CN106654180A - 电池极片及其制备方法、锂离子电池 - Google Patents

电池极片及其制备方法、锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN106654180A
CN106654180A CN201611245413.1A CN201611245413A CN106654180A CN 106654180 A CN106654180 A CN 106654180A CN 201611245413 A CN201611245413 A CN 201611245413A CN 106654180 A CN106654180 A CN 106654180A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pole piece
light
battery pole
battery
precursor liquid
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
CN201611245413.1A
Other languages
English (en)
Inventor
吴锐
向勇
彭晓丽
贺永云
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.)
Chengdu Interstellar Solid-State Li-Lon Batteries Technology Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Interstellar Solid-State Li-Lon Batteries Technology 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 Chengdu Interstellar Solid-State Li-Lon Batteries Technology Co Ltd filed Critical Chengdu Interstellar Solid-State Li-Lon Batteries Technology Co Ltd
Priority to CN201611245413.1A priority Critical patent/CN106654180A/zh
Publication of CN106654180A publication Critical patent/CN106654180A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/137—Electrodes based on electro-active polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1399—Processes of manufacture of electrodes based on electro-active polymers
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种电池极片及其制备方法、锂离子电池。一种电池极片的制备方法，其包括：提供分切后的预制极片以及光引发聚合物前驱液；将所述光引发聚合物前驱液形成在所述预制极片的边缘处；将预制极片置于光照下，固化所述光引发聚合物前驱液得到边缘具有绝缘膜的电池极片。该绝缘膜能覆盖因切片产生的毛刺，从根本上解决电池极片边缘可能出现短路的问题，有效提高电池极片的安全性能。一种电池极片，所述电池极片包括预制极片以及形成在预制极片边缘的绝缘膜，所述绝缘膜通过光引发聚合物前驱液固化得到，安全性能好。本发明还提供一种锂离子电池，包括上述电池极片，安全性及稳定性好、使用寿命长。

Description

电池极片及其制备方法、锂离子电池
【技术领域】
本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种电池极片及其制备方法、锂离子电池。
【背景技术】
电池技术作为新型能源技术，发展十分迅猛，其中锂离子电池具有体积小、质量轻、能量密度大、对环境污染小等优点，因此锂离子电池已广泛应用于移动电话、笔记本电脑等电子产品中，并成为未来电动汽车用动力电池的首选电源之一。
然而由于锂离子电池的电池极片在分切过程中，在电池极片的边缘会产生毛刺。这些毛刺使得电池极片在后续的堆叠过程中，很容易出现错位短路现象，进而影响锂离子电池的安全性。因此如何有效避免电池极片边缘的短路问题成为亟需解决的一个技术问题。
【发明内容】
为克服现有电池极片边缘会出现短路的技术问题，本发明提供一种电池极片及其制备方法、锂离子电池。
本发明为解决上述技术问题的技术方案是提供一种电池极片的制备方法，其包括：提供分切后的预制极片以及光引发聚合物前驱液；将所述光引发聚合物前驱液形成在所述预制极片的边缘处；将预制极片置于光照下，固化所述光引发聚合物前驱液得到边缘具有绝缘膜的电池极片。
优选地，通过喷涂、刷涂或浸渍涂膜方法将所述光引发聚合物前驱液形成在所述预制极片边缘上。
优选地，所述电池极片的制备方法进一步包括预制极片的制备，所述预制极片的制备包括：提供集流体，在集流体上形成活性材料层；在所述集流体的活性材料层上形成凝胶电解质，得到基材；将基材进行切片得到预制极片。
优选地，所述光引发聚合物前驱液为紫外光引发聚合物前驱液。
优选地，所述光引发聚合物前驱液为油性紫外光引发聚合物前驱液。
优选地，所述光照为紫外光光照，所述紫外光的光照时长为5-60min。
优选地，所述油性紫外光引发聚合物前驱液包括低聚物、活性单体、流平剂和光引发剂；所述油性紫外光引发聚合物前驱液中低聚物的质量百分比为60-75％，活性单体的质量百分比为20-40％，流平剂的质量百分数为0.2-1％，以及光引发剂的质量百分数为2-3％。
优选地，所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯中的一种或几种的组合；所述活性单体为二季戊四醇五丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三乙烯基二醇乙烯基醚中的一种或几种的组合。
本发明还提供一种电池极片，所述电池极片包括预制极片以及形成在预制极片边缘的绝缘膜，所述绝缘膜通过光引发聚合物前驱液固化得到。
本发明还提供一种锂离子电池，包括上述电池极片。
相对于现有技术，本发明所提供的一种电池极片的制备方法，将所述光引发聚合物前驱液形成在所述预制极片的边缘处；将预制极片置于光照下，固化所述光引发聚合物前驱液得到边缘具有绝缘膜的电池极片。该绝缘膜能覆盖因切片产生的毛刺，从根本上解决电池极片边缘可能出现短路的问题，有效提高电池极片的安全性能，从而进一步保证使用该电池极片的锂离子电池的安全性。并且，在所述电池极片的制备方法中，置于光照下即可完成所述固化，操作方便快速。
本发明还提供一种电池极片，该电池极片的边缘形成有绝缘膜，安全性能好。
本发明还提供一种锂离子电池，包括上述电池极片，安全性及稳定性好、使用寿命长。
【附图说明】
图1是本发明电池极片的制备方法的流程示意图。
图2是本发明电池极片的制备方法中步骤S1的流程示意图。
图3是本发明预制极片的结构示意图。
图4是本发明浸渍涂膜装置一种状态下的结构示意图。
图5是本发明浸渍涂膜装置另一状态下的结构示意图。
图6是本发明预制极片在浸渍涂膜过程的变化示意图。
图7是本发明浸渍涂膜装置转位模块及定位模块的结构示意图。
图8是本发明浸渍涂膜装置的结构示意图。
图9是本发明锂离子电池的结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。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。
本发明提供了一种电池极片的制备方法，如图1所示，包括：
步骤S1：提供分切后的预制极片；
步骤S2：提供光引发聚合物前驱液；在此需要说明的是步骤S1和步骤S2可以同时进行，也可以先后进行，并且对于先后顺序无限定；
步骤S3：将所述光引发聚合物前驱液形成在所述预制极片的边缘处；及
步骤S4：将预制极片置于光照下，固化所述光引发聚合物前驱液得到边缘具有绝缘膜的电池极片。
本发明所提供的一种电池极片的制备方法，将所述光引发聚合物前驱液形成在所述预制极片的边缘处；将预制极片置于光照下，固化所述光引发聚合物前驱液得到边缘具有绝缘膜的电池极片。该绝缘膜能覆盖因切片产生的毛刺，从根本上解决电池极片边缘可能出现短路的问题，有效提高电池极片的安全性能，从而进一步保证使用该电池极片的锂离子电池的安全性。并且，在所述电池极片的制备方法中，置于光照下即可完成所述固化，操作方便快速。
其中形成绝缘膜可以是喷涂、刷涂或者是浸渍涂膜等方式，其中优选的是浸渍涂膜，工作效率高。
优选地，请一并参阅图2，电池极片的制备方法进一步包括预制极片的制备，所述预制极片的制备也即步骤S1包括：
步骤S11：提供集流体，在集流体上形成活性材料层；
步骤S12：在所述集流体的活性材料层上形成凝胶电解质，得到基材；
步骤S13：将基材进行切片得到预制极片。
其中，集流体是用于附着活性材料的基体金属，能将活性物质产生的电流汇集起来从而形成较大的电流对外输出，正极极片的集流体一般为铝箔，负极极片的集流体一般为铜箔。活性材料层则是参与充放电的反应，正极极片的活性材料层可以由锰酸锂、钴酸锂或者镍钴锰酸锂等材料制得，负极极片的活性材料层则是一般由石墨制得。凝胶电解质能传递正负极之间的电荷。
本发明所使用的预制极片中电解质使用的是凝胶电解质，相比于液态电解质，凝胶电解质不会漏液并具有电池体系中的隔膜与离子导电的载体双重功能。因此在使用凝胶电解质的锂离子电池的体系中仅存在少量或不存在游离态的溶剂，可以从根本上改善锂离子电池的安全性能。一般来说，在所述集流体相对的两面上形成所述活性材料层，并在其中一个或两个活性材料层上形成凝胶电解质，可以是采用涂覆的方式形成所述活性材料层和凝胶电解质。作为一种选择，活性材料层可仅形成在集流体的一个面上。
请一并参阅图3，分切完成的预制极片10优选为长方形，在预制极片10的一短边上设置极耳11，在所述预制极片10未设置极耳11的三边上形成聚合物前驱液。因此，预制极片10经固化操作后在其边缘处形成绝缘膜12，绝缘膜12的宽度为D，绝缘膜12宽度D太大时，最终得到的电池极片能量密度较低，而绝缘膜12宽度D太小时，无法完全覆盖边缘毛刺。优选的，所述绝缘膜12的宽度D为2-3mm，能保证得到安全性好、能量密度高的电池极片。其中，绝缘膜12的宽度D可以为2.2mm、2.4mm、2.5mm、2.8mm或3mm。优选地，所述绝缘膜12的厚度为2-10μm，在保证覆盖毛刺的同时，不影响电池极片的正常工作。可以理解，所述预制极片10形状不限定于长方形，其可以是正方形，菱形，圆形，类圆形或其他规则或不规则形状等。
进一步的是，所述光引发聚合物前驱液优选为紫外光引发聚合物前驱液，所述光照为紫外光光照，通过紫外光照射所述紫外光引发聚合物前驱液完成所述固化，其固化时间短，效率高，且便于操作。紫外光引发聚合物前驱液包括但不限于油性紫外光引发聚合物前驱液和水性紫外光引发聚合物前驱液，优选为油性紫外光引发聚合物前驱液。油性紫外光引发聚合物前驱液的稳定性好、固化速度快，并且相较于水性紫外光引发聚合物前驱液，油性紫外光引发聚合物前驱液附着力好，对预制极片的集流体或活性物质不会有影响，进而提高所述预制极片或电池极片的稳定性。通过浸渍涂膜后，将完成浸渍涂膜的预制极片置于紫外光下5-60min即可完成浸渍液的固化，也即紫外光的光照时长为5-60min，其中优选的是紫外光的光照时长为5-30min。并且油性紫外光引发聚合物前驱液更为适合浸渍涂膜工艺，能很好的粘附在所述预制极片上，紫外光引发聚合物前驱液消耗少，降低生产成本。
所述油性紫外光引发聚合物前驱液包括低聚物、活性单体、流平剂和光引发剂。所述紫外光引发聚合物前驱液中低聚物的质量百分比为60-75％，活性单体的质量百分比为20-40％，流平剂的质量百分数为0.2-1％，以及光引发剂的质量百分数为2-3％。其中，所述紫外光引发聚合物前驱液中低聚物的质量百分比优选为62％、65％、68％、70％、72％或75％；所述活性单体的质量百分比优选为20％、25％、27％、30％、32％、35％或40％；所述流平剂的质量百分数优选为0.2％、0.4％、0.5％、0.6％、0.8％或1％；所述光引发剂的质量百分数优选为2％、2.2％、2.4％、2.5％、2.6％、2.8％或3％。
在紫外光引发聚合物前驱液中，低聚物为主要成分；活性单体的作用是对粘度较大的低聚物进行稀释，并且能加快紫外光固化的反应速度；流平剂的作用是降低紫外光引发聚合物前驱液的表面张力，提高其流平性和均匀性，使成膜均匀、自然；光引发剂的作用是吸收光能后产生活泼自由基或阳离子，引发或催化所述低聚物和/或活性单体的聚合。通过确定各组分的质量百分数，以得到适合用于对预制极片进行浸渍涂膜的紫外光引发聚合物前驱液，使得最终固化形成的绝缘膜能很好的覆盖因切片产生的毛刺。并且该绝缘膜的附着力好、不易脱落，能进一步提高电池极片的使用寿命。
其中优选的是，所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯中的一种或几种的组合。聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯有着固化速率快、柔性好、耐化学性好的优点，因而能有效减少固化时间，并且保障绝缘膜能很好覆盖毛刺，不受弯折或化学物质的影响。
进一步的是，所述活性单体为二季戊四醇五丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三乙烯基二醇乙烯基醚中的一种或几种的组合。通过选择官能团较多的活性单体，能有效提高固化速度，并且三乙烯基二醇乙烯基醚还能提高绝缘膜的强度。所述光引发剂可以是2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(叔丁基)苯基]-1-丙酮等。所述流平剂可以是丙烯酸类流平剂、有机硅类流平剂或者氟碳化合物类流平剂。
如图4、图5所示，本发明还提供一种浸渍涂膜装置，其用于锂离子电池的预制极片10边缘处的浸渍涂膜，也就是在上述电池极片的制备方法的步骤S3中进行使用。所述浸渍涂膜装置包括转位模块41、定位模块42和储液槽模块43；所述转位模块41与所述定位模块42相连，所述转位模块41能带动所述定位模块42进行转动，从而转动所述预制极片10；所述储液槽模块43包括可移动的储液槽431，所述储液槽431中储存有浸渍液。所述浸渍液为光引发聚合物前驱液，优选地，所述光引发聚合物前驱液为油性紫外光引发聚合物前驱液。通过移动所述储液槽431可使所述预制极片10边缘浸入所述浸渍液中。
利用该浸渍涂膜装置可以很好的完成预制极片10的浸渍涂膜，从而使预制极片10的边缘处形成涂覆区域14，该涂覆区域经固化后即可形成上述的绝缘膜，从而从根本上解决电池极片边缘可能出现短路的问题，有效提高电池极片的安全性能，从而进一步保证使用该电池极片的锂离子电池的安全性。
具体的，请一并参阅图6，对所述浸渍涂膜过程进行进一步说明。首先，如图4所示，所述储液槽431位于预制极片10的下方，移动所述储液槽431，也就是储液槽431沿Y轴正方向，即向上移动，使预制极片10浸入储液槽431的浸渍液中，完成预制极片10一个边的浸渍涂膜后储液槽431回到初始位置，此时预制极片10即如图6中(A)所示，有一个边上形成所述涂覆区域14。利用转位模块41将所述预制极片10进行翻转，如图4中箭头F所示，同样的移动储液槽431完成相对的另一边的浸渍涂膜，此时预制极片10即如图6中(B)所示，有相对的两个边上形成所述涂覆区域14。然后利用转位模块41将所述预制极片10进行转动，即如图4中箭头P所示逆时针旋转90°，如图5所示，然后控制储液槽431移动完成最后一个边的浸渍涂膜即可，完成后即如图6中(C)所示。
进一步的是，所述定位模块42包括定位片421，该定位片421覆盖在所述预制极片10不需要浸渍涂膜的区域上，也即使所述预制极片10需要进行浸渍涂膜的区域暴露在外。因此可保证所述预制极片10的浸渍涂膜的区域范围。优选地，预制极片需要进行浸渍涂膜的区域宽度为4-6mm。如图5中所示，所述预制极片10为长方形，所述定位片421为长方形，所述定位片421的宽度为W1，所述预制极片10的宽度为W2，所述定位片421的宽度W1比预制极片10的宽度W2小4-6mm，也即两边均留下2-3mm的涂膜区域。请一并参阅图7，所述定位模块42包括两个摇臂422，所述每一摇臂422连接一所述定位片421。
如图7中所示，所述转位模块41包括相连的两个转动件，其中一个转动件能带动所述定位模块42进行旋转，也即如图4中箭头P所示方向进行旋转；另一个转动件能带动所述定位模块42进行翻转，也即如图4中箭头F所示方向进行翻转。即如图7中所示，第二转动件412一端与定位模块42相连并独立控制定位模块的翻转，第二转动件412的另一端与第一转动件411相连，第一转动件411带动第二转动件412转动，进而带动定位模块42进行旋转。所述转位模块41还可以包括用于固定转动件的底座。通过设置两个转动件，保证转动的快速性和准确性。在另一些实施例中，所述转位模块包括一个转动件，通过万向转接头或球关节即可控制转动件的转动，即可带动定位模块42完成旋转及翻转动作，结构更为简单。
进一步的是，请一并参阅图8，所述浸渍涂膜装置还包括控制模块44，所述控制模块44与所述转位模块41、储液槽模块43相连，所述控制模块44用于控制转位模块41的翻转和转动以及控制所述储液槽模块43的移动。更好的是，所述控制模块44还包括时间控制单元(图未示)，所述时间控制单元用于控制所述储液槽模块43，即储液槽431的停留时间，这样能控制所述预制极片10浸渍时长，保证浸渍涂膜效果。其中所述储液槽模块43包括储液槽431和移动件432，因此所述控制模块44通过控制移动件432，即可带动储液槽431进行移动。所述移动件432可以是滑块、滚轮等。当然，还可以是所述转位模块41同时控制预制极片10的移动，从而确定所述储液槽431和所述预制极片10的相对位置。
如图8中所示，在浸渍涂膜过程中，所述预制极片10进行翻转和转动，而所处储液槽模块43或者是储液槽431的移动轨迹为o→a→o→b→c→b→o，即相应的使预制极片10的边缘浸入浸渍液即可。由于每一个预制极片10的浸渍涂膜过程相同，即预制极片10的翻转和旋转、储液槽模块43或者是储液槽431的移动轨迹相同，因此可以通过控制模块44进行时间和移动速度的控制即可完成所述预制极片10的浸渍涂膜，更为适合工业化批量生产。
更好的是，所述储液槽431内设有液位传感器(图未示)，所述控制模块44能接收液位传感器的检测信号。这样能随时掌握储液槽431中浸渍液的液位，能随时对浸渍液进行添加。在一些优选的实施例中，所述浸渍涂膜装置还包括浸渍液添加模块(图未示)，所述浸渍液添加模块用于向所述储液槽模块43，即储液槽431中添加所述浸渍液。在浸渍涂膜过程中，浸渍液逐渐消耗，可随时进行添加以保证所述浸涂膜渍装置能连续运作，工作效率高。当然也可以手动添加。优选地，所述浸渍液添加模块能接收所述液位传感器的检测信号；或所述浸渍液添加模块与所述控制模块44相连，利用控制模块44控制所述浸渍液添加模块完成所述浸渍液的添加。这样通过确定所述浸渍液的添加量，保证浸渍液添加的准确度，当然也可以定时添加浸渍液。
如前文中所述，储液槽431内存储的液体为紫外光引发聚合物前驱液，优选的是储液槽431内设有搅拌机构(图未示)，保证液体的混合的均匀度，从而提高浸渍涂膜的效果。其中搅拌机构可以是搅拌轴、桨叶式搅拌器等。可以理解，当紫外光引发聚合物前驱液为油性紫外光引发聚合物前驱液时，增设有搅拌机构的浸渍涂膜装置的效果更好。进一步优选的是，所述控制模块44可以控制搅拌机构的搅拌速度，这样通过控制模块44即可快速准确的调整搅拌速度，保证储液槽内所存储液体的均匀度，提高浸渍涂膜的效果。
本发明还提供一种电池极片，所述电池极片包括预制极片以及形成在预制极片边缘的绝缘膜，所述绝缘膜通过光引发聚合物前驱液固化得到。由于电池极片的边缘处形成有绝缘膜，该绝缘膜能覆盖因切片产生的毛刺，从根本上解决电池极片边缘可能出现短路的问题，因此该电池极片的安全性能好。
所述绝缘膜的宽度太大时，最终得到的电池极片能量密度较低，而绝缘膜宽度太小时，无法完全覆盖边缘毛刺。优选的，所述绝缘膜的宽度为2-3mm，能保证得到安全性好、能量密度高的电池极片。其中，绝缘膜的宽度可以为2.2mm、2.4mm、2.5mm、2.8mm或3mm。优选地，所述绝缘膜的厚度为2-10μm，在保证覆盖毛刺的同时，不影响电池极片的正常工作。
如图8所示，本发明还提供一种锂离子电池20，包括上述的电池极片21。所述电池极片21包括第一电池极片211和第二电池极片212，第一电池极片211为正极片，第二电池极片212为负极片。当所述电池极片21使用的是液态电解质时，在第一电池极片211与第二电池极片212之间设置隔离膜22。而当所述电池极片21使用的是凝胶电解质时，所述第一电池极片211和第二电池极片212可以直接进行叠加，在第一电池极片211与第二电池极片212之间无需设置隔离膜22。由于所述电池极片21具有安全性能好的优点，因此该锂离子电池20安全性及稳定性好、使用寿命长。进一步的是，所述正极片和负极片均为长方形，正极片的长宽尺寸比负极片的长宽尺寸至少小2mm。
为了对本发明中所提供的电池极片以及锂离子电池的效果进行进一步的验证，本发明提供以下实验组与对比组进行测试。
一、电池极片的测试
实验组1
采用本发明所提供电池极片的制备方法制得的电池极片。在进行浸渍涂膜时，浸渍涂膜所形成的绝缘膜宽度为2mm；所使用紫外光引发聚合物前驱液中，各组分的配比如下(质量百分数)：
聚氨酯丙烯酸酯：10％
聚酯丙烯酸酯：25％
环氧丙烯酸酯：35％
二季戊四醇五丙烯酸酯：6％
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯：18％
三乙烯基二醇乙烯基醚：3％
流平剂：0.5％
光引发剂：2.5％
实验组2
本实验组与实验组1的区别在于：
所使用紫外光引发聚合物前驱液中，各组分的配比如下(质量百分数)：
聚氨酯丙烯酸酯：10％
聚酯丙烯酸酯：25％
环氧丙烯酸酯：35％
二季戊四醇五丙烯酸酯：10％
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯：14％
三乙烯基二醇乙烯基醚：3％
流平剂：0.5％
光引发剂：2.5％
实验组3
本实验组与实验组1的区别在于：
所使用紫外光引发聚合物前驱液中，各组分的配比如下(质量百分数)：
聚氨酯丙烯酸酯：10％
聚酯丙烯酸酯：25％
环氧丙烯酸酯：35％
二季戊四醇五丙烯酸酯：4％
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯：12％
三乙烯基二醇乙烯基醚：11％
流平剂：0.5％
光引发剂：2.5％
实验组4
本实验组与实验组1的区别在于：
所使用紫外光引发聚合物前驱液中，各组分的配比如下(质量百分数)：
聚氨酯丙烯酸酯：5％
聚酯丙烯酸酯：15％
环氧丙烯酸酯：50％
二季戊四醇五丙烯酸酯：6％
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯：18％
三乙烯基二醇乙烯基醚：3％
流平剂：0.5％
光引发剂：2.5％
实验组5
本实验组与实验组1的区别在于：
所使用紫外光引发聚合物前驱液中，各组分的配比如下(质量百分数)：
聚氨酯丙烯酸酯：5％
聚酯丙烯酸酯：45％
环氧丙烯酸酯：20％
二季戊四醇五丙烯酸酯：6％
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯：18％
三乙烯基二醇乙烯基醚：3％
流平剂：0.5％
光引发剂：2.5％
实验组6
本实验组与实验组1的区别在于：
所使用紫外光引发聚合物前驱液中，各组分的配比如下(质量百分数)：
环氧丙烯酸酯：70％
二季戊四醇五丙烯酸酯：6％
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯：18％
三乙烯基二醇乙烯基醚：3％
流平剂：0.5％
光引发剂：2.5％
实验组7
本实验组与实验组1的区别在于：
所使用紫外光引发聚合物前驱液中，各组分的配比如下(质量百分数)：
聚酯丙烯酸酯：70％
二季戊四醇五丙烯酸酯：6％
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯：18％
三乙烯基二醇乙烯基醚：3％
流平剂：0.5％
光引发剂：2.5％
对上述实验组1-7得到的电池极片上的绝缘膜进行硬度、附着力以及耐酸性、耐碱性测试。
硬度测试采用涂膜硬度铅笔测定法(国际GB/T 6739-1996)，采用已知硬度标号的铅笔刮划绝缘膜，以铅笔的硬度标号表示绝缘膜的硬度。附着力测试则是使用划格法(GB5210-85)，用百格刀划十字，再用测试胶带拉，观察是否有脱落。耐酸性测试是将电池极片置于5％醋酸中浸泡3min，观察绝缘膜是否有脱落、变色、起皱或气泡现象，如有上述现象则是被侵蚀，如无则是无侵蚀。耐碱性测试是将电池极片置于5％氢氧化钾中浸泡3min，观察绝缘膜是否有脱落、变色、起皱或气泡现象，如有上述现象则是被侵蚀，如无则是无侵蚀。
实验结果如下表：
表1不同实验组电池极片上绝缘膜的硬度等级及附着力等级
如上表结果所示，利用本方法获得电池极片上的绝缘膜附着性、耐酸性和耐碱性好，因此能保证该绝缘膜能很好的覆盖电池极片边缘上的毛刺，从而提高所述电池极片的安全性。而在硬度等级上来说，实验组6最好，实验组1-4次之，实验组5、7较差，可以得出当低聚物为环氧丙烯酸酯时，能得到硬度较高的绝缘膜；而当低聚物相同时，三乙烯基二醇乙烯基醚含量较高时，硬度较好。
二、锂离子电池的测试
实验组8
采用实验组1制得的电池极片组装得到锂离子电池。
实验组9
采用实验组2制得的电池极片组装得到锂离子电池。
实验组10
采用实验组3制得的电池极片组装得到锂离子电池。
实验组11
采用实验组4制得的电池极片组装得到锂离子电池。
实验组12
采用实验组5制得的电池极片组装得到锂离子电池。
实验组13
采用实验组6制得的电池极片组装得到锂离子电池。
实验组14
采用实验组7制得的电池极片组装得到锂离子电池。
对比组
其与实验组8-14的区别在于，该锂离子电池的电池极片未经过浸渍涂膜处理。
对上述实验组8-14以及对比组的锂离子电池进行自放电率及循环测试。
所述自放电率测试为：将锂离子电池充满电，48小时后测试锂离子电池的电池容量记为Q1，再过72小时后测试锂离子电池的电池容量记为Q2，则锂离子电池的自放电率为(Q1-Q2)/Q1。所述循环测试为：将锂离子电池进行45℃循环测试，循环次数为650，分别记录循环前锂离子电池的初始容量Q3及循环后锂离子电池的电池容量Q4，容量保持率为(Q3-Q4)/Q3。进行测试的均为多组样品，实验结果为多组样品的平均值。
实验结果如下表：
表2不同实验组以及对比组的锂离子电池的自放电率和容量保持率
当毛刺较多时会导致自放电率较高。而从上表结果所示，实验组8-14的自放电率和容量保持率明显高于对比组，因而可知利用本方法制得的电池极片制得的锂离子电池自放电率明显降低，并且能提高锂离子电池的容量保护率。
在实验组中，实验组8的效果最好。实验组9、10与实验组8所用的低聚物种类及用量相同，活性单体的各组分用量不同；而实验组11-14与实验组8的活性单体种类及用量相同，低聚物种类及用量不同。因而可知，优选地是，所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯三者的组合。且更好的是，所述聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯与环氧丙烯酸酯之间的质量比为2:5:7。优选地，所述活性单体为二季戊四醇五丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三乙烯基二醇乙烯基醚三者的组合。且更好的是，所述二季戊四醇五丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与三乙烯基二醇乙烯基醚之间的质量比为2:6:1。
与现有技术相比，本发明所提供的一种电池极片的制备方法，将所述光引发聚合物前驱液形成在所述预制极片的边缘处；将预制极片置于光照下，固化所述光引发聚合物前驱液得到边缘具有绝缘膜的电池极片。该绝缘膜能覆盖因切片产生的毛刺，从根本上解决电池极片边缘可能出现短路的问题，有效提高电池极片的安全性能，从而进一步保证使用该电池极片的锂离子电池的安全性。并且，在所述电池极片的制备方法中，置于光照下即可完成所述固化，操作方便快速。
进一步的是，通过喷涂、刷涂或浸渍涂膜方法将所述光引发聚合物前驱液形成在所述预制极片边缘上。其中优选的是浸渍涂膜，工作效率高。
进一步的是，所述电池极片的制备方法进一步包括预制极片的制备，所述预制极片的制备包括：提供集流体，在集流体上形成活性材料层；在所述集流体的活性材料层上形成凝胶电解质，得到基材；将基材进行切片得到预制极片。本发明所使用的预制极片中电解质使用的是凝胶电解质，相比于液态电解质，凝胶电解质不会漏液并具有电池体系中的隔膜与离子导电的载体双重功能。因此在使用凝胶电解质的锂离子电池的体系中仅存在少量或不存在游离态的溶剂，可以从根本上改善锂离子电池的安全性能。
进一步的是，所述聚合物前驱液为紫外光引发聚合物前驱液，固化时间短效率高，且便于操作。其中，更好的是，所述紫外光引发聚合物前驱液为油性紫外光引发聚合物前驱液。油性紫外光引发聚合物前驱液的稳定性好、固化速度快，并且相较于水性紫外光引发聚合物前驱液，油性紫外光引发聚合物前驱液附着力好，对预制极片的集流体或活性物质不会有影响，进而提高所述预制极片或电池极片的稳定性。
进一步的是，所述光照为紫外光光照，所述紫外光的光照时长为5-60min，在保证绝缘膜完全固化的同时，缩短制备所用时间。其中优选的是紫外光的光照时长为5-30min。
进一步的是，所述紫外光引发聚合物前驱液包括低聚物、活性单体、流平剂和光引发剂；所述紫外光引发聚合物前驱液中低聚物的质量百分比为60-75％，活性单体的质量百分比为20-40％，流平剂的质量百分数为0.2-1％，以及光引发剂的质量百分数为2-3％。通过确定各组分的质量百分数，以得到适合用于对预制极片进行浸渍涂膜的紫外光引发聚合物前驱液，使得最终固化形成的绝缘膜能很好的覆盖因切片产生的毛刺。并且该绝缘膜的附着力好、不易脱落，能进一步提高电池极片的使用寿命。
进一步的是，所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯中的一种或几种的组合。聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯有着固化速率快、柔性好、耐化学性好的优点，因而能有效减少固化时间，并且保障绝缘膜能很好覆盖毛刺，不受弯折或化学物质的影响。
进一步的是，所述活性单体为二季戊四醇五丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三乙烯基二醇乙烯基醚中的一种或几种的组合。通过选择官能团较多的活性单体，能有效提高固化速度。
本发明还提供一种电池极片，所述电池极片包括预制极片以及形成在预制极片边缘的绝缘膜，所述绝缘膜通过光引发聚合物前驱液固化得到，安全性能好。
本发明还提供一种锂离子电池，包括上述电池极片，安全性及稳定性好、使用寿命长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池极片的制备方法，其特征在于：包括：提供分切后的预制极片以及光引发聚合物前驱液；
将所述光引发聚合物前驱液形成在所述预制极片的边缘处；
将预制极片置于光照下，固化所述光引发聚合物前驱液得到边缘具有绝缘膜的电池极片。
2.如权利要求1中所述电池极片的制备方法，其特征在于：通过喷涂、刷涂或浸渍涂膜方法将所述光引发聚合物前驱液形成在所述预制极片边缘上。
3.如权利要求1中所述电池极片的制备方法，其特征在于：所述电池极片的制备方法进一步包括预制极片的制备，所述预制极片的制备包括：提供集流体，在集流体上形成活性材料层；在所述集流体的活性材料层上形成凝胶电解质，得到基材；将基材进行切片得到预制极片。
4.如权利要求1-3任一项中所述电池极片的制备方法，其特征在于：所述光引发聚合物前驱液为紫外光引发聚合物前驱液。
5.如权利要求4中所述电池极片的制备方法，其特征在于：所述光引发聚合物前驱液为油性紫外光引发聚合物前驱液。
6.如权利要求4中所述电池极片的制备方法，其特征在于：所述光照为紫外光光照，所述紫外光的光照时长为5-60min。
7.如权利要求5中所述电池极片的制备方法，其特征在于：所述油性紫外光引发聚合物前驱液包括低聚物、活性单体、流平剂和光引发剂；所述油性紫外光引发聚合物前驱液中低聚物的质量百分比为60-75％，活性单体的质量百分比为20-40％，流平剂的质量百分数为0.2-1％，以及光引发剂的质量百分数为2-3％。
8.如权利要求5中所述电池极片的制备方法，其特征在于：所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯中的一种或几种的组合；所述活性单体为二季戊四醇五丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三乙烯基二醇乙烯基醚中的一种或几种的组合。
9.一种电池极片，其特征在于：所述电池极片包括预制极片以及形成在预制极片边缘的绝缘膜，所述绝缘膜通过光引发聚合物前驱液固化得到。
10.一种锂离子电池，其特征在于：包括如权利要求9中所述的电池极片。
CN201611245413.1A 2016-12-29 2016-12-29 电池极片及其制备方法、锂离子电池 Pending CN106654180A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611245413.1A CN106654180A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 电池极片及其制备方法、锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611245413.1A CN106654180A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 电池极片及其制备方法、锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106654180A true CN106654180A (zh) 2017-05-10

Family

ID=58835695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611245413.1A Pending CN106654180A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 电池极片及其制备方法、锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106654180A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110556500A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 比亚迪股份有限公司 锂离子二次电池组件及其制备方法和锂离子二次电池
CN113848489A (zh) * 2021-09-10 2021-12-28 欣旺达电动汽车电池有限公司 电池的短路识别方法、装置及存储介质

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1466787A (zh) * 2000-08-23 2004-01-07 �ӳɹ� 用于燃料电池组件的环氧树脂腈绝缘和密封剂
US20040258990A1 (en) * 2003-06-19 2004-12-23 Mclean Gerard Francis Electrochemical cell with curable liquid electrolyte and method of making
CN101188284A (zh) * 2007-10-15 2008-05-28 春兰(集团)公司 一种提高电池抗短路和微短路能力的方法
CN201340888Y (zh) * 2009-01-08 2009-11-04 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池
CN102005568A (zh) * 2010-10-20 2011-04-06 深圳市豪鹏科技有限公司 电池正极片及其制造方法
CN102122707A (zh) * 2011-01-28 2011-07-13 湖南科力远新能源股份有限公司 电池极片处理的方法
CN102299293A (zh) * 2011-07-22 2011-12-28 深圳市崧鼎科技有限公司 一种电池极片的制造方法及由该方法制造的电池
CN103311550A (zh) * 2012-03-13 2013-09-18 株式会社日立制作所 非水电解质二次电池用电极、非水电解质二次电池及其制造方法
CN104064819A (zh) * 2014-04-15 2014-09-24 超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池底胶光固化工艺
CN105024040A (zh) * 2015-07-21 2015-11-04 成都英诺科技咨询有限公司 一种用于锂电池制造过程中的双面涂布叠片组装工艺及其装置
CN105244470A (zh) * 2015-09-11 2016-01-13 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种高安全锂离子叠片电池正极片及其制备方法
CN105655540A (zh) * 2014-11-12 2016-06-08 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极极片及锂离子电池

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1466787A (zh) * 2000-08-23 2004-01-07 �ӳɹ� 用于燃料电池组件的环氧树脂腈绝缘和密封剂
US20040258990A1 (en) * 2003-06-19 2004-12-23 Mclean Gerard Francis Electrochemical cell with curable liquid electrolyte and method of making
CN101188284A (zh) * 2007-10-15 2008-05-28 春兰(集团)公司 一种提高电池抗短路和微短路能力的方法
CN201340888Y (zh) * 2009-01-08 2009-11-04 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池
CN102005568A (zh) * 2010-10-20 2011-04-06 深圳市豪鹏科技有限公司 电池正极片及其制造方法
CN102122707A (zh) * 2011-01-28 2011-07-13 湖南科力远新能源股份有限公司 电池极片处理的方法
CN102299293A (zh) * 2011-07-22 2011-12-28 深圳市崧鼎科技有限公司 一种电池极片的制造方法及由该方法制造的电池
CN103311550A (zh) * 2012-03-13 2013-09-18 株式会社日立制作所 非水电解质二次电池用电极、非水电解质二次电池及其制造方法
CN104064819A (zh) * 2014-04-15 2014-09-24 超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池底胶光固化工艺
CN105655540A (zh) * 2014-11-12 2016-06-08 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极极片及锂离子电池
CN105024040A (zh) * 2015-07-21 2015-11-04 成都英诺科技咨询有限公司 一种用于锂电池制造过程中的双面涂布叠片组装工艺及其装置
CN105244470A (zh) * 2015-09-11 2016-01-13 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种高安全锂离子叠片电池正极片及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴礼军: "《现代汽车制造技术》", 31 January 2013 *
朱万强: "《涂料基础教程》", 30 June 2012 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110556500A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 比亚迪股份有限公司 锂离子二次电池组件及其制备方法和锂离子二次电池
CN113848489A (zh) * 2021-09-10 2021-12-28 欣旺达电动汽车电池有限公司 电池的短路识别方法、装置及存储介质
CN113848489B (zh) * 2021-09-10 2024-03-19 欣旺达动力科技股份有限公司 电池的短路识别方法、装置及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104916817B (zh) 具有低溶解率的涂敷的金属氧化物颗粒、其制备方法及其在电化学体系中的用途
CN104681797B (zh) 一种硅碳复合负极电极的制备方法、锂离子电池
CN106450327B (zh) 一种辐照提高锂电池聚偏氟乙烯胶黏性能的方法
CN103367799B (zh) 一种全固态聚电解质薄膜及其制备和应用方法
CN105789695B (zh) 一种复合聚合物电解质及其在电池负极保护中的应用
CN108598569B (zh) 一种三维网络凝胶聚合物电解质材料及其制备方法和应用
CN103956458A (zh) 一种锂离子电池复合正极及其制备方法与在全固态电池中的应用
CN111653828B (zh) 一种固态电解质薄膜及其制备方法和固态电池的组装方法
CN102315419B (zh) 电池的制造方法、使用该方法制造的电池、车辆以及电子装置
CN1641921A (zh) 能量器件
CN110148781A (zh) 一种离子液体凝胶电解质、其制备方法和应用
CN204360933U (zh) 超级锂离子电容器
CN102332560A (zh) 电池的制造方法、电池、车辆以及电子设备
CN105304902B (zh) 锂离子电池及其负极极片及制备方法
CN105489841A (zh) 一种用于锂离子电池电极片预掺杂锂的方法
CN105161694A (zh) 一种锂离子电池用硅-碳-石墨烯复合负极的制备方法
CN108365269A (zh) 一种湿法涂覆电解质膜用涂布机的涂覆工艺
CN105119012B (zh) 一种锂离子电池用凝胶聚合物电解质及其制备方法
CN109841836B (zh) 一种凝胶复合锂金属电极及其制备方法和应用
CN102082290A (zh) 一种高电压高比能量锂离子电池及其制备方法
CN106560943A (zh) 硅碳负电极及其制备方法和锂离子电池
CN105932285A (zh) 一种以金属有机框架为模板的锂电池负极材料的制备方法
CN103779570A (zh) 锂离子电池负极片及其制备方法
CN206661574U (zh) 浸渍涂膜装置
CN108373902A (zh) 一种固态电池塑料封装材料及其应用

Legal Events

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

Application publication date: 20170510