CN102115649A - 高循环寿命的凝胶态聚合物电池及其制造方法 - Google Patents

高循环寿命的凝胶态聚合物电池及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102115649A
CN102115649A CN2009102145004A CN200910214500A CN102115649A CN 102115649 A CN102115649 A CN 102115649A CN 2009102145004 A CN2009102145004 A CN 2009102145004A CN 200910214500 A CN200910214500 A CN 200910214500A CN 102115649 A CN102115649 A CN 102115649A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gel
barrier film
organic gel
polymer battery
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009102145004A
Other languages
English (en)
Inventor
徐延铭
李俊义
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuhai Coslight Battery Co Ltd
Original Assignee
Zhuhai Coslight Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuhai Coslight Battery Co Ltd filed Critical Zhuhai Coslight Battery Co Ltd
Priority to CN2009102145004A priority Critical patent/CN102115649A/zh
Publication of CN102115649A publication Critical patent/CN102115649A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及高循环寿命的凝胶态聚合物电池及其制造方法，包括有机胶，是PVDF的NMP溶液，浓度0.1％～10％，添加有无机亚微米级金属氧化物。凝胶态聚合物电池，包括正极、负极和隔膜，隔膜的两面涂覆有上述有机胶，涂层厚度0.1μm～10μm。凝胶态聚合物电池的制造方法，主要包括隔膜制备：将上述有机胶均匀涂覆在隔膜的两面；聚合：加热引发电解液和有机胶聚合反应，加热温度60～100℃，时间4～6小时。本发明电池的特性：1、高循环寿命：常温或60℃环境温度循环1000次，电池容量保持在80％或70％以上；2、高安全性：电池内部无液态电解液，不会发生爆炸、起火的危险，250℃高温环境中不会发生起火喷射。

Description

高循环寿命的凝胶态聚合物电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种胶态隔膜的制造方法，以及使用该隔膜和水性负极材料制作的凝胶态聚合物电池。
背景技术
随着电子工业、信息技术的快速发展，人们对各类电器电源的要求越来越高。聚合物锂离子电池被用于多种移动便携式设备，例如移动电话、照相机、笔记本电脑、便携式电动工具等。而电池的充电方式也日益多元化，例如使用常规电源充电，备用电源电池充电，使用用电设备上的USB接口进行充电等。
目前，新兴的一种充电技术是使用太阳能对电池进行充电，在这种情况下，电池的充放电环境温度都会达到60℃左右。然而，常规聚合物电池的耐高温性能比较差，在温度达到60℃时长期循环充放电使用电池，会使电池迅速膨胀，并且电池的容量也会随着充放电循环的次数迅速衰减，一般达到100多次电池就无法正常使用。因此在上述情况下，需要一种具有良好耐高温性能的聚合物锂离子电池。
发明内容
本发明的目的是提供一种高安全性、高循环寿命，尤其是在60℃的高温环境下具有良好的循环充放电寿命的凝胶态聚合物电池。
本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：
一种有机胶，所述有机胶是聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液或者丙酮溶液，其浓度是0.1％～10％；
或者是聚氧化乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液或者丙酮溶液，其浓度是0.1％～10％；
所述有机胶的溶液中添加有无机亚微米级金属氧化物，其重量比例是0～50％。
作为本发明的优选技术方案，所述无机亚微米级金属氧化物包括铝氧化物、锆氧化物、硅氧化物、钛氧化物中的一种或几种。
一种凝胶态聚合物电池，包括壳体、正极、负极、隔膜和电解液，所述隔膜的两面均匀涂覆有上述的有机胶，有机胶涂层的厚度是0.1μm～10μm。
作为本发明的优选技术方案，所述隔膜包括聚乙烯微孔隔膜或者聚丙烯微孔隔膜；
或者，所述隔膜是由聚乙烯微孔隔膜和聚丙烯微孔隔膜共同组成的多层隔膜。
作为本发明的优选技术方案，所述正极包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍锰为主体的多元材料、镍钴为主体的多元材料或镍锰钴三元材料中的一种；
或者，所述正极采用上述材料中任意两种或两种以上的混合材料；
所述负极采用人造石墨或者天然石墨。
作为本发明的优选技术方案，所述正极、隔膜和负极依次叠放构成叠片式结构的卷芯，或者采用卷绕方式构成卷绕式结构的卷芯。
一种凝胶态聚合物电池的制造方法，包括下述步骤：
(1)正极制备；
(2)负极制备；
(3)隔膜制备：将上述的有机胶均匀涂覆在隔膜的两面，有机胶涂层的厚度控制在0.1μm～10μm；
(4)封装、化成：将上述正极片、负极片和涂覆有机胶的隔膜制成卷芯后封装在聚合物包装膜中，然后封口、化成；
(5)聚合：化成后通过加热方式引发电解液和隔膜表面的有机胶涂层产生聚合反应，加热的温度范围控制在60～100℃之间，加热时间是4～6小时。
作为本发明的优选技术方案，所述有机胶的涂覆方法包括含浸法、流延法或喷涂法。
作为本发明的优选技术方案，所述电解液的溶剂是碳酸酯，电解质是锂盐。
作为本发明的优选技术方案，所述电解液和有机胶聚合反应后形成多孔聚合物；
所述电池的充放电过程中锂离子的传导通过上述聚合物进行。
本发明的有益效果是：相对于现有技术，本发明的电池具备以下特性：
1)高循环寿命：常温循环1000次，电池容量可以保持在80％以上，60℃环境温度下1000次循环，电池容量可以保持在70％以上；
2)高安全性能：因为电池内部无液态电解液，在滥用情况下亦不会发生爆炸、起火的危险，在250℃的高温环境中亦不会发生起火喷射的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施施和对比例对本发明作进一步说明：
有机胶，是聚偏氟乙烯(PVDF)的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液或者丙酮溶液；或者是聚氧化乙烯(PEO)的N-甲基吡咯烷酮溶液或者丙酮溶液，其浓度是0.1％～10％；有机胶的溶液中添加有无机亚微米级金属氧化物，包括铝氧化物、锆氧化物、硅氧化物、钛氧化物中的一种或几种，其重量比例是0～50％。
凝胶态聚合物电池，包括壳体、正极、负极、隔膜和电解液，所述隔膜的两面均匀涂覆有上述的有机胶，有机胶涂层的厚度是0.1μm～10μm。所述隔膜包括聚乙烯微孔隔膜或者聚丙烯微孔隔膜。或者，所述隔膜是由聚乙烯微孔隔膜和聚丙烯微孔隔膜共同组成的多层隔膜。
所述正极包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍锰为主体的多元材料、镍钴为主体的多元材料或镍锰钴三元材料中的一种；或者，正极采用上述材料中任意两种或两种以上的混合材料。所述负极采用人造石墨或者天然石墨。正极、隔膜和负极依次叠放构成叠片式结构的卷芯，或者采用卷绕方式构成卷绕式结构的卷芯。
凝胶态聚合物电池的制造方法，包括下述步骤：
(1)正极制备；
(2)负极制备；
(3)隔膜制备：将上述的有机胶均匀涂覆在隔膜的两面，有机胶涂层的厚度控制在0.1μm～10μm；本步骤有机胶的涂覆方法包括含浸法、流延法或喷涂法。
(4)封装、化成：将上述正极片、负极片和涂覆有机胶的隔膜制成卷芯后封装在聚合物包装膜中，放入电池壳体内，注入电解液，然后封口、化成；本步骤电解液的溶剂是碳酸酯，电解质是锂盐。
(5)聚合：化成后通过加热方式引发电解液和隔膜表面的有机胶涂层产生聚合反应，加热的温度范围控制在60～100℃之间，加热时间是4～6小时。电解液和有机胶聚合反应后形成多孔聚合物；电池的充放电过程中锂离子的传导通过上述聚合物进行。
本发明电池的全部制作流程主要包括以下步骤：
正负极配料-正负极涂布-正负极烘烤-正负极压光-正负极分切-正负极制片-隔膜涂覆有机胶-正负极卷绕(叠片)-封装-烘烤-注液-化成-高温聚合-真空密封-容量分选-成品。
实施例
本实施例采用的电池型号为603450，容量为1000mAh，采用卷绕式结构。
正极使用钴酸锂，负极使用人造石墨，隔膜使用16μm单层聚乙烯隔膜，有机胶成分为PVDF5％，Al2O310％，溶液使用NMP溶液，有机胶涂层厚度为极片3μm，隔膜3μm，聚合温度70℃，聚合时间4h。
对比例
正极采用钴酸锂，负极使用人造石墨，隔膜使用16μm单层聚乙烯隔膜，常规制作电池。
实施例与对比例的试验结果见下表：
试验结论：本发明的凝胶态聚合物固态电池的容量和内阻与常规电池无异，常温循环寿命1000次剩余容量80％以上，60℃循环寿命可以达到1000次剩余容量70％以上。安全性能测试全部能够通过，并且在外部短路和250℃铁板放置方面优于常规电池。

Claims (10)

1.一种有机胶，其特征是：所述有机胶是聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液或者丙酮溶液，其浓度是0.1％～10％；
或者是聚氧化乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液或者丙酮溶液，其浓度是0.1％～10％；
所述有机胶的溶液中添加有无机亚微米级金属氧化物，其重量比例是0～50％。
2.根据权利要求1所述的有机胶，其特征是：所述无机亚微米级金属氧化物包括铝氧化物、锆氧化物、硅氧化物、钛氧化物中的一种或几种。
3.一种凝胶态聚合物电池，包括壳体、正极、负极、隔膜和电解液，其特征是：所述隔膜的两面均匀涂覆有如权利要求1或2所述的有机胶，有机胶涂层的厚度是0.1μm～10μm。
4.根据权利要求3所述的凝胶态聚合物电池，其特征是：所述隔膜包括聚乙烯微孔隔膜或者聚丙烯微孔隔膜；
或者，所述隔膜是由聚乙烯微孔隔膜和聚丙烯微孔隔膜共同组成的多层隔膜。
5.根据权利要求3所述的凝胶态聚合物电池，其特征是：所述正极包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍锰为主体的多元材料、镍钴为主体的多元材料或镍锰钴三元材料中的一种；
或者，所述正极采用上述材料中任意两种或两种以上的混合材料；
所述负极采用人造石墨或者天然石墨。
6.根据权利要求3所述的凝胶态聚合物电池，其特征是：所述正极、隔膜和负极依次叠放构成叠片式结构的卷芯，或者采用卷绕方式构成卷绕式结构的卷芯。
7.一种凝胶态聚合物电池的制造方法，其特征是包括下述步骤：
(1)正极制备；
(2)负极制备；
(3)隔膜制备：将权利要求1或2所述的有机胶均匀涂覆在隔膜的两面，有机胶涂层的厚度控制在0.1μm～10μm；
(4)封装、化成：将上述正极片、负极片和涂覆有机胶的隔膜制成卷芯后封装在聚合物包装膜中，然后封口、化成；
(5)聚合：化成后通过加热方式引发电解液和隔膜表面的有机胶涂层产生聚合反应，加热的温度范围控制在60～100℃之间，加热时间是4～6小时。
8.根据权利要求7所述的凝胶态聚合物电池的制造方法，其特征是：所述有机胶的涂覆方法包括含浸法、流延法或喷涂法。
9.根据权利要求7所述的凝胶态聚合物电池的制造方法，其特征是：所述电解液的溶剂是碳酸酯，电解质是锂盐。
10.根据权利要求7所述的凝胶态聚合物电池的制造方法，其特征是：所述电解液和有机胶聚合反应后形成多孔聚合物；
所述电池的充放电过程中锂离子的传导通过上述聚合物进行。
CN2009102145004A 2009-12-31 2009-12-31 高循环寿命的凝胶态聚合物电池及其制造方法 Pending CN102115649A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009102145004A CN102115649A (zh) 2009-12-31 2009-12-31 高循环寿命的凝胶态聚合物电池及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009102145004A CN102115649A (zh) 2009-12-31 2009-12-31 高循环寿命的凝胶态聚合物电池及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102115649A true CN102115649A (zh) 2011-07-06

Family

ID=44214577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009102145004A Pending CN102115649A (zh) 2009-12-31 2009-12-31 高循环寿命的凝胶态聚合物电池及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102115649A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104659421A (zh) * 2015-02-12 2015-05-27 芯创力源（北京）科技发展有限公司 凝胶锂电池制造方法
CN108717965A (zh) * 2018-06-01 2018-10-30 江苏清陶能源科技有限公司 一种锂离子电池用功能陶瓷涂层隔膜及其制备方法
CN112599726A (zh) * 2020-12-25 2021-04-02 上海奥威科技开发有限公司 一种凝胶聚合物锂离子电容电池和电极及其制备方法
CN113088221A (zh) * 2021-06-10 2021-07-09 蜂巢能源科技有限公司 一种隔膜胶的制备方法、叠片方法及叠片装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104659421A (zh) * 2015-02-12 2015-05-27 芯创力源（北京）科技发展有限公司 凝胶锂电池制造方法
CN108717965A (zh) * 2018-06-01 2018-10-30 江苏清陶能源科技有限公司 一种锂离子电池用功能陶瓷涂层隔膜及其制备方法
CN108717965B (zh) * 2018-06-01 2020-11-03 江苏清陶能源科技有限公司 一种锂离子电池用功能陶瓷涂层隔膜及其制备方法
CN112599726A (zh) * 2020-12-25 2021-04-02 上海奥威科技开发有限公司 一种凝胶聚合物锂离子电容电池和电极及其制备方法
CN112599726B (zh) * 2020-12-25 2023-05-16 上海奥威科技开发有限公司 一种凝胶聚合物锂离子电容电池及其制备方法
CN113088221A (zh) * 2021-06-10 2021-07-09 蜂巢能源科技有限公司 一种隔膜胶的制备方法、叠片方法及叠片装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108963327B (zh) 一种无机填料复合peo固体电解质材料及制备方法和全固态电池
TW529190B (en) Polymer electrolyte battery and method of producing the same
CN112242560A (zh) 一种固态锂电池及其电极-隔膜层界面改善方法和应用
CN102569881A (zh) 一种锂离子电池
CN111864181A (zh) 预锂化的硅负极及其制备方法和应用
CN101183730A (zh) 一种磷酸铁锂铝壳8安时圆柱电池及其制作工艺
CN101626096B (zh) 一种同时用于低温放电和大电流放电的可充电电池的生产方法
CN104953181B (zh) 一种抑制以钛酸锂为负极的锂离子电池胀气的工艺
WO2022133963A1 (zh) 电池组、电池包、电学装置以及电池组的制造方法及制造设备
CN103050676A (zh) 锂离子动力电池及应用该电池的快速充电电动汽车
WO2022133960A1 (zh) 电池组、电池包、电学装置以及电池组的制造方法及制造设备
TW480758B (en) Lithium ion secondary battery and battery device comprising same
WO2021088718A1 (zh) 二次电池及含有该二次电池的电池模组、电池包、装置
CN101685883A (zh) 一种聚合物锂离子电池的制备方法及电池
CN113078366A (zh) 一种软包装锂离子电池原位补锂及电池制造方法
CN108373902A (zh) 一种固态电池塑料封装材料及其应用
CN102856580B (zh) 一种磷酸铁锂软包电池及其制备方法
CN102115649A (zh) 高循环寿命的凝胶态聚合物电池及其制造方法
CN109585847B (zh) 一种快充型钛酸锂电池及其制备方法
CN102956848B (zh) 一种磷酸铁锂塑料壳体圆柱电池及其制备方法
CN102856582A (zh) 一种锰酸锂铝壳方形电池及制备方法
CN110611120A (zh) 单离子导体聚合物全固态电解质及包含其的锂二次电池
CN113394368B (zh) 极片及电化学装置
CN104425816A (zh) 锂离子电池活性物质、锂离子电池材料及锂离子动力电池
CN111653696A (zh) 一种电池的制备方法及制得的电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20110706