CN111554857A - 一种新型锂电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型锂电池及其制造方法，包括正极片、负极片、隔膜，隔膜设置在正极片和负极片之间，正极片的活性物为钴酸锂，该钴酸锂D50＝12±2μm，其比表面为0.25±0.5㎡/g，其基体为14±1μm的铝箔；负极片为石墨，该石墨D50＝12±2μm，其比表面为2±1㎡/g，其基体为9±1μm铜箔；隔膜包括湿法5～20μm的基体、陶瓷粉D50＝0.6～2μm，凝胶浆料混合形成。采用上述方案与现有技术比较具有：1、电解液不容易流失，锂离子迁移的路径缩短并通畅，降低内阻提高充放电效率与增加了循环寿命；2、从液态锂离子电池向固态锂离子电池转变，电池膨胀得到抑制；3、电池安全性得到改善；4、空间有效释放使容量增加。

Description

一种新型锂电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及电池，尤指锂电池和该锂电池的制造方法。
背景技术
锂离子电池具有比能量高、循环性能好、寿命长、工作电压高等优点，已广泛应用于各个领域，随着社会的进步，人们对锂离子电池的需求多样化，对电池的能量密度越高，特别在穿戴式设备的应用更是发展迅猛，特别是小而精的圆柱形电池与缩小版的扣式电池更是占据一席之地；然而目前市场上生产的圆柱形电池内部存在着隐形的危险，具体表现为由于材料的不均匀造成了内部滑动，从而致使极耳、极片脱落等现象出现。
发明型内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种新型锂电池的固态化极组结构，锂电池极组是制作锂电池最重要的部件，极组好坏决定了锂电池好坏。本发明制作的极组属于无极耳接触式极组，它适用范围广阔，包括圆柱电池，方型电池，纽扣电池，都具有良好的兼容性，极组作为锂电池的一个独立配件，使锂电池的DIY生产变成了可能，可实现锂电池产业分工合作生产模式。
本发明采用了一下技术方案：
该新型锂电池包括正极片、负极片、隔膜，所述的隔膜设置在正极片和负极片之间，正极片的活性物为钴酸锂，该钴酸锂D50＝12±2μm，其比表面为0.25±0.5㎡/g，其基体为14±1μm的铝箔；所述的负极片为石墨，该石墨D50＝12±2μm，其比表面为2±1㎡/g，其基体为9±1μm铜箔；所述的隔膜包括湿法5～20μm的基体、陶瓷粉D50＝0.6～2μm，凝胶浆料混合形成。
为了更好的实现发明目的，本申请还进一步的具有以下技术特征：
在一些实施例中，隔膜混合形成浆料后陶瓷浆料固含量为40±2％。
在一些实施例中，凝胶浆料为改性聚偏氟乙烯(PVDF)-LBG,浆料固含量为6±3％。
本发明还公开了该种锂电池的制作方法，包括以下步骤：
a、正极片制作，按钴酸锂：聚偏氟乙烯(PVDF)：碳纳米管(CNT)：炭黑(SP)＝95％：2％：1.5％:1.5％称取所需材料，通过搅拌机混料得到正极浆料；采用14±1μm的铝箔作为涂布基体，将上述浆料涂布与铝箔上，固含量为0.98％，压实系数3.92；
b、负极片制作，按石墨：聚偏氟乙烯(PVDF)：炭黑(SP)＝95％：3％：2％称取所需材料，通过搅拌机混料得到正极浆料；采用9±1μm铜箔作为涂布基体，将上述浆料涂布于铜箔上，固含量为0.97％，压实系数1.60；
c、隔膜制作，采用湿法5～20隔膜作为基体，第一步：单面涂布陶瓷层(AL2O3),其固含量为40±2％，通过烘烤固化；第二部双面涂布凝胶浆料，浆料固含量为6±3％，涂布后面密度为0.8～1.2g/㎡，涂布厚度为单面1μm；
d、极组制作，将上述步骤a、b、c得到的正极片、负极片、隔膜依次错开层叠卷绕成为卷芯，使正极端与负极端面整齐露于两头，要求隔膜完全隔离正极片、负极片绝缘完好，卷芯卷绕厚度大于设计厚度3～10％，最后一圈由隔膜包覆收尾，由高温胶纸贴合牢固。
e、采用对卷芯表面进行热压后转冷压，最后完成锂电池的制作。
为了更好的实现发明目的，本方法还进一步具有以下技术特征：
在一些实施例中，对卷芯表面进行热压的温度为60～90℃，压力大小根据卷芯表面面积S计算公式为F＝S﹡10～100kg；其时间根据电池的厚度L计算公式为T1＝L﹡1分钟，当T1≦3时，T1＝3。
在一些实施例中，由热压转为冷压的转化时间≦30秒。
在一些实施例中，冷压温度为常温或者更低，压力大小根据卷芯表面面积S计算公式为F＝S﹡10～100kg；其时间根据电池的厚度L计算公式为T2＝T1/2分钟，当T2≦3时，T2＝3。
由于采用上述技术方案，通过整形固化的极组极大改善了电池的性能，与现有技术比较具有：1、电解液被锁定在特定通道当中，不容易流失，锂离子迁移的路径缩短并通畅，降低内阻提高充放电效率与增加了循环寿命；2、从液态锂离子电池向固态锂离子电池转变，电池膨胀得到抑制；3、陶瓷层抑制了HF的产生，电池安全性得到改善；4、空间有效释放使容量增加10～15％。
附图说明
图1是本发明实施例的极组示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案作进一步的说明：
参考图1，本发明公开了一种新型锂电池，包括由若干正极片1、隔膜2、负极片3依次叠加组成的极组，以及容纳极组的外壳，高度差4为大于等于0.1mm，本发明采用全油性涂布工艺制作正极片1、负极片3以及隔膜2，正极片1活性物采用钴酸锂，要求钴酸锂D50＝12±2μm，比表面为0.25±0.5㎡/g，基体为14±1μm的铝箔；负极片3采用石墨D50＝12±2μm，比表面为2±1㎡/g，基体为9±1μm铜箔；隔膜采用湿法5～20μm基体，陶瓷粉D50＝0.6～2μm，陶瓷浆料固含量为40±2％，凝胶浆料采用改性聚偏氟乙烯(PVDF)-LBG,浆料固含量为6±3％。
正极片制作
按钴酸锂：聚偏氟乙烯(PVDF)：碳纳米管(CNT)：炭黑(SP)＝95％：2％：1.5％:1.5％称取所需材料，通过搅拌机混料得到正极浆料；采用14±1μm的铝箔作为涂布基体，将上述浆料涂布与铝箔上，固含量为0.98％，压实系数3.92。
负极片制作
按石墨：聚偏氟乙烯(PVDF)：炭黑(SP)＝95％：3％：2％称取所需材料，通过搅拌机混料得到正极浆料；采用9±1μm铜箔作为涂布基体，将上述浆料涂布于铜箔上，固含量为0.97％，压实系数1.60。
隔膜制作
采用湿法5～20隔膜作为基体，第一步：单面涂布陶瓷层(AL2O3),其固含量为40±2％，通过烘烤固化；第二部双面涂布凝胶浆料，浆料固含量为6±3％，涂布后面密度为0.8～1.2g/㎡，涂布厚度为单面1μm。
极组制作
由步骤1、2、3依次错开层叠卷绕成为卷芯，使正极端与负极端面整齐露于两头，要求隔膜2完全隔离正极片1、负极片3绝缘完好，卷芯卷绕厚度大于设计厚度3～10％，最后一圈由隔膜包覆收尾，由高温胶纸贴合牢固。
极组整形固化
1、用60～90℃进行热压，压力大小根据卷芯表面面积S(方型电池长﹡宽，圆柱电池直径﹡长度,单位为cm2)计算公式为F＝S﹡10～100kg；时间根据电池的厚度L(方型电池为厚度，圆柱形电池为横截面直径，单位为mm)，计算公式为T1＝L﹡1分钟(当T1≦3时，T1＝3)
2、用尽量小的时间由热压转为冷压，转化时间≦30秒；
3、冷压温度为常温或者更低，压力大小根据卷芯表面面积S(方型电池长﹡宽，圆柱电池直径﹡长度,单位为cm2)计算公式为F＝S﹡10～100kg；时间根据电池的厚度L(方型电池为厚度，圆柱电池为横截面直径，单位为mm)，计算公式为T2＝T1/2分钟(当T2≦3时，T2＝3)。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (7)

1.一种新型锂电池，包括正极片、负极片、隔膜，所述的隔膜设置在正极片和负极片之间，其特征在于：所述的正极片的活性物为钴酸锂，该钴酸锂D50＝12±2μm，其比表面为0.25±0.5㎡/g，其基体为14±1μm的铝箔；所述的负极片为石墨，该石墨D50＝12±2μm，其比表面为2±1㎡/g，其基体为9±1μm铜箔；所述的隔膜包括湿法5～20μm的基体、陶瓷粉D50＝0.6～2μm，凝胶浆料混合形成。
2.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于：所述的隔膜混合形成浆料后陶瓷浆料固含量为40±2％。
3.根据权利要求1或2所述的锂电池，其特征在于：所述的凝胶浆料为改性聚偏氟乙烯(PVDF)-LBG,浆料固含量为6±3％。
4.根据上述任意一项权利要求所述的新型锂电池的制造方法，包括以下步骤：
a、正极片制作，按钴酸锂：聚偏氟乙烯(PVDF)：碳纳米管(CNT)：炭黑(SP)＝95％：2％：1.5％:1.5％称取所需材料，通过搅拌机混料得到正极浆料；采用14±1μm的铝箔作为涂布基体，将上述浆料涂布与铝箔上，固含量为0.98％，压实系数3.92；
b、负极片制作，按石墨：聚偏氟乙烯(PVDF)：炭黑(SP)＝95％：3％：2％称取所需材料，通过搅拌混料得到正极浆料；采用9±1μm铜箔作为涂布基体，将上述浆料涂布于铜箔上，固含量为0.97％，压实系数1.60；
c、隔膜制作，采用湿法5～20隔膜作为基体，第一步：单面涂布陶瓷层(AL2O3),其固含量为40±2％，通过烘烤固化；第二部双面涂布凝胶浆料，浆料固含量为6±3％，涂布后面密度为0.8～1.2g/㎡，涂布厚度为单面1μm；
d、极组制作，将上述步骤a、b、c得到的正极片、负极片、隔膜依次错开层叠卷绕成为卷芯，使正极端与负极端面整齐露于两头，要求隔膜完全隔离正极片、负极片绝缘完好，卷芯卷绕厚度大于设计厚度3～10％，最后一圈由隔膜包覆收尾，由高温胶纸贴合牢固。
e、采用对卷芯表面进行热压后转冷压，最后完成锂电池的制作。
5.根据权利要求4所述的锂电池的制造方法，其特征在于：所述的卷芯表面进行热压，温度为60～90℃，压力大小根据卷芯表面面积S计算公式为F＝S﹡10～100kg；其时间根据电池的厚度L计算公式为T1＝L﹡1分钟，当T1≦3时，T1＝3。
6.根据权利要求4所述的锂电池的制造方法，其特征在于：所述由热压转为冷压的转化时间≦30秒。
7.根据权利要求4所述的锂电池的制造方法，其特征在于：所述的冷压温度为常温或者更低，压力大小根据卷芯表面面积S计算公式为F＝S﹡10～100kg；其时间根据电池的厚度L计算公式为T2＝T1/2分钟，当T2≦3时，T2＝3。
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