CN103811802B - 一种聚合物锂离子电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚合物锂离子电池的制备方法，包括：(1)将丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的水分散液加入去离子水中；(2)将电池的正负极浸入所述去离子水中，使得所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物附着于电池的正负极上；(3)电池成型后，经过1‑2次温度在50℃‑85℃，时间在30‑240分钟的凝胶化过程，在电池的正负极分别上形成一层凝胶电解质涂层。该方法采用的丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的合成工艺要比于偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物合简单很多，同时成本也低很多，有利于本技术的大量使用。此外，还公开了一种聚合物锂离子电池。

Description

一种聚合物锂离子电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及的是一种聚合物锂离子电池及其制造方法，聚合物锂离子电池广泛应用于手机、数码产品、电动工具、电动汽车等产品上。
背景技术
现有技术主要有三种模式：
第一种模式：将在无水的环境下将凝胶电解液涂覆与电池的正负极上，之后在无水的环境下同隔膜一起卷绕，电池封装成型后在一定的温度和压力下进行凝胶化形成聚合物锂离子电池。
第二种模式：在普通的电解液内添加一定比例的环氧乙烷、环氧丙烷的均聚物或者共聚物，在电池的完成加注电解液后添加一定比例的引发剂，电池成型后在一定的温度和压力下进行凝胶化形成聚合物锂离子电池。
第三种模式：将偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物溶解于丙烯基碳酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸乙基甲酯、丙酮等有机性溶剂中，让后通过喷涂或者浸泡的方式将偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物附着于电池的正负极上，电池成型后在一定的温度和压力下进行凝胶化形成聚合物锂离子电池。
现有技术的缺点：
第一种模式要求电池的整个制造过程是在无水的环境下，同时整个制造过程必须是有设备来完成，且对凝胶电解液的要求极高，要求既能保持较好的电导率和流动性又要保证一定的粘度使其容易涂覆在极片上，因此不论是制造成本还是工艺一般的都很难以实现。
第二种模式由于电解液中添加的环氧乙烷、环氧丙烷的均聚物或者共聚物属于有毒致癌物质，且在运输及保存的过程中要求低于5℃以下，否追发生共聚或均聚反应，提前凝胶化，因此存在比较高的使用成本，一般的很少采用。
第三种模式有采用的是有机溶剂，且采用的是比较容易挥发的溶剂，在使用的过程中存在火灾隐患和污染大气的可能，长期接触这些有机溶剂对人体也会产生危害，因此对其使用工艺要求较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，以提供一种制备时对环境污染少、成本低的电池以及其制备方法。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的水分散液加入去离子水中；
(2)将电池的正负极浸入所述去离子水中，使得所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物附着于电池的正负极上；
(3)电池成型后，经过1-2次温度在50℃--85℃，时间在30-240分钟的凝胶化过程，在电池的正负极分别上形成一层凝胶电解质涂层。
一种聚合物锂离子电池，包括：正极、负极以及位于正负极之间的隔离膜，所述正极与隔离膜之间以及负极与隔离膜之间涂覆有一层作为凝胶电解质层的聚合物。
本发明采取了上述方案以后，由于采用的丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的水分散液，同时采用去离子水作为溶剂，生产过程简单，不会排放对环境的有污染的有毒气体，也没有火灾隐患。采用的丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的合成工艺要比于偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物合简单很多，同时成本也低很多，有利于本技术的大量使用。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，
图1是本发明聚合物锂离子电池的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图1所示，所述聚合物锂离子电池，包括：正极1、负极3以及位于正负极之间的隔离膜2，其中，所述正极与隔离膜之间以及负极与隔离膜之间涂覆有一层作为凝胶电解质层的聚合物，更具体地说，所述正极和负极上分别设有一层作为凝胶电解质层的聚合物。
所述电池正极活性物为其中的一种或二种：LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2或LiFePO4，所述电池负极活性物为其中的一种或二种：天然石墨、人造石墨、硬碳。
并且，所述凝胶电解质涂层厚度在2-5微米。
其中，对本发明的上述产品的制备方法进行说明，具体来说，所述方法主要包括以下的主要步骤：
(1)将丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的水分散液加入去离子水中；
(2)将电池的正负极浸入所述去离子水中，使得所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物附着于电池的正负极上；
(3)电池成型后，经过1-2次温度在50℃--85℃，时间在30-240分钟的凝胶化过程，在电池的正负极分别上形成一层凝胶电解质涂层。
2、根据权利要求1所述的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的重量含量在0.5％-20％。
其中，步骤(2)中，通过喷涂、浸泡或者直接涂覆的方式将所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物附着于电池的正负极上。
其中，步骤(3)中，所述凝胶化过程的工作压力在0.3Mp-0.6Mp。
并且，与上述产品实施例相对应，在步骤(2)中，所述电池正极活性物为其中的一种或二种：LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2或LiFePO4，所述电池负极活性物为其中的一种或二种：天然石墨、人造石墨、硬碳。
并且，所述形成的凝胶电解质涂层厚度在2-5微米。
本技术的方案相对于第三种模式不采用有机溶剂，不存在对人体危害及环境污染的问题，且不用担心火灾隐患；相对于第一种和第二种模式投入小，且对制造过程控制较为简单，但是效果一样。
需要说明的是，对于上述方法实施例而言，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的水分散液加入去离子水中；
(2)将电池的正负极浸入所述去离子水中，使得所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物附着于电池的正负极上；
(3)电池成型后，经过1-2次温度在50℃--85℃，时间在30-240分钟的凝胶化过程，在电池的正负极分别上形成一层凝胶电解质涂层；步骤(1)中，所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的重量含量在0.5％-20％；步骤(2)中，通过喷涂、浸泡或者直接涂覆的方式将所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物附着于电池的正负极上；步骤(3)中，所述凝胶化过程的工作压力在0.3Mp-0.6Mp；步骤(2)中，所述电池正极活性物为其中的一种或二种：LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2或LiFePO4，所述电池负极活性物为其中的一种或二种：天然石墨、人造石墨、硬碳；步骤(3)中，所述形成的凝胶电解质涂层厚度在2-5微米；步骤(1)中，所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的分子量在60万～250万之间。
2.一种聚合物锂离子电池，其特征在于，由权利要求1所述的方法制备而成。
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