CN101626095A - 一种用于提高锂离子电池安全性的隔膜改性方法 - Google Patents

一种用于提高锂离子电池安全性的隔膜改性方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于提高锂离子电池安全性的隔膜改性方法，该锂离子电池包括有正负极片、隔膜、电解液以及电池外壳，该方法应用于制造锂离子电池的工艺过程中，所述制造锂离子电池的工艺过程包括按顺序依次进行的极组卷绕工艺、极组热压工艺、入壳工艺、周边焊工艺、注液工艺、化成工艺；在所述制造锂离子电池的工艺过程中的极组热压工艺之前，对所述锂离子电池的隔膜进行热处理工艺。本发明公开的用于提高锂离子电池安全性的隔膜改性方法，可以提高锂离子电池隔膜的热稳定性和保证锂离子电池的安全性，还降低了锂离子电池的自放电率，具有成本低、方法简单、便于产业化的优点，有利于提高锂离子电池的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

Description

一种用于提高锂离子电池安全性的隔膜改性方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，特别是涉及一种用于提高锂离子电池安全性的隔膜改性方法。
背景技术
自日本SONY能源公司在20世纪90年代开发出商品化的锂离子电池以来，锂离子电池以其高比能量、高电压、无记忆效应、环保以及寿命长等优点，作为可靠的能源已广泛应用于如移动电话、笔记本电脑及小型电动工具等便携式电子产品中。然而，锂离子电池在滥用条件下(如加热、过充电、短路、挤压等)，会出现着火、爆炸乃至人员受伤等事件。因此，锂离子电池的安全性问题一直制约着高容量锂离子电池的商业化推广。
锂离子电池通常由正负极片、隔膜、电解液以及电池外壳组成，在锂离子电池组成的原材料中，隔膜是重要组成部分之一，起着防止正/负极片发生短路和提供锂离子传输通道的作用，其性能决定了锂离子电池的界面结构和内阻，并直接影响了锂离子电池的电性能与安全性能。
近年来，对隔膜改性来提高电池安全性能的研究日益受到关注。例如在隔膜中掺杂来对隔膜改性(参见申请号为CN200810036262.8的专利申请)、表面涂敷来对隔膜改性(参见申请号为CN200720173307.7的专利申请)等等。
虽然这些措施可以对隔膜的性能有所改善，但是这些方法的工艺过程比较复杂，会大大增加锂离子电池的制造成本，无法满足现阶段锂离子电池的产业化要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于提高锂离子电池安全性的隔膜改性方法，该方法不仅可以提高锂离子电池隔膜的热稳定性和保证锂离子电池的安全性，还可以进一步降低锂离子电池的自放电率，具有成本低、方法简单、便于产业化的优点，有利于提高锂离子电池的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种用于提高锂离子电池安全性的隔膜改性方法，该锂离子电池包括有正负极片、隔膜、电解液以及电池外壳，该方法应用于制造锂离子电池的工艺过程中，所述制造锂离子电池的工艺过程包括按顺序依次进行的极组卷绕工艺、极组热压工艺、入壳工艺、周边焊工艺、注液工艺、化成工艺；
在所述制造锂离子电池的工艺过程中的极组热压工艺之前，对所述锂离子电池的隔膜进行热处理工艺。
优选地，在极组卷绕工艺之前，对隔膜卷整体进行热处理。
优选地，在极组卷绕工艺中对隔膜进行热处理。
优选地，在极组卷绕工艺之后和极组热压工艺之前对对隔膜进行热处理。
优选地，对所述隔膜进行热处理的方式为空气对流热传递或者红外线热辐射。
优选地，对所述隔膜热进行处理工艺时的热处理温度为80～100℃。
优选地，对所述隔膜进行热处理工艺时的热处理温度为85～95℃。
优选地，对所述隔膜进行热处理工艺时所需要的热处理时间为5～120分钟。
优选地，对所述隔膜进行热处理工艺时所需要的热处理时间为20～60分钟。
优选地，对所述隔膜进行热处理工艺时所需要的热处理时间为30分钟。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种用于提高锂离子电池安全性的隔膜改性方法，该方法不仅可以提高锂离子电池隔膜的热稳定性和保证锂离子电池的安全性，还可以进一步降低锂离子电池的自放电率，具有成本低、方法简单、便于产业化的优点，有利于提高锂离子电池的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为应用本发明提供的隔膜改性方法对隔膜进行改性，改性前后的锂离子电池在常温储存15天的自放电对比示意图；
图2为应用本发明提供的隔膜改性方法对隔膜进行改性，改性前后的锂离子电池的模拟内部短路测试曲线的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供了一种用于提高锂离子电池安全性的隔膜改性方法，应用于制造锂离子电池的工艺过程中，该锂离子电池包括有正负极片、隔膜、电解液以及电池外壳，所述制造锂离子电池的工艺过程包括按顺序依次进行的极组卷绕工艺、极组热压工艺、入壳工艺、周边焊工艺、注液工艺、化成工艺。
在本发明中，为了对隔膜进行改性，在所述制造锂离子电池的工艺过程中的极组热压工艺之前，对所述锂离子电池的隔膜进行热处理。
需要说明的是，上述制造锂离子电池的工艺过程可以具体为：
首先进行所述极组卷绕工艺，即用隔膜将正负极片隔开后，对正负极片进行卷绕，形成锂离子电池的电芯极组；
然后进行所述极组热压工艺，通过对正负极片卷绕形成的电芯极组进行热压整形，使得电芯极组容易入壳，不容易受到损伤；
接着进行入壳工艺，即为将正负极片卷绕形成的电芯极组放入到电池壳体中，然后进行周边焊工艺，将电池壳体的周边进行激光焊接，接着进行注液工艺，注入电解液，形成成品电池，最终进行化成工艺，即用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对每一只电池都进行检测，筛选出合格的成品电池，电池待出厂。
需要说明的是，本发明在极组热压工艺之前对隔膜进行热处理的工艺的作用不同于常规电池制造中热压后注液前的烘干工艺，后者主要目的是除去极片吸收的水分，此时隔膜也会受热收缩，鉴于现有工艺是将电池极组热压成型置入壳内，存在有局部阻碍的、不均匀的热收缩。而本发明在极组热压工艺之前对隔膜进行热处理时，隔膜是进行没有阻碍的、均匀的热收缩。
在本发明中，在极组热压工艺之前对所述隔膜进行热处理工艺，具体可以为：在极组卷绕工艺之前，对隔膜卷整体进行热处理；以及可以在极组卷绕工艺中对隔膜进行热处理；此外，还可以在极组卷绕工艺之后和极组热压工艺之前对隔膜进行热处理。
在本发明中，优选为在极组卷绕工艺之后和极组热压工艺之前对所述锂离子电池的隔膜进行热处理。
在本发明中，对所述隔膜进行热处理工艺时的热处理方式可以是空气对流热传递，也可以是红外线热辐射。
在本发明中，对所述隔膜热进行处理工艺时的热处理温度为80～100℃，具体实现上，对所述隔膜进行热处理工艺时的热处理温度优选为85～95℃。
在本发明中，对所述隔膜进行热处理工艺时所需要的热处理时间为5～120分钟，优选为20～60分钟，具体实现上，对所述隔膜进行热处理工艺时所需要的热处理时间最好为30分钟。
实施例1
首先将整卷隔膜置于烘箱中，在90℃的恒温下热处理120min，然后依次经极组卷绕工艺→极组热压工艺→入壳工艺→周边焊工艺→注液工艺→化成工艺，制备获得成品的锂离子电池。
实施例2
首先将正负极片和隔膜进行卷绕，将卷绕后的电芯极组置于烘箱中，在85℃的恒温下热处理20min。然后依次经极组热压工艺→入壳工艺→周边焊工艺→注液工艺→化成工艺，制备获得成品的锂离子电池。
实施例3
首先将正负极片和隔膜进行卷绕，将卷绕后的电芯极组置于烘箱中，在90℃的恒温下热处理30min。然后经极组热压工艺→入壳工艺→周边焊工艺→注液工艺→化成工艺，制备获得成品的锂离子电池。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种用于提高锂离子电池安全性的隔膜改性方法，该方法不仅可以提高锂离子电池隔膜的热稳定性和保证锂离子电池的安全性，还可以进一步降低锂离子电池的自放电率，具有成本低、方法简单、便于产业化的优点，有利于提高锂离子电池的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种用于提高锂离子电池安全性的隔膜改性方法，该锂离子电池包括有正负极片、隔膜、电解液以及电池外壳，其特征在于，该方法应用于制造锂离子电池的工艺过程中，所述制造锂离子电池的工艺过程包括按顺序依次进行的极组卷绕工艺、极组热压工艺、入壳工艺、周边焊工艺、注液工艺、化成工艺；
在所述制造锂离子电池的工艺过程中的极组热压工艺之前，对所述锂离子电池的隔膜进行热处理工艺。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在极组卷绕工艺之前，对隔膜卷整体进行热处理。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在极组卷绕工艺中对隔膜进行热处理。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在极组卷绕工艺之后和极组热压工艺之前对隔膜进行热处理。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述隔膜进行热处理的方式为空气对流热传递或者红外线热辐射。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述隔膜热进行处理工艺时的热处理温度为80～100℃。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述隔膜进行热处理工艺时的热处理温度为85～95℃。
8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述隔膜进行热处理工艺时所需要的热处理时间为5～120分钟。
9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，对所述隔膜进行热处理工艺时所需要的热处理时间为20～60分钟。
10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述隔膜进行热处理工艺时所需要的热处理时间为30分钟。
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