CN108682896B - 一种锂电池组装工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池组装工艺，包括如下步骤：(1)电芯制备：将正负极片和隔膜装配在一起，然后卷绕成芯，得到电芯；(2)组装软包电池：将壳体的内表面涂布一层丙烯酸粘胶，将电芯装入壳体内并与丙烯酸粘胶贴合，热固化，然后完成顶封、侧封，形成未注液的软包电池；(3)注液：将电解液注入软包电池内，然后密封，即得到锂电池。本发明采用具有流动性的丙烯酸粘胶对壳体和电芯进行粘合，壳体与电芯之间的丙烯酸粘胶可以通过压力进行厚度的调整，从而避免壳体的鼓胀，生产出来的锂离子电池厚度均一性高，并且由于采用了粘胶固定，锂电池也具有良好的抗摔性。

Description

一种锂电池组装工艺
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池组装工艺。
背景技术
锂电池具有工作温度范围宽，放电电压平稳，自放电率低，使用寿命长等优点，已被广泛应用于各种领域，特别是航天航空、军事、长寿仪器仪表、物流追踪、汽车电子、移动数码产品等领域。近年来，随着科技不断发展，电子设备的功能不断升级，因此对锂电池的制作工艺提出了更高的要求，并已成为电池行业的重点研究方向。
目前，大部分锂电池的电芯和壳体之间没有进行任何固定，电芯和壳体之间容易发生相对位移，抗摔能力差，安全性低，使用寿命短，质量不稳定；因此少部分锂电池采用双面胶带对电芯和壳体进行固定，但是双面胶具有一定的厚度，双面胶的加入容易造成壳体的鼓胀，从而导致生产出来的锂电池厚度不一。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种抗摔、厚度一致性高的锂电池组装工艺。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种锂电池组装工艺，包括如下步骤：
(1)电芯制备：将正负极片和隔膜装配在一起，然后卷绕成芯，得到电芯；
(2)组装软包电池：将壳体的内表面涂布一层丙烯酸粘胶，将电芯装入壳体内并与丙烯酸粘胶贴合，热固化，然后完成顶封、侧封，形成未注液的软包电池；
(3)注液：将电解液注入软包电池内，然后密封，即得到锂电池。
其中，为了使丙烯酸粘胶具有耐电解液腐蚀的特性，所述丙烯酸粘胶包括如下重量份数的原料：
Figure RE-GDA0001788700900000021
本发明通过对丙烯酸单体的选择改善丙烯酸粘胶的交联结构，从而使其具有良好的粘结力和耐电解液腐蚀性；此外，本发明还采用纳米多孔二氧化硅对丙烯酸粘胶进行改性，提高其耐电解液腐蚀性和绝缘性，而纳米多孔二氧化硅的高比表特性利于其与丙烯酸单体的交联结合；本发明还通过松香树脂和萜烯树脂对丙烯酸粘胶的粘度进行优化，从而提高丙烯酸粘胶的粘结力。
其中，所述纳米多孔二氧化硅的粒径为100-130nm，孔容为127.6-154.4cm3/g，具有纳米尺寸效应，并且因为多孔的性质额外增强了绝缘性和隔热性。
其中，所述纳米多孔二氧化硅的制备方法包括如下步骤：
A、将4-8重量份的纳米纤维素加入30-40重量份的体积浓度为92％-98％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
B、往分散液中加入38-48重量份的正硅酸乙酯，使用氨水调节pH至9-10使正硅酸乙酯水解，得到纳米纤维素/二氧化硅微球；
C、将所述纳米纤维素/二氧化硅微球进行煅烧，除去纳米纤维素，即得到纳米多孔二氧化硅。
其中，所述纳米纤维素的直径为40-80nm，长度为1-2μm。控制纳米纤维素的长径和相应的用量配比，可以使所述多孔二氧化硅的粒径达到100-130nm，孔容大道127.6-154.4cm3/g。
其中，所述步骤C中煅烧温度为700-900℃，煅烧时间为1-3h。通过煅烧将纳米纤维素分解为水和碳的氧化物，使二氧化硅形成纳米纤维素残留的通路，从而形成多孔二氧化硅微球；通过控制煅烧温度和时间，可以使纳米纤维素的充分反应，煅烧后的二氧化硅微球的失重率为7.3wt％-11.2wt％。
其中，有机溶剂种类的选择对聚合反应的进行和聚合的程度具有较大的影响，优选地，引发剂可以直接影响丙烯酸单体的聚合反应过程能否顺利进行，也会影响聚合反应速率，优选地，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比1-3：1的比例组成。
其中，所述有机溶剂由甲苯和乙酸乙酯按重量比1-3:1的比例组成。
其中，所述丙烯酸粘胶的制备方法包括如下步骤：将丙烯酸单体、纳米多孔二氧化硅、引发剂和60wt％-80wt％的有机溶剂混合加热至70-90℃，充分反应后降温至35-45℃，加入松香树脂、萜烯树脂和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到丙烯酸粘胶。
本发明的有益效果在于：本发明采用具有流动性的丙烯酸粘胶对壳体和电芯进行粘合，壳体与电芯之间的丙烯酸粘胶可以通过压力进行厚度的调整，从而避免壳体的鼓胀，生产出来的锂离子电池厚度均一性高，并且由于采用了粘胶固定，锂电池也具有良好的抗摔性。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种锂电池组装工艺，包括如下步骤：
(1)电芯制备：将正负极片和隔膜装配在一起，然后卷绕成芯，得到电芯；
(2)组装软包电池：将壳体的内表面涂布一层丙烯酸粘胶，将电芯装入壳体内并与丙烯酸粘胶贴合，热固化，然后完成顶封、侧封，形成未注液的软包电池；
(3)注液：将电解液注入软包电池内，然后密封，即得到锂电池。
其中，所述丙烯酸粘胶包括如下重量份数的原料：
Figure RE-GDA0001788700900000041
其中，所述纳米多孔二氧化硅的粒径为110nm，孔容为154.4cm3/g。
其中，所述纳米多孔二氧化硅的制备方法包括如下步骤：
A、将6重量份的纳米纤维素加入35重量份的体积浓度为95％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
B、往分散液中加入43重量份的正硅酸乙酯，使用氨水调节pH至9.5使正硅酸乙酯水解，得到纳米纤维素/二氧化硅微球；
C、将所述纳米纤维素/二氧化硅微球进行煅烧，除去纳米纤维素，即得到纳米多孔二氧化硅。
其中，所述纳米纤维素的直径为60nm，长度为1.5μm。
其中，所述步骤C中煅烧温度为800℃，煅烧时间为2h。
其中，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比2：1的比例组成。
其中，所述有机溶剂由甲苯和乙酸乙酯按重量比2:1的比例组成。
其中，所述丙烯酸粘胶的制备方法包括如下步骤：将丙烯酸单体、纳米多孔二氧化硅、引发剂和70wt％的有机溶剂混合加热至80℃，充分反应后降温至40℃，加入松香树脂、萜烯树脂和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到丙烯酸粘胶。
实施例2
一种锂电池组装工艺，包括如下步骤：
(1)电芯制备：将正负极片和隔膜装配在一起，然后卷绕成芯，得到电芯；
(2)组装软包电池：将壳体的内表面涂布一层丙烯酸粘胶，将电芯装入壳体内并与丙烯酸粘胶贴合，热固化，然后完成顶封、侧封，形成未注液的软包电池；
(3)注液：将电解液注入软包电池内，然后密封，即得到锂电池。
其中，所述丙烯酸粘胶包括如下重量份数的原料：
Figure RE-GDA0001788700900000051
其中，所述纳米多孔二氧化硅的粒径为130nm，孔容为127.6cm3/g。
其中，所述纳米多孔二氧化硅的制备方法包括如下步骤：
A、将4重量份的纳米纤维素加入30重量份的体积浓度为92％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
B、往分散液中加入38重量份的正硅酸乙酯，使用氨水调节pH至9使正硅酸乙酯水解，得到纳米纤维素/二氧化硅微球；
C、将所述纳米纤维素/二氧化硅微球进行煅烧，除去纳米纤维素，即得到纳米多孔二氧化硅。
其中，所述纳米纤维素的直径为40nm，长度为1μm。
其中，所述步骤C中煅烧温度为700℃，煅烧时间为1h。
其中，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比1：1的比例组成。
其中，所述有机溶剂由甲苯和乙酸乙酯按重量比1:1的比例组成。
其中，所述丙烯酸粘胶的制备方法包括如下步骤：将丙烯酸单体、纳米多孔二氧化硅、引发剂和60wt％的有机溶剂混合加热至70℃，充分反应后降温至35℃，加入松香树脂、萜烯树脂和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到丙烯酸粘胶。
实施例3
一种锂电池组装工艺，包括如下步骤：
(1)电芯制备：将正负极片和隔膜装配在一起，然后卷绕成芯，得到电芯；
(2)组装软包电池：将壳体的内表面涂布一层丙烯酸粘胶，将电芯装入壳体内并与丙烯酸粘胶贴合，热固化，然后完成顶封、侧封，形成未注液的软包电池；
(3)注液：将电解液注入软包电池内，然后密封，即得到锂电池。
其中，所述丙烯酸粘胶包括如下重量份数的原料：
Figure RE-GDA0001788700900000061
Figure RE-GDA0001788700900000071
其中，所述纳米多孔二氧化硅的粒径为115nm，孔容为138.4cm3/g。
其中，所述纳米多孔二氧化硅的制备方法包括如下步骤：
A、将8重量份的纳米纤维素加入40重量份的体积浓度为98％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
B、往分散液中加入48重量份的正硅酸乙酯，使用氨水调节pH至10使正硅酸乙酯水解，得到纳米纤维素/二氧化硅微球；
C、将所述纳米纤维素/二氧化硅微球进行煅烧，除去纳米纤维素，即得到纳米多孔二氧化硅。
其中，所述纳米纤维素的直径为80nm，长度为2μm。
其中，所述步骤C中煅烧温度为900℃，煅烧时间为3h。
其中，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比3：1的比例组成。
其中，所述有机溶剂由甲苯和乙酸乙酯按重量比3:1的比例组成。
其中，所述丙烯酸粘胶的制备方法包括如下步骤：将丙烯酸单体、纳米多孔二氧化硅、引发剂和80wt％的有机溶剂混合加热至90℃，充分反应后降温至45℃，加入松香树脂、萜烯树脂和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到丙烯酸粘胶。
实施例4
一种锂电池组装工艺，包括如下步骤：
(1)电芯制备：将正负极片和隔膜装配在一起，然后卷绕成芯，得到电芯；
(2)组装软包电池：将壳体的内表面涂布一层丙烯酸粘胶，将电芯装入壳体内并与丙烯酸粘胶贴合，热固化，然后完成顶封、侧封，形成未注液的软包电池；
(3)注液：将电解液注入软包电池内，然后密封，即得到锂电池。
其中，所述丙烯酸粘胶包括如下重量份数的原料：
Figure RE-GDA0001788700900000081
其中，所述纳米多孔二氧化硅的粒径为108nm，孔容为138.4cm3/g。
其中，所述纳米多孔二氧化硅的制备方法包括如下步骤：
A、将5重量份的纳米纤维素加入33重量份的体积浓度为94％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
B、往分散液中加入40重量份的正硅酸乙酯，使用氨水调节pH至9.2使正硅酸乙酯水解，得到纳米纤维素/二氧化硅微球；
C、将所述纳米纤维素/二氧化硅微球进行煅烧，除去纳米纤维素，即得到纳米多孔二氧化硅。
其中，所述纳米纤维素的直径为50nm，长度为1.3μm。
其中，所述步骤C中煅烧温度为750℃，煅烧时间为1.5h。
其中，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比1.5：1 的比例组成。
其中，所述有机溶剂由甲苯和乙酸乙酯按重量比1.5:1的比例组成。
其中，所述丙烯酸粘胶的制备方法包括如下步骤：将丙烯酸单体、纳米多孔二氧化硅、引发剂和65wt％的有机溶剂混合加热至75℃，充分反应后降温至38℃，加入松香树脂、萜烯树脂和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到丙烯酸粘胶。
实施例5
一种锂电池组装工艺，包括如下步骤：
(1)电芯制备：将正负极片和隔膜装配在一起，然后卷绕成芯，得到电芯；
(2)组装软包电池：将壳体的内表面涂布一层丙烯酸粘胶，将电芯装入壳体内并与丙烯酸粘胶贴合，热固化，然后完成顶封、侧封，形成未注液的软包电池；
(3)注液：将电解液注入软包电池内，然后密封，即得到锂电池。
其中，所述丙烯酸粘胶包括如下重量份数的原料：
Figure RE-GDA0001788700900000091
其中，所述纳米多孔二氧化硅的粒径为112nm，孔容为141.7cm3/g。
其中，所述纳米多孔二氧化硅的制备方法包括如下步骤：
A、将7重量份的纳米纤维素加入38重量份的体积浓度为96％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
B、往分散液中加入45重量份的正硅酸乙酯，使用氨水调节pH至9.7使正硅酸乙酯水解，得到纳米纤维素/二氧化硅微球；
C、将所述纳米纤维素/二氧化硅微球进行煅烧，除去纳米纤维素，即得到纳米多孔二氧化硅。
其中，所述纳米纤维素的直径为70nm，长度为1.8μm。
其中，所述步骤C中煅烧温度为850℃，煅烧时间为2.5h。
其中，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比2.5：1 的比例组成。
其中，所述有机溶剂由甲苯和乙酸乙酯按重量比2.5:1的比例组成。
其中，所述丙烯酸粘胶的制备方法包括如下步骤：将丙烯酸单体、纳米多孔二氧化硅、引发剂和75wt％的有机溶剂混合加热至85℃，充分反应后降温至43℃，加入松香树脂、萜烯树脂和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到丙烯酸粘胶。
对比例1
一种丙烯酸粘胶，包括如下重量份数的原料：
Figure RE-GDA0001788700900000101
Figure RE-GDA0001788700900000111
所述引发剂、有机溶剂以及制备方法与实施例1相同。
将实施例1-5和对比例1的丙烯酸粘胶涂覆与PET带上形成胶带，并对胶带进行性能测试。测试指标以及相应测试条件如下：
①常规粘着力。测试方法如下：测试温度为23±2℃，相对湿度为60-70％，将宽幅为20mm胶带用轻微指压将胶条贴于清洁的铝板上，用2kg的压辊以 10m/min的速度来回压3次，放置20min或24h，然后以300m/min的剥离速度和 180°的剥离角度对胶带进行剥离，记录剥离力并计算平均值。
②电解液粘着力。测试方法如下：测试温度为23±2℃，相对湿度为60-70％，将宽幅为20mm胶带用轻微指压将胶条贴于清洁的铝板上，用2kg的压辊以 10m/min的速度来回压3次，放置24h，将铝板浸泡在电解液内10min，然后以 300m/min的剥离速度和180°的剥离角度对胶带进行剥离，记录剥离力并计算平均值。
③常规保持力。测试方法如下：测试温度为23±2℃，相对湿度为60-70％，将胶带用轻微指压将胶条贴于清洁的铝板上，贴合面积为20mmX20mm，并用2kg 的压辊以10m/min的速度来回压3次，放置20min，将铝板竖直，胶带的最下端挂上1kg的砝码，荷重1h，记录砝码的下落距离。
④电解液保持力。测试方法如下：测试温度为23±2℃，相对湿度为60-70％，将胶带用轻微指压将胶条贴于清洁的铝板上，贴合面积为20mmX20mm，并用2kg 的压辊以10m/min的速度来回压3次，放置20min，将铝板浸泡在电解液内10min，将铝板竖直，胶带的最下端挂上1kg的砝码，荷重1h，记录砝码的下落距离。
Figure RE-GDA0001788700900000112
Figure RE-GDA0001788700900000121
由上表可知，本发明的胶带具有良好的粘着力，并且粘着力持久，由实施例1和对比例1的对比可知，纳米多孔二氧化硅的加入虽然对常规粘着力造成了下降，但是同时大大地提高了胶带的耐电解液腐蚀性，本发明的丙烯酸粘胶适用于锂电池的包装领域上，工业价值极高。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种锂电池组装工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)电芯制备：将正负极片和隔膜装配在一起，然后卷绕成芯，得到电芯；
(2)组装软包电池：将壳体的内表面涂布一层丙烯酸粘胶，将电芯装入壳体内并与丙烯酸粘胶贴合，热固化，然后完成顶封、侧封，形成未注液的软包电池；
(3)注液：将电解液注入软包电池内，然后密封，即得到锂电池；
所述丙烯酸粘胶包括如下重量份数的原料：
Figure FDA0002268201370000011
所述纳米多孔二氧化硅的制备方法包括如下步骤：
A、将4-8重量份的纳米纤维素加入30-40重量份的体积浓度为92％-98％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
B、往分散液中加入38-48重量份的正硅酸乙酯，使用氨水调节pH至9-10使正硅酸乙酯水解，得到纳米纤维素/二氧化硅微球；
C、将所述纳米纤维素/二氧化硅微球进行煅烧，除去纳米纤维素，即得到纳米多孔二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述纳米多孔二氧化硅的粒径为100-130nm，孔容为127.6-154.4cm3/g。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述纳米纤维素的直径为40-80nm，长度为1-2μm。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述步骤C中煅烧温度为700-900℃，煅烧时间为1-3h。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比1-3：1的比例组成。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述有机溶剂由甲苯和乙酸乙酯按重量比1-3:1的比例组成。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述丙烯酸粘胶的制备方法包括如下步骤：将丙烯酸单体、纳米多孔二氧化硅、引发剂和60wt％-80wt％的有机溶剂混合加热至70-90℃，充分反应后降温至35-45℃，加入松香树脂、萜烯树脂和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到丙烯酸粘胶。
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