CN102354735A - 软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳及其制备方法，本铝、镍、铜极耳的金属基材厚度在0.3～0.5mm，用两个0.1mm极耳胶复合在基材上。本发明其步骤在于：1)选材：选择铝或镍或铜材作为金属带；2)金属带1按极耳设计图纸尺寸要求进行裁切；3)金属带1打磨；4)金属带1表面前处理；5)根据图纸尺寸，用双面胶将极耳胶2和金属带1固定在PET；6)极耳热压：热压时先将1-5mm的硅胶预热，然后将叠好的极耳放在2片硅胶中，再进行热压；7)压好的极耳取出室温冷却；8)按图纸尺寸裁切掉边角料。本发明与现有技术相比，制作工艺简单，铝塑膜3与极耳密封效果良好，封装效果改善，电池鼓气、漏液现象大大改善。

Description

软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法

技术领域：

本发明涉及一种软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳及其制备方法，本铝、镍、铜极耳的金属基材厚度在0.3～0.5mm，用两个0.1mm极耳胶复合在基材上。

背景技术：

能源和环境是人类社会赖以生存和发展而极为重要的物质基础，世界各国自先后建立在石油、煤炭和天然气等化石燃料基础上的能源体系形成后，极大地推动了人类社会的繁荣、进步和发展；但是，随着当今世界各国所遭遇到的各种不幸灾难事实的惨痛教训和人类科学预测能力的不断提高，全球村民愈来愈感觉到其前进道路上正面临着严峻的两难困境：不可再生的化石燃料将逐渐枯竭，能源危机的风暴愈演演烈；化石燃料的大量开采和使用，造成了环境的严重污染及生态的破坏。因此，世界各国纷纷寻找能源安全的战略措施，大力开发以太阳能、风能、水电、核电等多元化能源体系，并极其重视发展以锂离子电池为动力模块的电动汽车，采用以电代石油，减少二氧化碳的排放，同时又能储存电网低电谷，可谓取得一举三得的收益；

最近中国有关部委指出，中国到2020年国内汽车的保有量将达到2亿辆，届时能源安全和环境污染将出现严重危机，因此，传统燃料汽车的节能减排和新能源汽车的产业化就成为亟待解决的重要课题；

近期由中国科技部牵头的《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》已制定完毕；根据此规划，小型化和汽车电气化是中国汽车未来发展的两大方向，2015年中国电动汽车保有量计划达到100万辆；另外，由中国工信部牵头制定的《节能与新能源汽车发展规划》已经完成；据此规划，今后10年，将投入1000亿扶持资金，中国国内将累计直接增加投资5万亿元......；2020年中国新能源汽车销售目标规模可能是全球第一；

锂离子动力电池的新突破已经使纯电动汽车的生产成本大大降低，性能也有了很大的提高，市场化近在眼前；刻不容缓地推动锂离子动力电池的产业化，带动新能源电动汽车产业化是符合我国国情的战略选择；推广纯电动汽车是中国在激烈的国际竞争中难得的一次历史机遇；锂离子动力电池的产业化将使中国有可能据此在全球新能源产业发展中实现跨越式的发展，并走在世界前列，将可能成为“电动汽车王国”；

对于军工而言，衡量尖端武器性能好坏的重要标志之一是动力装置，例如鱼雷、潜艇、导弹等，而锂离子电池具有非常好的性能，能量密度高，质量轻，可促进武器向灵活、机动的方向发展，可以预言不久，将批量采用锂离子动力电池代替传统的碱性电池和铅酸电池；

动力电池的应用，一般都是通过串并联组合成高电压大电流的电池组。极耳是电池与外界能量传递的载体，常规的锂离子电池正极采用铝极耳、负极采用镍极耳、铜极耳、镀镍铜极耳及铜镀银极耳等。

常规的极耳金属带厚度为0.1mm～0.2mm，这种极耳不适合电池大电流的充放电。大电流充放电时，电流密度过大，导致极耳发热严重，温度过高。充放电时极耳温度过高，对电池存在两个弊病：

1)极耳温度传递到电池内部，造成隔膜收缩，孔隙发生变化，同时电解液在高温下分解，对电池的电性能造成破坏影响；

2)极耳温度传递到封装部位，温度过高时，达到铝塑膜的PP层与极耳胶的熔融温度，使得电池封装失效，电池鼓气或漏液；

解决极耳发热严重的根本办法是增加极耳的截面面积，降低电流密度，但极耳仍存在以下不足：

1)极耳的宽度受电池的外形限制，宽度不能无限扩大；极耳宽度增加后，金属带表面平整度不够，极耳胶与金属带结合力不足，粘结强度不够，易造成电池漏液鼓气；

2)极耳厚度越厚，超过0.2mm时，电池封装时，铝塑膜与极耳金属材料边缘厚度落差大，封装存在“死角”，封装效果差，易造成电池鼓气、漏液等，如图1与图2所示。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是克服目前软包或聚合物锂离子动力电池所存在的不足，而发明的一种软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的，本发明提供了一种锂离子电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，所采用的技术方案是：一种软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，其步骤在于：

1)选材：选择铝或镍或铜材作为金属带；

2)金属带按极耳设计图纸尺寸要求进行裁切；

3)金属带打磨；

4)金属带表面前处理；

5)根据图纸尺寸，用双面胶将极耳胶和金属带固定在PET；

6)极耳热压：热压时先将1-5mm的硅胶预热，然后将叠好的极耳放在2片硅胶中，再进行热压；

7)压好的极耳取出室温冷却；

8)按图纸尺寸裁切掉边角料。

本发明所述步骤1)选择厚度0.3～0.5mm的铝或镍或铜材金属带。

本发明所述步骤2)用400目砂纸打磨所述金属带片表面。所述步骤2)用800目、1000目砂纸抛光金属带。所述步骤2)用1000目砂纸沿着金属带边缘打磨，将边缘打磨成弧形。

本发明所述步骤4)进行铝、镍金属带的处理：①金属带浸入丙酮中，超声波清洗1-2h；②金属带在60℃～90℃下干燥0.5h～2h；③表面处理液的配制：硼酸(H₃BO₃)∶氟化钠(NaF)∶三氧化铬(CrO₃)∶重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)＝1∶2∶8∶2，溶剂为去离子水；④干燥过的金属带在处理液中浸泡，浸泡时间5S～3min；⑤去离子水清洗铜片1次，清洗时间5～30s；重复清洗3次；⑥将处理过的金属带在60℃～90℃下干燥0.5h～2h。

本发明所述的软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，还可以按照所述步骤4)进行铜金属带的处理：①金属带浸入丙酮中，超声波清洗12h；②去离子水清洗，清洗时间5～30S，重复清洗1-3次；③极耳放在稀盐酸中浸泡，浸泡时间20S～10min；④去离子水清洗，清洗时间5～30S，重复清洗3次；⑤金属带在60℃～90℃下干燥0.5h～2h；⑥表面处理液的配制：硼酸(H₃BO₃)∶氟化钠(NaF)∶三氧化铬(CrO₃)∶重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)＝1∶2∶8∶2，溶剂为去离子水；⑦干燥过的金属带在处理液中浸泡，浸泡时间5S～3min；⑧去离子水清洗铜片1次，清洗时间5～30s；重复清洗3次；⑨将处理过的金属带在60℃～90℃下干燥0.5h～2h。

本发明所述步骤5)根据图纸尺寸，用双面胶将0.08mm～0.1mm厚极耳胶和金属带固定在PET。

本发明所述步骤6)极耳热压：①热压机参数设置：温度：140～165℃之间；压强：0.2～0.8Mpa；热压时间：60～180s；②将硅胶放入热压机内预热；③将已制作的半成品极耳放入预热过的硅胶中，放入热压机内进行热压。

10、根据权利要求1所述的软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，其特征在于所述步骤7)热压完后室温冷却8～10分钟。

本发明与现有技术相比，具有的优点和积极效果是：

(1)制作工艺简单；

(2)金属带打磨优点①：将金属带表面氧化层，杂质等抛光，保障金属带表面平整、光滑、无针孔、起泡等；②将金属带边缘抛光成弧形，电池封装时，铝塑膜3与极耳边缘封装效果改善，电池鼓气、漏液现象大大改善；

(3)热压时通过硅胶传热至极耳，使得极耳热压成型时，品质更有保障：(1)硅胶导热性佳，热压时极耳所受温度更均匀；(2)硅胶柔韧性良好，热压时，极耳所受压强更均匀，即使金属带表面不够平整，也能使得极耳胶与金属带紧密贴合在一起，见图3；

(4)本发明极耳在电池封装时，铝塑膜与极耳能紧密贴合封装，不存在死角，可以延长电池的使用寿命，见图4；

附图说明：

图1是现有技术极耳剖面图。

图2是现有技术封装后剖面图。

图3是本发明极耳剖面图。

图4是本发明封装后剖面图。

具体实施方式：

下面对本发明作进一步详细的描述：

一：裁片

按图纸要求，将0.3mm～0.5mm金属材料裁切成规定的尺寸；

二：金属带打磨

1)表面打磨：①用400目砂纸打磨金属片表面，将发黑、发绿的氧化层、杂质等处理掉，②用800目、1000目砂纸抛光铜片，保障金属片表面均匀、光滑，无针孔、气泡等。

2)边缘打磨：用1000目砂纸沿着金属带边缘打磨，将边缘打磨成弧形，如图3；

三：金属带前处理；

1)铝、镍带的处理：

①金属带浸入丙酮中，超声波清洗1～2h；

②去离子水清洗，清洗时间5-30S，重复清洗1～3次；

③金属带在60℃～90℃下干燥0.5h～2h；

④表面处理液的配制：硼酸(H₃BO₃)∶氟化钠(NaF)∶三氧化铬(CrO₃)∶重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)＝1∶2∶8∶2，溶剂为去离子水；

⑤干燥过的金属带在处理液中浸泡，浸泡时间5S～3min；

⑥去离子水清洗铜片1次，清洗时间5～30s；重复清洗3次；

⑦将处理过的金属带在60℃～90℃下干燥0.5h～2h；

2)铜带的处理：

①金属带浸入丙酮中，超声波清洗1～2h；

②去离子水清洗，清洗时间5-30S，重复清洗1～3次；

③极耳放在稀盐酸中浸泡，浸泡时间20S～10min；

④去离子水清洗，清洗时间5～30S，重复清洗3次；

⑤金属带在60℃～90℃下干燥0.5h～2h；

⑥表面处理液的配制：硼酸(H₃BO₃)∶氟化钠(NaF)∶三氧化铬(CrO₃)∶重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)＝1∶2∶8∶2，溶剂为去离子水；

⑦干燥过的金属带在处理液中浸泡，浸泡时间5S～3min；

⑧去离子水清洗铜片1次，清洗时间5～30s；重复清洗3次；

⑨将处理过的金属带在60℃～90℃下干燥0.5h～2h；

四、极耳制作

1)用双面胶将极耳胶和金属带固定在PET上；

2)极耳热压：

①热压机参数设置：

温度：140～165℃之间，

压强：0.2～0.8Mpa，热压时间：60～180s；

②将硅胶放入热压机内预热；

③将已制作的半成品极耳放入预热过的硅胶中，放入热压机内进行热压；

3)冷却：热压完后室温冷却8～10分钟；

4)裁切：依据图纸把其多余部份裁切掉；

尽管对本发明的特征及其优势已经描述了很多，然而可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构想做其他多种相应的改变，而所有这些改变都应属于本发明的权利要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，其特征在于：

1)选材：选择铝、镍、铜、镀镍铜材或镀银铜材作为金属带；

2)金属带按极耳设计图纸尺寸要求进行裁切；

3)金属带打磨；

4)金属带表面前处理；

5)根据图纸尺寸，用双面胶将极耳胶和金属带固定在PET；

6)极耳热压：热压时先将1-5mm的硅胶预热，然后将叠好的极耳放在2片硅胶中，再进行热压；

7)压好的极耳取出室温冷却；

8)按图纸尺寸裁切掉边角料。

2.根据权利要求1所述的软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，其特征在于所述步骤1)选择厚度0.3～0.5mm的铝或镍或铜材金属带。

3.根据权利要求1所述的软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，其特征在于所述步骤2)用400目砂纸打磨所述金属带表面。

4.根据权利要求3所述的软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，其特征在于所述步骤2)用800目、1000目砂纸抛光所述金属带。

5.根据权利要求1或3或4所述的软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，其特征在于所述步骤2)用1000目砂纸沿着金属带边缘打磨，将边缘打磨成弧形。

6.根据权利要求1所述的软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，其特征在于所述步骤4)进行铝、镍金属带的处理：①金属带浸入丙酮中，超声波清洗1-2h；②去离子水清洗，清洗时间5～30S，重复清洗1-3次；③金属带在60℃～90℃下干燥0.5h～2h；④表面处理液的配制(wt％)：硼酸(H₃BO₃)∶氟化钠(NaF)∶三氧化铬(CrO₃)∶重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)＝1∶2∶8∶2，溶剂为去离子水；⑤干燥过的金属带在处理液中浸泡，浸泡时间5S～3min；⑥去离子水清洗金属带1次，清洗时间5～30s；重复清洗3次；⑦将处理过的金属带在60℃～90℃下干燥0.5h～2h。

7.根据权利要求1所述的软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，其特征在于所述步骤4)进行铜金属带的处理：①金属带浸入丙酮中，超声波清洗1-2h；②去离子水清洗，清洗时间5～30S，重复清洗1-3次；③极耳放在稀盐酸中浸泡，浸泡时间20S～10min；④去离子水清洗，清洗时间5～30S，重复清洗3次；⑤金属带在60℃～90℃下干燥0.5h～2h；⑥表面处理液的配制：硼酸(H₃BO₃)∶氟化钠(NaF)∶三氧化铬(CrO₃)∶重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)＝1∶2∶8∶2，溶剂为去离子水；⑦干燥过的金属带在处理液中浸泡，浸泡时间5S～3min；⑧去离子水清洗铜片1次，清洗时间5～30s；重复清洗3次；⑨将处理过的金属带在60℃～90℃下干燥0.5h～2h。

8.根据权利要求1所述的软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，其特征在于所述步骤5)根据图纸尺寸，用双面胶将0.08mm～0.1mm厚极耳胶和金属带固定在PET上。

9.根据权利要求1所述的软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，其特征在于所述步骤6)极耳热压：①热压机参数设置：温度：140～165℃之间；压强：0.2～0.8Mpa；热压时间：60～180s；②将硅胶放入热压机内预热；③将已制作的半成品极耳放入预热过的硅胶中，放入热压机内进行热压。

10.根据权利要求1所述的软包或聚合物锂离子动力电池用铝、镍、铜极耳的制备方法，其特征在于所述步骤7)热压完后室温冷却8～10分钟。

Images