CN104882583A - 一种高性能的锂聚合物电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及本发明提供了一种高性能的锂聚合物电池，其包括正极、负极和隔离膜，正极为铝箔形集电体，正极上涂覆有正极活性物质；负极为铜箔形集电体，负极上涂覆有负极活性物质，正极和负极之间设置有用于使正极与负极绝缘的隔离膜，隔离膜为网状凝胶聚合物结构，且网状结构的厚度为13-25微米，本发明采用网状结构的隔离膜，并且采用三元高钴材料制成的正极活性物质，创新性的采用特殊的正极制备方法及材料，实现了高性能锂聚合物电池的容量要求，改善了电池的温度特性，使得电池有了更好的高温贮存性能以及充放电使用性能，降低了锂聚合物电池的成本，提高了使用寿命，而且有效提高了隔离膜的机械性能和导电性能。

Description

一种高性能的锂聚合物电池
技术领域
本发明涉及锂聚合物电池技术领域，具体为一种高性能的锂聚合物电池。
背景技术
自1991年Sony公司开发的锂离子电池上市以来，锂离子电池以其高比能密度和使用寿命长而受到重视，发展迅速，美国、日本和台湾等国家和地区也重点发展锂聚合物电池。近年来，锂聚合物电池发展迅猛，试图取代镉镍和氢镍电池，采用聚合物作电极和电解质材料的研究开发尤为引人注目。但是，目前的锂聚合物电池的，电池体积较大，电池容量不够，高温储存性能和安全性能较低，放电及充电时温度不能满足要求。
基于以上技术问题，本发明提供了一种高性能的锂聚合物电池，采用网状结构的隔离膜，并且采用三元高钴材料制成的正极活性物质，创新性的采用特殊的正极制备方法及材料，实现了高性能锂聚合物电池的容量要求，而且，改善了电池的温度特性，使得电池有了更好的高温贮存性能以及充放电使用性能，而且，降低了锂聚合物电池的成本，提高了使用寿命，而且有效提高了隔离膜的机械性能和导电性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、合理，成本低，工艺简单，容量大，电池贮存和使用温度显著提高的一种高性能的锂聚合物电池。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高性能的锂聚合物电池，其包括正极、负极和隔离膜，其特征在于，所述正极为铝箔形集电体，所述正极上涂覆有正极活性物质；所述的负极为铜箔形集电体，所述负极上涂覆有负极活性物质，所述正极和所述负极之间设置有用于使所述正极与所述负极绝缘的所述隔离膜，所述隔离膜为网状凝胶聚合物结构，且所述网状结构的厚度为13-25微米。
进一步，作为优选，所述隔离膜为丙烯腈-甲基丙烯酸酯的网状凝胶聚合物结构，且其表面均匀涂覆有一层以聚偏氟乙烯或偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物为主体、并加入少量三氧化二铝的无机物粉末的涂覆层，且所述涂覆层上开设形成有孔隙，所述空隙率为30％-35％。
进一步，作为优选，本发明按一定比例称取丙烯腈、甲基丙烯酸缩乙二醇二酯、增塑剂、一定量的引发剂、纳米二氧化硅和LiClO4，混合均匀后，在氮气气氛下缓慢升温聚合，在35-45℃下经过12h，再升温至60-80℃范围内聚合24h，反应完成后将产物密封保存到干燥器中，得到网状凝胶聚合物结构，然后采用刮刀制成所需厚度要求的膜。
进一步，作为优选，所述丙烯腈、甲基丙烯酸缩乙二醇二酯、增塑剂、引发剂、纳米二氧化硅和LiClO4的质量分数比分别为55％、30％、5％、2％、5％和3％。
进一步，作为优选，所述正极活性物质采用三元高钴材料制成。
进一步，作为优选，所述正极采用采用升华硫和乙炔黑制成，具体制备步骤为，将二者在碾体中充分碾磨使其混合均匀，将混合物转入到小烧杯中，将一定体积的乙腈加入烧杯中，在室温下磁力搅拌24h，得到混合均匀的浆料，将浆料在自制的聚四氟乙烯平底圆盘中浇铸，在室温缓慢挥发溶剂乙腈后得到正极，并将正极在真空80℃下干燥48h，得到正极。
本发明的有益效果在于，本发明提供的一种高性能的锂聚合物电池，采用网状结构的隔离膜，并且采用三元高钴材料制成的正极活性物质，创新性的采用特殊的正极制备方法及材料，实现了高性能锂聚合物电池的容量要求，而且，改善了电池的温度特性，使得电池有了更好的高温贮存性能以及充放电使用性能，而且，降低了锂聚合物电池的成本，提高了使用寿命，而且有效提高了隔离膜的机械性能和导电性能。
附图说明
图1是本发明的一种高性能的锂聚合物电池的结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供一种高性能的锂聚合物电池，其包括正极1、负极4和隔离膜3，正极1为铝箔形集电体，正极1上涂覆有正极活性物质2；负极4为铜箔形集电体，负极4上涂覆有负极活性物质5，正极1和负极4之间设置有用于使正极1与负极4绝缘的隔离膜3，隔离膜3为网状凝胶聚合物结构，且网状结构的厚度为13-25微米。
在本实施例中，隔离膜3为丙烯腈-甲基丙烯酸酯的网状凝胶聚合物结构，且其表面均匀涂覆有一层以聚偏氟乙烯或偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物为主体、并加入少量三氧化二铝的无机物粉末的涂覆层，且涂覆层上开设形成有孔隙，空隙率为30％-35％。
在制备隔离膜时，本发明按一定比例称取丙烯腈、甲基丙烯酸缩乙二醇二酯、增塑剂、一定量的引发剂、纳米二氧化硅和LiClO4，混合均匀后，在氮气气氛下缓慢升温聚合，在35-45℃下经过12h，再升温至60-80℃范围内聚合24h，反应完成后将产物密封保存到干燥器中，得到网状凝胶聚合物结构，然后采用刮刀制成所需厚度要求的膜，其中，丙烯腈、甲基丙烯酸缩乙二醇二酯、增塑剂、引发剂、纳米二氧化硅和LiClO4的质量分数比分别为55％、30％、5％、2％、5％和3％。
另外，正极活性物质采用三元高钴材料制成。正极采用采用升华硫和乙炔黑制成，具体制备步骤为，将二者在碾体中充分碾磨使其混合均匀，将混合物转入到小烧杯中，将一定体积的乙腈加入烧杯中，在室温下磁力搅拌24h，得到混合均匀的浆料，将浆料在自制的聚四氟乙烯平底圆盘中浇铸，在室温缓慢挥发溶剂乙腈后得到正极，并将正极在真空80℃下干燥48h，得到正极。
本发明采用网状结构的隔离膜，并且采用三元高钴材料制成的正极活性物质，创新性的采用特殊的正极制备方法及材料，实现了高性能锂聚合物电池的容量要求，而且，改善了电池的温度特性，使得电池有了更好的高温贮存性能以及充放电使用性能，而且，降低了锂聚合物电池的成本，提高了使用寿命，而且有效提高了隔离膜的机械性能和导电性能。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种高性能的锂聚合物电池，其包括正极、负极和隔离膜，其特征在于，所述正极为铝箔形集电体，所述正极上涂覆有正极活性物质；所述的负极为铜箔形集电体，所述负极上涂覆有负极活性物质，所述正极和所述负极之间设置有用于使所述正极与所述负极绝缘的所述隔离膜，所述隔离膜为网状凝胶聚合物结构，且所述网状结构的厚度为13-25微米。
2.根据权利要求1所述的一种高性能的锂聚合物电池，其特征在于，所述隔离膜为丙烯腈-甲基丙烯酸酯的网状凝胶聚合物结构，且其表面均匀涂覆有一层以聚偏氟乙烯或偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物为主体、并加入少量三氧化二铝的无机物粉末的涂覆层，且所述涂覆层上开设形成有孔隙，所述空隙率为30％-35％。
3.根据权利要求2所述的一种高性能的锂聚合物电池，其特征在于，按一定比例称取丙烯腈、甲基丙烯酸缩乙二醇二酯、增塑剂、一定量的引发剂、纳米二氧化硅和LiClO4，混合均匀后，在氮气气氛下缓慢升温聚合，在35-45℃下经过12h，再升温至60-80℃范围内聚合24h，反应完成后将产物密封保存到干燥器中，得到网状凝胶聚合物结构，然后采用刮刀制成所需厚度要求的膜。
4.根据权利要求3所述的一种高性能的锂聚合物电池，其特征在于，所述丙烯腈、甲基丙烯酸缩乙二醇二酯、增塑剂、引发剂、纳米二氧化硅和LiClO4的质量分数比分别为55％、30％、5％、2％、5％和3％。
5.根据权利要求1所述的一种高性能的锂聚合物电池，其特征在于，所述正极活性物质采用三元高钴材料制成。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种高性能的锂聚合物电池，其特征在于，所述正极采用采用升华硫和乙炔黑制成，具体制备步骤为，将二者在碾体中充分碾磨使其混合均匀，将混合物转入到小烧杯中，将一定体积的乙腈加入烧杯中，在室温下磁力搅拌24h，得到混合均匀的浆料，将浆料在自制的聚四氟乙烯平底圆盘中浇铸，在室温缓慢挥发溶剂乙腈后得到正极，并将正极在真空80℃下干燥48h，得到正极。
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WO2015012375A1 (ja) * 2013-07-24 2015-01-29 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池用正極およびこれを用いた非水電解質二次電池

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