CN103022566A - 陶瓷隔膜锂离子电池的隔膜浸润方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷隔膜锂离子电池的隔膜浸润方法，包括以下步骤1）将极组放入铝塑封装袋中，注入电解液后在干燥环境下封装；2）将陶瓷隔膜锂离子电池在40-60度环境下静置24-36小时；3）接着陶瓷隔膜锂离子电池在70-90度环境下静置12-18小时；4）取出并在常温环境下自然冷却至25-35°C；5）将锂离子电池进行聚合操作或活化处理最终得到成品。本发明的锂离子电池经过梯度升温及降温过程，可以令电池内部孔隙结构发生轻微的膨胀及收缩，使正、负极涂层及隔膜孔隙空间中的气体排出，孔隙可以更好的被电解液所占据，使浸润效果提升，净液量提升。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种陶瓷隔膜锂离子电池的隔膜浸润方法。
背景技术
近年来，随着地球资源的衰竭以及社会环保意识的增强，绿色清洁能源已成为储能与能量转化领域的重要方向。化学电源作为基本的能量储备与转化装置已成为生产与生活中必不可少的一部分。在便携式电子设备高速发展的今天，对可充电化学电源的需求更是极具迫切性。较传统的镍镉、铅酸等二次电池来说，锂离子电池具有其高能量密度、长寿命以及对环境无污染等特性，目前已被广泛用作便携式电子设备的动力电源。近年来，我国锂离子电池产业取得了较大发展，产能已跃居全球第三。随着低碳经济的到来，对锂离子动力电池的需求将越来越大。而动力电池面临的最大障碍即为安全问题。
锂离子在大电流条件下，由于电极材料本身性能的限制，易导致金属锂在负极表面沉积，形成大量枝晶。这些枝晶的存在易刺透隔膜，造成电池内部微短路从而引发安全隐患，因而，可以说，电池隔膜对电池安全性有着直接影响，是构建安全性动力电池的关键组件之一。对于目前作为研发热点的高容量电池来说，由于负极采用容量更高但离子导电率更低的非碳或贫碳体系，更易产生金属锂的表面富集，因而对于这类电池来说，隔膜的性能尤为重要。此外，由于高容量的电极材料还存在着体积效应，体积的不断膨胀与收缩本身就易对隔膜的表面及二者之间的界面产生不良影响。可以说，隔膜不仅影响着电池的耐热能力，也影响着电池的容量、循环性能等电化学综合特性。
常见的锂离子电池隔膜主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯单层隔膜(PP)，和PP/PE/PP三层膜。聚合物隔膜质轻，具有良好的电子绝缘性能，其不足是由于聚合物一般熔点较低，在电池发生热滥用的时候，由于电池内部的热积聚易发生变形而使正负极直接接触从而引发短路。
目前有人采用表面涂有三氧化二铝层的陶瓷隔膜以有效提升电池安全性能，但是这种陶瓷隔膜相比传统的PP/PE隔膜来说，电解液对隔膜的浸润效果会下降，导致电解液不能充分浸润隔膜以致电池循环性能下降。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能改善电解液对隔膜浸润效果的陶瓷隔膜锂离子电池的隔膜浸润方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种陶瓷隔膜锂离子电池的隔膜浸润方法，包括以下步骤
1）将极组放入铝塑封装袋中，注入电解液后在干燥环境下封装；
2）将陶瓷隔膜锂离子电池在40-60度环境下静置24-36小时；
3）接着陶瓷隔膜锂离子电池在70-90度环境下静置12-18小时；
4）取出并在常温环境下自然冷却至25-35°C；
5）将锂离子电池进行聚合操作或活化处理最终得到成品。
其中，目前锂离子电池大体上分为两种类型，一种为水溶剂体系，另一种为油性体系，两种体系各占一定比重。聚合操作是油性体系电池的通用工序，活化处理是全部锂离子电池的通用工序，所述的步骤5中可根据锂离子电池的类型采用对应的处理方法。
所述的步骤2中温度为50度，静置时间为30小时。
所述的步骤3中温度为80度，静置时间为16小时。
所述的极组包括正极片和负极片以及陶瓷隔膜，所述的陶瓷隔膜的表面涂有三氧化二铝层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的锂离子电池经过梯度升温及降温过程，可以令电池内部孔隙结构发生轻微的膨胀及收缩，使正、负极涂层及隔膜孔隙空间中的气体排出，孔隙可以更好的被电解液所占据，使浸润效果提升，净液量提升。而更好的浸润效果可以保证电池在聚合过程中聚合效果的一致性，避免出现聚合“弱点”，从而提升循环性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
第一实施例，
1）在干燥条件下，将极组放入铝塑封装袋中注入电解液并在干燥环境下封装，其中，电解液为传统油性体系的电解液，所述的极组包括正极片和负极片以及陶瓷隔膜，所述的陶瓷隔膜的表面涂有三氧化二铝层，具体地说，采用全自动卷绕工艺，将正、负极片和陶瓷隔膜卷成极组，所述的正极片和负极片等均可采用现有的通用材质，在此不再描述；
2）将陶瓷隔膜锂离子电池在40度环境下静置24小时；
3）接着陶瓷隔膜锂离子电池在90度环境下静置12小时；
4）取出并自然冷却至30℃；
5）将锂离子电池进行聚合操作最终得到成品。
第二实施例，
1）在干燥条件下，将极组放入铝塑封装袋中注入电解液并在干燥环境下封装，其中，电解液为传统六氟磷酸锂型电解液，所述的极组包括正极片和负极片以及陶瓷隔膜，所述的陶瓷隔膜的表面涂有三氧化二铝层，具体地说，采用全自动卷绕工艺，将正、负极片和陶瓷隔膜卷成极组，所述的正极片和负极片等均可采用现有的通用材质，在此不再描述；
2）将陶瓷隔膜锂离子电池在60度环境下静置30小时；
3）接着陶瓷隔膜锂离子电池在70度环境下静置16小时；
4）取出并自然冷却至35℃；
5）将锂离子电池进行活化处理最终得到成品。
第三实施例，
1）在干燥条件下，将极组放入铝塑封装袋中注入电解液并在干燥环境下封装，其中，电解液为传统水性体系电解液，所述的极组包括正极片和负极片以及陶瓷隔膜，所述的陶瓷隔膜的表面涂有三氧化二铝层，具体地说，采用全自动卷绕工艺，将正、负极片和陶瓷隔膜卷成极组，所述的正极片和负极片等均可采用现有的通用材质，在此不再描述；
2）将陶瓷隔膜锂离子电池在50度环境下静置36小时；
3）接着陶瓷隔膜锂离子电池在80度环境下静置18小时；
4）取出并自然冷却至25℃；
5）将锂离子电池进行活化处理最终得到成品。
以同一批次的3.5mm*58mm*120mm尺寸的陶瓷隔膜锂离子电池为例，采用六氟磷酸锂型电解液，电池容量为3200mAh，充放电电压范围为3.0V-4.2V，放电电压平台为3.7V。分别采用上述三个实施例方式进行浸润操作与没有进行浸润操作的锂离子电池进行比较，结果如下表所示：
其中：
1、循环测试条件为
充电：0.5C充电至4.2V，0.05C截止
放电：0.5C放电至3.0V
循环温度：25±3℃。
2、净液量为成品电池内部所含电解液的净重。
从结果中表明，应用本发明所示方法浸润的陶瓷隔膜聚合物锂离子电池，相比常规浸润方法，可以有效提升电池净液量，并改善循环容量保持率。
电池经过梯度升温及降温过程，可以令电池内部孔隙结构发生轻微的膨胀及收缩，使正、负极涂层及隔膜孔隙空间中的气体排出，孔隙可以更好的被电解液所占据，使浸润效果提升，净液量提升。而更好的浸润效果可以保证电池在聚合过程中聚合效果的一致性，避免出现聚合“弱点”，从而提升循环性能。
综上所述，本发明的方法可以使电解液充分浸润陶瓷隔膜，确保隔膜空隙中充满电解液，可有效提升电池循环性能，减少电池析锂状况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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 (4)
1.一种陶瓷隔膜锂离子电池的隔膜浸润方法，其特征在于，包括以下步骤，
1）将极组放入铝塑封装袋中，注入电解液后在干燥环境下封装；
2）将陶瓷隔膜锂离子电池在40-60℃环境下静置24-36小时；
3）接着将陶瓷隔膜锂离子电池在70-90℃环境下静置12-18小时；
4）取出并在常温环境下自然冷却至25-35℃；
5）将锂离子电池进行聚合操作或活化处理最终得到成品。
2.如权利要求1所述的陶瓷隔膜锂离子电池的隔膜浸润方法，其特征在于，所述的步骤2中温度为50℃，静置时间为30小时。
3.如权利要求1所述的陶瓷隔膜锂离子电池的隔膜浸润方法，其特征在于，所述的步骤3中温度为80℃，静置时间为16小时。
4.如权利要求1-3任一项所述的陶瓷隔膜锂离子电池的隔膜浸润方法，其特征在于，所述的极组包括正极片和负极片以及陶瓷隔膜，所述的陶瓷隔膜的表面涂有三氧化二铝层。
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