CN108767284A - 一种提高超薄锂电子一次电池硬度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池技术领域，具体公开了一种提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，其包括以下步骤：S1、将溶剂搅拌5～8min，接着加入溶剂重量8～12％的树脂组合物，加热至60～70℃，搅拌，然后添加溶剂以调整体系粘度，搅拌，得到涂膜液；S2、将所述涂膜液均匀涂布于隔离膜的两面，然后隔离膜的两面分别与正极片、负极片相粘结，制得电芯；S3、所述电芯用夹具以50～70N的力夹住，置于70～80℃下干燥；所述树脂组合物为聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的组合物。本发明方法简单易行，工艺稳定，能提高电池硬度，有效改善电池变形问题，从而提升超薄锂电子一次电池的尺寸一致性和电化学性能。

Description

一种提高超薄锂电子一次电池硬度的方法

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种提高超薄锂电子一次电池硬度的方法。

背景技术

随着现代电子信息技术的不断发展，锂离子电池以其能量密度高、循环寿命长等优点，成为现代电子信息产品不可缺少的化学电源。随着科学技术的发展，电子产品逐渐向体积小、重量轻等便携化趋势发展，因此这就要求求锂离子电池所占用的空间也越来越少，而薄电池的开发无疑将是一个减少空间的有效途径，但相比于厚度较厚锂离子电池而言，薄电池硬度相对较软。特别是现有超薄一次电池本体硬度不够，易弯折变形，在生产及运输过程中容易造成对半成品或成品的损坏，造成较大损失。因此，在不影响产品安全性能的前提下需要适当增加电池本体硬度。

现有的提高锂离子电池硬度的方法主要有两种：一种是通过化成前对电芯进行热冷压，化成后和容量后再分别放到夹具中进行高温大压力烘烤达到提高电芯硬度的目的，由于采用了高温大压力烘烤操作，会导致电池容量的损失。另一种是靠在隔离膜上涂聚偏氟乙烯(PVDF)达到增加电芯硬度的目的。

目前，已商业化的聚乙烯(PE)隔离膜、聚丙烯(PP)隔离膜、PP/PE复合隔离膜，由于PP或PE材料属于非极性共聚物，分子之间的作用力较差，因此PP或PE材料所表现出来的粘接性也较差，在实际使用过程中，隔离膜与正负极极片之间无法形成比较均匀的界面，还会导致“电极/电解质相”界面上极化不均匀，即电极的全部内表面不能同等有效地发挥作用，同时由于隔离膜材料本身与极片的粘接性差问题，将会导致隔离膜与极片形成一个孤立的分布态，极片与极片相互之间难以通过团聚力的形式结合成一个有机的整体。因此，PP、PE单层隔离膜对于改善电池的硬度方面存在一定的制约。

为了改善隔离膜与正负极极片之间的粘接性，目前市场上具有粘接效果的隔离膜主要有以下两类：第一种是水性PVDF涂层隔膜，通过涂布均匀涂覆在基膜的一面或双面，水性PVDF涂层隔膜与正极粘接效果差，正极容易掉粉，容易造成短路、胀气，而且制作成的锂离子电池循环性能不好，大倍率放电性能较差。第二种是油性PVDF涂层隔膜，采用丙酮作为溶剂，但是丙酮易燃易爆，在生产过程中存有不安全因素；同时丙酮是制造冰毒的原料，其使用受到有关部门的控制严格。

因此，针对现有技术的不足，有必要研发一种提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，该方法通过对现有隔离膜涂层进行改进，以优化隔离膜与极片的粘接性，提高电池硬度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，该方法配方、操作简单，工艺稳定，通过对现有隔离膜涂层进行改进，以优化隔离膜与极片的粘接性，提高电池硬度，有效改善电池变形问题，从而提升超薄锂电子一次电池的尺寸一致性和电化学性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，具体包括以下步骤：

S1、将溶剂在搅拌速度为2000～3000rpm下搅拌5～8min，接着加入溶剂重量8～12％的树脂组合物，加热至60～70℃，搅拌20～40min，然后添加溶剂以调整体系粘度为1000～2000cps，搅拌10～20min，得到涂膜液；

S2、将所述涂膜液均匀涂布于隔离膜的两面，然后隔离膜的两面分别与正极片、负极片相粘结，制得电芯；

S3、所述电芯用夹具以50～70N的力夹住，置于70～80℃下干燥1～3h；

所述树脂组合物为聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的组合物。

进一步地，所述聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的重量比为(4～6):1。

更进一步地，所述聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的重量比为5:1。

进一步地，所述溶剂为氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的混合物。

更进一步地，所述氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的体积比为(3～5):1。

再进一步地，所述氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的体积比为4:1。

进一步地，所述隔离膜的材质为聚乙烯和/或聚丙烯。

本发明提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，以聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的组合物作为树脂组合物，以氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的混合物作为溶剂，在60～70℃下，该树脂组合物在溶剂作用下进一步相溶，交联结合，然后涂布于隔离膜的两面，形成涂层，再与正极片、负极片相粘结，制得电芯。该涂层使隔离膜与正极片、负极片之间紧密粘接，保证电池尺寸一致性，并且能显著提高电芯硬度，从而大大提高超薄锂电子一次电池的硬度，协同提高电池的电化学性能和安全性能。

因此，与现有技术相比，本发明的优势在于：

(1)本发明提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，其简单易行，生产成本低，条件可控，工艺稳定，可工业化生产。

(2)本发明提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，其能有效提高超薄锂电子一次电池硬度，改善电池变形问题，可减少电池在外力作用下极片与隔膜错位导致的短路风险，大大降低胀气比率和卷绕卷芯短路率，提高超薄锂电子一次电池的尺寸一致性和安全性能。同时本发明方法能提高电池的大倍率放电性能、循环性能等电化学性能，使得电池的使用寿命更长，更加可靠。

具体实施方式

以下通过具体实施方式进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。在本发明的范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和范围内，对本发明进行适当改进、替换功效相同的组分，对于本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明的范围之内。

实施例1、本发明提高超薄锂电子一次电池硬度的方法

S1、将溶剂在搅拌速度为2000rpm下搅拌5min，接着加入溶剂重量8％的树脂组合物，加热至60℃，搅拌20min，然后添加溶剂以调整体系粘度为1000cps，搅拌10min，得到涂膜液；

S2、将所述涂膜液均匀涂布于隔离膜的两面(涂层厚度为1μm)，然后隔离膜的两面分别与正极片、负极片相粘结，制得电芯；

S3、所述电芯用夹具以50N的力夹住，置于70℃下干燥1h；

所述树脂组合物为聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的组合物，所述聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的重量比为4:1。

所述溶剂为氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的混合物，所述氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的体积比为3:1。

所述隔离膜的材质为聚乙烯。

实施例2、本发明提高超薄锂电子一次电池硬度的方法

S1、将溶剂在搅拌速度为3000rpm下搅拌8min，接着加入溶剂重量12％的树脂组合物，加热至70℃，搅拌40min，然后添加溶剂以调整体系粘度为2000cps，搅拌20min，得到涂膜液；

S2、将所述涂膜液均匀涂布于隔离膜的两面(涂层厚度为1μm)，然后隔离膜的两面分别与正极片、负极片相粘结，制得电芯；

S3、所述电芯用夹具以70N的力夹住，置于80℃下干燥3h；

所述树脂组合物为聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的组合物，所述聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的重量比为6:1。

所述溶剂为氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的混合物，所述氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的体积比为5:1。

所述隔离膜的材质为聚丙烯。

实施例3、本发明提高超薄锂电子一次电池硬度的方法

S1、将溶剂在搅拌速度为2000rpm下搅拌5min，接着加入溶剂重量10％的树脂组合物，加热至65℃，搅拌30min，然后添加溶剂以调整体系粘度为1000cps，搅拌10min，得到涂膜液；

S2、将所述涂膜液均匀涂布于隔离膜的两面(涂层厚度为1μm)，然后隔离膜的两面分别与正极片、负极片相粘结，制得电芯；

S3、所述电芯用夹具以60N的力夹住，置于70℃下干燥2h；

所述树脂组合物为聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的组合物，所述聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的重量比为5:1。

所述溶剂为氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的混合物，所述氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的体积比为4:1。

所述隔离膜的材质为聚乙烯。

实施例4、本发明提高超薄锂电子一次电池硬度的方法

S1、将溶剂在搅拌速度为2000rpm下搅拌5min，接着加入溶剂重量10％的树脂组合物，加热至65℃，搅拌30min，然后添加溶剂以调整体系粘度为1000cps，搅拌10min，得到涂膜液；

S2、将所述涂膜液均匀涂布于隔离膜的两面(涂层厚度为1μm)，然后隔离膜的两面分别与正极片、负极片相粘结，制得电芯；

S3、所述电芯用夹具以60N的力夹住，置于70℃下干燥2h；

所述树脂组合物为聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的组合物，所述聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的重量比为4:1。

所述溶剂为氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的混合物，所述氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的体积比为5:1。

所述隔离膜的材质为聚丙烯。

实施例5、本发明提高超薄锂电子一次电池硬度的方法

S1、将溶剂在搅拌速度为2000rpm下搅拌5min，接着加入溶剂重量10％的树脂组合物，加热至65℃，搅拌30min，然后添加溶剂以调整体系粘度为1000cps，搅拌10min，得到涂膜液；

S2、将所述涂膜液均匀涂布于隔离膜的两面(涂层厚度为1μm)，然后隔离膜的两面分别与正极片、负极片相粘结，制得电芯；

S3、所述电芯用夹具以60N的力夹住，置于70℃下干燥2h；

所述树脂组合物为聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的组合物，所述聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的重量比为6:1。

所述溶剂为氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的混合物，所述氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的体积比为3:1。

所述隔离膜的材质为PP/PE复合隔离膜。

对比例1

与实施例3相比，本对比例的区别仅在于：仅使用聚偏二氟乙烯。

对比例2

与实施例3相比，本对比例的区别仅在于：所述聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的重量比为5:1。

对比例3

与实施例3相比，本对比例的区别仅在于：所述聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的重量比为1:1。

对比例4

与实施例3相比，本对比例的区别仅在于：仅使用氮甲基吡咯吡咯烷酮作为溶剂。

对比例5

与实施例3相比，本对比例的区别仅在于：仅使用醋酸乙酯作为溶剂。

对比例6

与实施例3相比，本对比例的区别仅在于：所述氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的体积比为1:1。

试验例一

采用相同的工艺，将实施例1～5和对比例1～6的电芯制作成超薄锂电子一次电池，对实施例1～5和对比例1～6的电芯及相应电池的性能进行检测，结果如下表1所示。

表1各电芯及相应电池的性能检测结果

由上表1可知：

(1)与对比例1～6相比，在同样外力的情况下，本发明实施例1～6电芯所产生的形变或位移较小，说明本发明方法能有效提高电池硬度，改善电池变形问题，同时隔离膜与极片间的粘接强度大，粘接性能优异，可减少电池在外力作用下极片与隔膜错位导致的短路风险，因而能大大降低胀气比率和卷绕卷芯短路率，提高超薄锂电子一次电池的尺寸一致性和安全性能。

(2)与对比例1～6相比，采用本发明实施例1～6的技术方案能有效提高电池的大倍率放电性能、循环性能，具有更好的电性能，在室温下经过300次以上的循环后，容量衰减少，仍维持很高的电池容量，使用寿命更长，更加可靠。其中，通过实施例3方法获得的超薄锂电子一次电池的综合性能最优，所以实施例3为本发明的最佳实施方式。

(3)与实施例3相比，对比例1～6分别改变了某些条件，结果电芯形变、胀气比率和卷绕卷芯短路率等均有不同程度的下降，说明采用本发明的方法方可获得具有高硬度、容量更高、尺寸一致性更好、电化学和安全性能更好的超薄锂电子一次电池。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将溶剂在搅拌速度为2000～3000rpm下搅拌5～8min，接着加入溶剂重量8～12％的树脂组合物，加热至60～70℃，搅拌20～40min，然后添加溶剂以调整体系粘度为1000～2000cps，搅拌10～20min，得到涂膜液；

S2、将所述涂膜液均匀涂布于隔离膜的两面，然后隔离膜的两面分别与正极片、负极片相粘结，制得电芯；

S3、所述电芯用夹具以50～70N的力夹住，置于70～80℃下干燥1～3h；

所述树脂组合物为聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的组合物。

2.如权利要求1所述提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，其特征在于，所述聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的重量比为(4～6):1。

3.如权利要求2所述提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，其特征在于，所述聚偏二氟乙烯和脲醛树脂的重量比为5:1。

4.如权利要求1所述提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，其特征在于，所述溶剂为氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的混合物。

5.如权利要求4所述提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，其特征在于，所述氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的体积比为(3～5):1。

6.如权利要求5所述提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，其特征在于，所述氮甲基吡咯吡咯烷酮和醋酸乙酯的体积比为4:1。

7.如权利要求1所述提高超薄锂电子一次电池硬度的方法，其特征在于，所述隔离膜的材质为聚乙烯和/或聚丙烯。