CN110459730A - 一种锂离子电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种锂离子电池的制作方法，包括以下步骤：①分别制作正极片和负极片；②化成：将正极片和负极片交替叠加后固定，加热烘烤后，在无水环境中，浸入到电解液中，以0.01C‑0.2C的电流化成，得到电池半成品；③模压成型和封装：将化成后的电池半成品加热到60‑100℃，放入预制模具中，施加0.2‑15MPa的压力，使之成型；再放入外壳中，经封装后得到锂离子电池。本发明提供一种锂离子电池及其制作方法，不经过涂布、分切、制片等工序，可以一次将极片成型，制作方法简单高效。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及的是一种锂离子电池及其制作方法。
背景技术
传统的锂离子电池采用溶剂溶解混合后涂布的方式，以将正/负极材料涂覆在金属箔材上形成正/负极材料层(正/负极材料一般包括正/负极活性物质、粘结剂和导电剂)，再经过分切、制片等工序制得极片，生产工序繁琐，生产周期长久，而且容易产生毛刺，造成安全隐患。
有鉴于此，本申请人针对现有技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种锂离子电池及其制作方法，不经过涂布、分切、制片等工序，可以一次将极片成型，制作方法简单高效。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种锂离子电池的制作方法，其中，包括以下步骤：
①分别制作正极片和负极片：
将粘结剂和导电剂粉料以及正极活性物质或负极活性物质粉料混合搅拌均匀后，加热到80-200℃，放入内置金属网的预制模具中，对模具中的粉料施加3-20MPa的压力，使之成型，分别得到正极成型体和负极成型体；所述金属网的一端形成有伸出于所述正极成型体或负极成型体侧边之外的导电极耳；
将正极成型体和负极成型体浸入陶瓷溶液中，烘干后所述正极成型体和负极成型体表面包覆一层陶瓷层；
再将正极成型体和负极成型体浸入高分子聚合物溶液中，烘干后在正极成型体和负极成型体表面形成高分子聚合物层，得到正极片和负极片；
②化成：将正极片和负极片交替叠加后固定，加热烘烤后，在无水环境中，浸入到电解液中，以0.01C-0.2C的电流化成，得到电池半成品；
③模压成型和封装：将化成后的电池半成品加热到60-100℃，放入预制模具中，施加0.2-15MPa的压力，使之成型；再放入外壳中，经封装后得到锂离子电池。
进一步，所述陶瓷层的厚度为5-60μm。
进一步，所述高分子聚合物层的厚度为3-30μm。
进一步，所述正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂或镍钴铝酸锂中的一种或者几种。
进一步，所述的负极活性物质包括石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳、钛酸锂或硅碳中的一种或者几种。
进一步，所述粘结剂包括PVDF、PTFE、丙烯酸酯或丁苯橡胶。
进一步，所述导电剂包括炭黑，CNT，石墨，石墨烯或金属丝。
进一步，所述金属网的目数80-1200目；所述金属网包括铝网、镍网、铜网或不锈钢网。
一种锂离子电池，其中，包括正极片、负极片和电解液，所述正极片包括正极成型体，还包括包覆在正极成型体外表面的陶瓷层，所述陶瓷层外表面还包覆有一层高分子聚合物层；所述正极成型体包括正极材料层和设置在正极材料层内的金属网；
所述负极片包括由负极活性物质、粘结剂和导电剂粉料组成的负极成型体，还包括包覆在负极成型体外表面的陶瓷层，所述陶瓷层外表面还包覆有一层高分子聚合物层；所述负极成型体包括负极材料层和设置在负极材料层内的金属网；
所述正极成型体和负极成型体内的所述金属网的一端形成有伸出于所述正极成型体或负极成型体的侧边之外的导电极耳；所述正极片和负极片交替叠加设置，所述电解液渗透在极片中和填充在极片之间。
进一步，所述陶瓷层的厚度为5-60μm。
进一步，所述高分子聚合物层的厚度为3-30μm。
进一步，所述金属网的目数80-1200目。
进一步，所述金属网包括铝网、镍网、铜网或不锈钢网。
采用上述结构后，本发明涉及的一种锂离子电池的制作方法，其至少具有以下有益效果：
一、将混合的粉料放置在预制模具前加热到80-200℃使得粉料中的粘结剂软化，从而将活性物质和导电剂粘结在一起，再经过内置金属网的模具施压形成片状的正极成型体或负极成型体。
二、步骤③中加热加压过程中，正极片和负极片上的高分子聚合物层将正极片和负极片粘结在一起；所述正极片和负极片上设置有陶瓷层，起到隔离电子的作用，防止正极片和负极片之间发生短路，而锂离子可以穿过陶瓷层在正极片和负极片之间迁移。
三、所述金属网位于所述正极成型体和负极成型体内，通过与金属网相连接的导电极耳与外界导线相连接。
四、步骤③中，将化成后的电池半成品加热到60-100℃能够降低电解液的粘度，起到加速电解液的渗透速率的作用，以便于电解液渗透至正极片和负极片中；步骤③中施加0.2-15MPa的压力能够将化成产生的气体排出极片表面，防止在极片表面形成死锂影响电池效果。
附图说明
图1为锂离子电池的立体结构示意图。
图2为正极片的剖面结构示意图。
图3为负极片的剖面结构示意图。
图4为正极片的结构示意图。
图5为负极片的结构示意图。
图中：
正极片1；正极成型体11；正极材料层111；负极片2；负极成型体21；负极材料层211；金属网3；导电极耳31；陶瓷层4；高分子聚合物层5。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图1至图5所示，其为本发明涉及的一种锂离子电池的制作方法，包括以下步骤：
①分别制作正极片1和负极片2：将粘结剂和导电剂粉料以及正极活性物质或负极活性物质粉料混合搅拌均匀后，加热到80-200℃，放入内置金属网3的预制模具中，对模具中的粉料施加3-20MPa的压力，使之成型，分别得到正极成型体11和负极成型体21；所述正极成型体11和负极成型体21内的所述金属网3的一端形成有伸出于所述正极成型体11或负极成型体21侧边之外的导电极耳31；将正极成型体11和负极成型体21浸入陶瓷溶液中，烘干后所述正极成型体11和负极成型体21表面包覆一层陶瓷层4，所述陶瓷层4的厚度为5-60μm；再将正极成型体11和负极成型体21浸入高分子聚合物溶液中，烘干后在正极成型体11和负极成型体21表面形成高分子聚合物层5，得到正极片1和负极片2。优选地，所述高分子聚合物层5的厚度为3-30μm。
②化成：将正极片1和负极片2交替叠加后固定，加热烘烤后，在无水环境中，浸入到电解液中，以0.01C-0.2C的电流化成，得到电池半成品。
③模压成型和封装：将化成后的电池半成品加热到60-100℃，放入预制模具中，施加0.2-15MPa的压力，使之成型；再放入外壳中，经封装后得到锂离子电池。
这样，本发明涉及的一种锂离子电池的制作方法，将混合的粉料放置在预制模具前加热到80-200℃使得粉料中的粘结剂软化，从而将活性物质和导电剂粘结在一起，再经过模具施压形成片状的正极成型体11或负极成型体21。
步骤③中加热加压的过程中，正极片1和负极片2上的高分子聚合物层5将正极片1和负极片2粘结在一起；所述正极片1和负极片2上设置有陶瓷层4，起到隔离电子的作用，防止正极片1和负极片2之间发生短路，而锂离子可以穿过陶瓷层4在正极片1和负极片2之间迁移。
当锂离子电池充电和放电时，所述金属网3位于所述正极成型体11和负极成型体21内，通过与金属网3相连接的导电极耳31与外界导线相连接。
步骤③中，将化成后的电池半成品加热到60-100℃能够降低电解液的粘度，起到加速电解液的渗透速率的作用，以便于电解液渗透至正极片1和负极片2中；步骤③中施加0.2-15MPa的压力能够将化成产生的气体排出极片表面，防止在极片表面形成死锂影响电池效果。
优选地，所述正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂或镍钴铝酸锂中的一种或者几种。
优选地，所述的负极活性物质包括石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳、钛酸锂或硅碳中的一种或者几种。
优选地，所述粘结剂包括PVDF、PTFE、丙烯酸酯或丁苯橡胶。通过粘结剂的粘结作用将正极活性物质或负极活性物质与导电剂粘结在一起。
优选地，所述导电剂包括炭黑，CNT，石墨，石墨烯或金属丝。
优选地，所述金属网3的目数80-1200目；所述金属网3包括铝网、镍网、铜网或不锈钢网。
一种锂离子电池，包括正极片1、负极片2和电解液，所述正极片1包括正极成型体11，还包括包覆在正极成型体11外表面的厚度为5-60μm的陶瓷层4，所述陶瓷层4外表面还包覆有一层厚度为3-30μm的高分子聚合物层5；所述正极成型体11包括正极材料层111和设置在正极材料层111内的金属网3；
所述负极片2包括负极成型体21，还包括包覆在负极成型体21外表面的厚度为5-60μm的陶瓷层4，所述陶瓷层4外表面还包覆有一层厚度为3-30μm的高分子聚合物层5；所述负极成型体21包括负极材料层211和设置在负极材料层211内的金属网3；
所述正极成型体11和负极成型体21内的述金属网3的一端形成有伸出于所述正极成型体11或负极成型体21的侧边之外的导电极耳31；所述正极片1和负极片2交替叠加设置，所述电解液渗透在极片中和填充在极片之间。
优选地，所述金属网3的目数80-1200目。更进一步的，所述金属网3包括铝网、镍网、铜网或不锈钢网。
这样，所述金属网3位于所述正极成型体11和负极成型体21内，通过与金属网3相连接的导电极耳31与外界导线相连接；正极片1和负极片2上的高分子聚合物层5将正极片1和负极片2粘结在一起，所述正极片1和负极片2上设置有陶瓷层4，起到隔离电子的作用，防止正极片1和负极片2之间发生短路，而锂离子可以穿过陶瓷层4在正极片1和负极片2之间迁移。本发明的锂离子电池具有结构简单，制造方便的特点。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (9)
1.一种锂离子电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
①分别制作正极片和负极片：
将粘结剂和导电剂粉料以及正极活性物质或负极活性物质粉料混合搅拌均匀后，加热到80-200℃，放入内置金属网的预制模具中，对模具中的粉料施加3-20MPa的压力，使之成型，分别得到正极成型体和负极成型体；所述金属网的一端形成有伸出于所述正极成型体或负极成型体侧边之外的导电极耳；
将正极成型体和负极成型体浸入陶瓷溶液中，烘干后所述正极成型体和负极成型体表面包覆一层陶瓷层；
再将正极成型体和负极成型体浸入高分子聚合物溶液中，烘干后在正极成型体和负极成型体表面形成高分子聚合物层，得到正极片和负极片；
②化成：将正极片和负极片交替叠加后固定，加热烘烤后，在无水环境中，浸入到电解液中，以0.01C-0.2C的电流化成，得到电池半成品；
③模压成型和封装：将化成后的电池半成品加热到60-100℃，放入预制模具中，施加0.2-15MPa的压力，使之成型；再放入外壳中，经封装后得到锂离子电池。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池的制作方法，其特征在于，所述陶瓷层的厚度为5-60μm。
3.如权利要求1所述的一种锂离子电池的制作方法，其特征在于，所述高分子聚合物层的厚度为3-30μm。
4.如权利要求1所述的一种锂离子电池的制作方法，其特征在于，所述正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂或镍钴铝酸锂中的一种或者几种。
5.如权利要求1所述的一种锂离子电池的制作方法，其特征在于，所述的负极活性物质包括石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳、钛酸锂或硅碳中的一种或者几种。
6.如权利要求1所述的一种锂离子电池的制作方法，其特征在于，所述粘结剂包括PVDF、PTFE、丙烯酸酯或丁苯橡胶。
7.如权利要求1所述的一种锂离子电池的制作方法，其特征在于，所述导电剂包括炭黑，CNT，石墨，石墨烯或金属丝。
8.如权利要求1所述的一种锂离子电池的制作方法，其特征在于，所述金属网的目数80-1200目；所述金属网包括铝网、镍网、铜网或不锈钢网。
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片和电解液，所述正极片包括正极成型体，还包括包覆在正极成型体外表面的陶瓷层，所述陶瓷层外表面还包覆有一层高分子聚合物层；所述正极成型体包括正极材料层和设置在正极材料层内的金属网；
所述负极片包括负极成型体，还包括包覆在负极成型体外表面的陶瓷层，所述陶瓷层外表面还包覆有一层高分子聚合物层；所述负极成型体包括负极材料层和设置在负极材料层内的金属网；
所述正极成型体和负极成型体内的所述金属网的一端分别形成有伸出于所述正极材料层或负极材料层的侧边之外的导电极耳；所述正极片和负极片交替叠加设置，所述电解液渗透在极片中和填充在极片之间。
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