸出封装壳体外，密封壳体。

在本发明的二次锂离子电池的制造方法中，所述封装壳体为铝塑膜制成的袋子、或表面涂覆聚丙烯或聚乙烯薄膜密封层的纸制成的袋子、或聚丙烯或聚乙烯薄膜制成的袋子。

实施本发明的二次锂离子电池及其制造方法，与现有技术比较，其有益效果是：

1.由于正负极片采用的正负极材料性质稳定，不与水发生反应，使二次锂离子电池对电池外壳的防水性要求降低，对生产设备和生产环境的湿度要求降低，从而降低了制造难度和生产成本；

2.由于二次锂离子电池对水份不再敏感，因此，对电池的外壳的防水性要求降低，拓宽了二次锂离子电池的种类和应用范围。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明二次锂离子电池的制造方法的流程图。

具体实施方式

本发明二次锂离子电池包括正、负极片、隔膜、电解液和封装壳体，其中：

正极片包括集流体、覆盖在集流体表面(单面或双面)的正极材料和与集流体连接的极耳，正极材料包括正极可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂，在正极可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂的重量百分比中，正极可逆脱嵌锂离子的锂盐为80％～98％，炭导电剂为0.5％～18.5％，粘结剂为1.5％～19.5％，如正极可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂的重量百分比采用90：4：6。其中，正极可逆脱嵌锂离子的锂盐采用(包括但不限于)磷酸钒锂、磷酸铁锂、磷酸钴锂、磷酸镍锂、锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂、锂钴镍锰氧化物、钒酸锂的其中之一或其组合，炭导电剂采用导电碳黑、石墨的其中之一或其组合，粘结剂采用聚偏二氟乙烯溶解入有机溶剂制成、或直接采用聚四氟乙烯乳液，有机溶剂可以采用N—甲基吡咯烷酮，也可以采用其它常用有机溶剂。

负极片包括集流体、覆盖在集流体表面(单面或双面)的负极材料和与集流体连接的极耳，负极材料包括负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂，在负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂的重量百分比中，负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合为80％～98％，炭导电剂为0.5％～18.5％，粘结剂为1.5％～19.5％，如负极材料的负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂的重量百分比为90：4：6。其中，负极可逆脱嵌锂离子的锂盐采用(包括但不限于)LiV3O8，LiNb2O5，LiFe5O8，LiMn2O4，Li2Mn4O9的其中之一或其组合，可逆脱嵌锂离子的氧化物采用(包括但不限于)VO2，Fe2O3，MnO2的其中之一或其组合，可逆脱嵌锂离子的硫化物采用(包括但不限于)二硫化亚铁、硫化铜其中之一或其组合，炭导电剂采用导电碳黑、石墨的其中之一或其组合，粘结剂采用聚偏二氟乙烯溶解入有机溶剂制成、或直接采用聚四氟乙烯乳液，有机溶剂可以采用N—甲基吡咯烷酮，也可以采用其它常用有机溶剂。

电解液的电解质为不和水发生反应的可溶性锂盐或氢氧化锂，溶剂为水或有机溶剂。其中电解质的可溶性锂盐为氯化锂、高氯酸锂、硝酸锂的其中之一或其组合。

封装壳体采用铝塑膜制成的袋子，也可以采用单面或双面涂覆聚丙烯薄膜、聚乙烯或其它材料密封层的纸制成的袋子，也可以采用聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜制成的袋子。

如图1所示，为实现上述二次锂离子电池的制造，本发明二次锂离子电池的制造方法包括如下步骤：

首先，将可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂按比例配制成正极浆料，将正极浆料涂覆在集流体的表面上，然后干燥、辊压、分切，焊接极耳，制成正极片；将可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂配制成负极浆料，将负极浆料涂覆在集流体的表面上，然后干燥、辊压、分切，焊接极耳，制成负极片；

根据正、负极片的尺寸制备具有相应尺寸并保证正负极片可靠绝缘的隔膜；

将电解质溶于溶剂中，制成电解液；

然后，将正极片、隔膜、负极片依次序层叠，并保持正负极片间不发生短路，然后装入封装壳体中，注入电解液，极耳伸出封装壳体外，密封壳体，即得到本发明的二次锂离子电池。

制作中，封装壳体可采用铝塑膜制成的袋子，或表面涂覆聚丙烯薄膜或聚乙烯密薄膜密封层的纸制成的袋子，或采用聚丙烯薄膜或聚乙烯密薄膜制成的袋子。

Claims (8)

1、一种二次锂离子电池，包括正负极片、隔膜、电解液和封装壳体，所述正极片包括集流体A、覆盖在集流体A表面的正极材料和与集流体A连接的极耳A，所述负极片包括集流体B、覆盖在集流体B表面的负极材料和与集流体B连接的极耳B，其特征在于：

所述正极材料包括正极可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂，在所述正极可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂的重量百分比中，正极可逆脱嵌锂离子的锂盐为80％～98％，炭导电剂为0.5％～18.5％，粘结剂为1.5％～19.5％；

所述负极材料包括负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂，在所述负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂的重量百分比中，负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合为80％～98％，炭导电剂为0.5％～18.5％，粘结剂为1.5％～19.5％；

所述电解液的电解质为不和水发生反应的可溶性锂盐或氢氧化锂，溶剂为水或有机溶剂。

2、如权利要求1所述的二次锂离子电池，其特征在于，所述正极可逆脱嵌锂离子的锂盐为磷酸钒锂、磷酸铁锂、磷酸钴锂、磷酸镍锂、锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂、锂钴镍锰氧化物、钒酸锂的其中之一或其组合；

所述负极可逆脱嵌锂离子的锂盐为LiV3O8，LiNb2O5，LiFe5O8，LiMn2O4，Li2Mn4O9的其中之一或其组合；

所述可逆脱嵌锂离子的氧化物为VO2，Fe2O3，MnO2的其中之一或其组合；

所述可逆脱嵌锂离子的硫化物为二硫化亚铁、硫化铜其中之一或其组合；

所述电解质的可溶性锂盐为氯化锂、高氯酸锂、硝酸锂的其中之一或其组合。

3、如权利要求1所述的二次锂离子电池，其特征在于，所述炭导电剂为导电碳黑、石墨其中之一或其组合，所述粘结剂为聚偏二氟乙烯溶解入有机溶剂制成或为聚四氟乙烯乳液。

4、如权利要求3所述的二次锂离子电池，其特征在于，所述粘结剂的有机溶剂为N—甲基吡咯烷酮。

5、如权利要求1至4之一所述的二次锂离子电池，其特征在于，所述正极材料的正极可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂的重量百分比为90：4：6，所述负极材料的负极可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂的重量百分比为90：4：6。

6、如权利要求1至4之一所述的二次锂离子电池，其特征在于，所述封装壳体为铝塑膜制成的袋子、或表面涂覆聚丙烯或聚乙烯薄膜密封层的纸制成的袋子、或聚丙烯或聚乙烯薄膜制成的袋子。

7、一种二次锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述二次锂离子电池如权利要求1所述，所述方法包括如下步骤：

S1、将可逆脱嵌锂离子的锂盐、炭导电剂和粘结剂按比例配制成正极浆料，将正极浆料涂覆在集流体A的表面上，然后干燥、辊压、分切，焊接极耳A，制成正极片；

将可逆脱嵌锂离子的锂盐、可逆脱嵌锂离子的氧化物、可逆脱嵌锂离子的硫化物之一或其组合与炭导电剂和粘结剂配制成负极浆料，将负极浆料涂覆在集流体B的表面上，然后干燥、辊压、分切，焊接极耳B，制成负极片；

根据正负极片尺寸制备相应尺寸的正负极片隔膜；

将电解质溶于溶剂中，制成电解液；

S2、将正极片、隔膜、负极片依次序层叠，并保持正负极片间不发生短路，然后装入封装壳体中，注入电解液，极耳伸出封装壳体外，密封壳体。

8、如权利要求7所述的二次锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述封装壳体为铝塑膜制成的袋子、或表面涂覆聚丙烯或聚乙烯薄膜密封层的纸制成的袋子、或聚丙烯或聚乙烯薄膜制成的袋子。

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