CN112787037A - 一种高性能安全软包锂离子电池制造方法 - Google Patents

一种高性能安全软包锂离子电池制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112787037A
CN112787037A CN202110136057.4A CN202110136057A CN112787037A CN 112787037 A CN112787037 A CN 112787037A CN 202110136057 A CN202110136057 A CN 202110136057A CN 112787037 A CN112787037 A CN 112787037A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soft package
lithium ion
manufacturing
package lithium
ion battery
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.)
Withdrawn
Application number
CN202110136057.4A
Other languages
English (en)
Inventor
王从周
曹勇
王义飞
苏峰
赵伟
张壁
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.)
Hefei Gotion High Tech Power Energy Co Ltd
Original Assignee
Hefei Guoxuan High Tech Power Energy 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 Hefei Guoxuan High Tech Power Energy Co Ltd filed Critical Hefei Guoxuan High Tech Power Energy Co Ltd
Priority to CN202110136057.4A priority Critical patent/CN112787037A/zh
Publication of CN112787037A publication Critical patent/CN112787037A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高性能安全软包锂离子电池制造方法，首先在基膜上先涂覆陶瓷层，再采用间涂工艺涂覆两层油系PVDF胶层形成隔膜，然后使用上述隔膜通过热复合工艺叠片，制备形成叠置的电芯，封装后的电芯依次注液、真空封口、高温浸润、高温压力化成、热压处理和老化，最后真空抽气封口即可。本发明采用间涂工艺制成油系涂胶隔膜，可以有效解决软包锂离子生产过程中因油系隔膜复合粘合力偏大而带来的浸润困难问题，确保化成界面良好，无黑斑无析锂；本发明制造的软包电池，电芯硬度大，机械强度高。

Description

一种高性能安全软包锂离子电池制造方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造领域，具体是一种高性能安全软包锂离子电池制造方法。
背景技术
锂离子电池被誉为21世纪的“绿色化学能源”，在3C消费电子、动力电池、储能等许多领域得到了广泛应用。软包锂离子电池和传统钢壳、铝壳等锂离子电池相比，设计灵活，电芯外形可以任意形状，能量密度更大，电池的安全性更好，在发生安全问题时，软包锂离子电池一般会胀气裂开，不易发生爆炸。
采用复合式叠片工艺进行软包锂离子电池生产时，一般采用陶瓷涂胶隔膜，以保证正负极片和隔膜粘合固定的效果。为了达到较好的粘合效果，一般采用油系涂胶隔膜，由于粘合效果偏好，这种工艺生产的电芯会遇到电解液难浸润的问题。如果浸润不良，在电池化成时会产生析锂，影响电芯电性能和安全性能。为了达到较好的浸润效果，一般通过高温浸润，并延长浸润时间，通常可达48-72小时，这不仅降低了生产效率，还容易导致电解液在高温下分解变质，影响电芯性能。另外，软包锂离子电池在使用过程中必须保持形状的平整，如果内部电芯出现变形，正负极片和隔膜之间会产生间隙，这不但会降低电池有效容量，还会导致电池在充放电过程中析锂，产生极大的安全隐患。软包电池通过铝塑膜进行封装，由于铝塑膜较软，无法对内部电芯形成有效的约束和定型，必须通过提升内部电芯本身的硬度和机械强度来达到软包电池外形保持的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高性能安全软包锂离子电池制造方法，有效解决软包锂离子电池生产过程中因油系隔膜复合粘合力偏大而带来的浸润困难的问题。
本发明的技术方案为：
一种高性能安全软包锂离子电池制造方法，具体包括有以下步骤：
(1)、在基膜上先涂覆至少一层陶瓷层，再使用间涂工艺涂覆两层油系PVDF胶层形成隔膜；其中，每层油系PVDF胶层分为多个涂胶区和多个非涂胶区，每层油系PVDF胶层中涂胶区和非涂胶区的面积比值大于4；所述的间涂工艺实现多个涂胶区和多个非涂胶区间隔分布；
(2)、使用上述隔膜通过热复合工艺叠片，制备形成叠置的电芯；
(3)、封装后的电芯注液，注液完成后，然后进行真空封口和高温浸润，高温浸润的时间为6-24小时、温度为30-50℃；
(4)、进行高温压力化成，温度设置为35-55℃，化成压力为2-4kgf/cm2,化成电流为0.05-1.0C；
(5)、化成后的电池进行热压处理，热压温度为60-90℃，热压压力为3-5kgf/cm2，热压时间为2-10分钟；
(6)、热压后的电池进行2-24h的老化，最后真空抽气封口即可。
所述的基膜为PE基膜，厚度为8-20微米。
所述的每层油系PVDF胶层中，每个涂胶区的宽度为1.0-5.0mm，每个非涂胶区的宽度为0.2-1.0mm。
所述的步骤(2)中，叠片时控制隔膜条纹方向和电芯底边方向的角度在20-160°范围，并在叠片后进行冷压整形。
所述的步骤(3)中，电芯注液的注液系数为2.0-2.5g/Ah,真空封口的真空度控制在95％以上。
所述的步骤(4)中，高温压力化成的化成电流先小后大；3.0V以下时，化成电流0.05-0.2C；3.0-3.5V时，化成电流0.1-0.5C；3.5V及以上时，化成电流0.2-1.0C。
所述的步骤(5)中，热压处理时控制电芯SOC为30-80％，并在热压处理后，进行冷压处理。
所述的步骤(6)中，真空抽气控制真空度在90％以上。
本发明的优点：
(1)、本发明采用间涂工艺制成油系涂胶隔膜，可以有效解决软包锂离子生产过程中因油系隔膜复合粘合力偏大而带来的浸润困难问题，确保化成界面良好，无黑斑无析锂；
(2)、本发明使用粘合效果好的油系胶隔膜，在化成后进行热压处理，在不影响电芯浸润和化成排气的情况下，可以确保正负极片和隔膜胶层粘合良好，隔膜被正负极片紧密固定，耐热收缩性能增强，增强了电芯安全性。
(3)、使用本发明制造的软包电池，电芯硬度大，机械强度高，电池在后期使用过程中不会变形，提升电池性能的同时，可以延长电池使用寿命；另外，本发明制造的软包锂离子电池，即使软包电池铝塑膜外壳破裂的情况下，由于内部电芯较高的机械强度，电芯内部极片不直接暴露在空气中，电芯不易起火，安全性能优异。
综上所述，本发明制造的软包锂离子电池，可有效兼顾电芯浸润和机械强度问题，不但生产效率高，而且电性能和安全性能优异。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高性能安全软包锂离子电池制造方法，具体包括有以下步骤：
(1)、在12微米厚的PE基膜上先涂覆两层2微米厚的勃姆石陶瓷层，再使用间涂工艺涂覆两层油系PVDF胶层；选用油系PVDF的熔点为155±2℃，油系PVDF胶层中每个涂胶区的宽度为3mm，每个未涂胶区的宽度0.5mm，每层油系PVDF胶层中涂胶区和非涂胶区的面积比值等于六；
(2)、使用上述隔膜通过热复合工艺叠片，叠片时控制隔膜条纹方向和电芯底边方向的角度为45±10°，制备形成叠置的电芯；
(3)、封装后按照2.5g/Ah的注液系统进行注液,然后进行真空封口，真空度控制在98±2％；高温浸润12小时，温度40℃；
(4)、进行高温压力化成，温度设置为50℃，化成压力为3.5kgf/cm2,化成电流：3.0V以下时，化成电流0.05C；3.0-3.5V时，化成电流0.2C；3.5V-3.7V时，化成电流0.5C；
(5)、化成后电池进行热压处理，热压温度80℃，热压压力5kgf/cm2，热压时间2分钟；
(6)、热压后的电池进行2h的老化，最后真空抽气封口，真空度控制在96％-100％。
对照组1
将普通油系隔膜按实施例1的步骤(2)-(6)进行电芯叠置、注液封口、高温浸润、高温压力化成、热压和老化处理，其中高温浸润时间和分析结果见表1。
表1
Figure BDA0002926985210000041
对照组2
同实施例1的步骤(1)-(4)和(6)均相同，只是高温压力化成后不进行热压处理。
对照组3
同实施例1的步骤(1)-(6)相同，只是将步骤(5)提至步骤(3)后、步骤(4)前，即高温压力化成前进行热压处理。
对照组4
同实施例1的步骤(1)-(6)相同，只是将步骤(5)提至步骤(2)后、步骤(3)前，即在电芯叠置后、注液前进行热压处理，且高温浸润时间为48h。
将实施例1、对照组2-4进行化成后界面分析，分析结果见表2。
表2
Figure BDA0002926985210000051
从表1和表2的分析结果可知，本发明制造的软包锂离子电池，可有效兼顾电芯浸润和机械强度的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高性能安全软包锂离子电池制造方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：
(1)、在基膜上先涂覆至少一层陶瓷层，再使用间涂工艺涂覆两层油系PVDF胶层形成隔膜；其中，每层油系PVDF胶层分为多个涂胶区和多个非涂胶区，每层油系PVDF胶层中涂胶区和非涂胶区的面积比值大于4；所述的间涂工艺实现多个涂胶区和多个非涂胶区间隔分布；
(2)、使用上述隔膜通过热复合工艺叠片，制备形成叠置的电芯；
(3)、封装后的电芯注液，注液完成后，然后进行真空封口和高温浸润，高温浸润的时间为6-24小时、温度为30-50℃；
(4)、进行高温压力化成，温度设置为35-55℃，化成压力为2-4kgf/cm2,化成电流为0.05-1.0C；
(5)、化成后的电池进行热压处理，热压温度为60-90℃，热压压力为3-5kgf/cm2，热压时间为2-10分钟；
(6)、热压后的电池进行2-24h的老化，最后真空抽气封口即可。
2.根据权利要求1所述的一种高性能安全软包锂离子电池制造方法，其特征在于：所述的基膜为PE基膜，厚度为8-20微米。
3.根据权利要求1所述的一种高性能安全软包锂离子电池制造方法，其特征在于：所述的每层油系PVDF胶层中，每个涂胶区的宽度为1.0-5.0mm，每个非涂胶区的宽度为0.2-1.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种高性能安全软包锂离子电池制造方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，叠片时控制隔膜条纹方向和电芯底边方向的角度在20-160°范围，并在叠片后进行冷压整形。
5.根据权利要求1所述的一种高性能安全软包锂离子电池制造方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，电芯注液的注液系数为2.0-2.5g/Ah,真空封口的真空度控制在95％以上。
6.根据权利要求1所述的一种高性能安全软包锂离子电池制造方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，高温压力化成的化成电流先小后大；3.0V以下时，化成电流0.05-0.2C；3.0-3.5V时，化成电流0.1-0.5C；3.5V及以上时，化成电流0.2-1.0C。
7.根据权利要求1所述的一种高性能安全软包锂离子电池制造方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，热压处理时控制电芯SOC为30-80％，并在热压处理后，进行冷压处理。
8.根据权利要求1所述的一种高性能安全软包锂离子电池制造方法，其特征在于：所述的步骤(6)中，真空抽气控制真空度在90％以上。
CN202110136057.4A 2021-02-01 2021-02-01 一种高性能安全软包锂离子电池制造方法 Withdrawn CN112787037A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110136057.4A CN112787037A (zh) 2021-02-01 2021-02-01 一种高性能安全软包锂离子电池制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110136057.4A CN112787037A (zh) 2021-02-01 2021-02-01 一种高性能安全软包锂离子电池制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112787037A true CN112787037A (zh) 2021-05-11

Family

ID=75760286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110136057.4A Withdrawn CN112787037A (zh) 2021-02-01 2021-02-01 一种高性能安全软包锂离子电池制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112787037A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE502004006801D1 (de) * 2003-09-15 2008-05-21 Claas Selbstfahr Erntemasch Häcksel- und Verteilvorrichtung
CN105047997A (zh) * 2015-06-10 2015-11-11 深圳市海盈科技股份有限公司 锂离子电芯体以及其制成的锂离子电池以及制备方法
CN106486703A (zh) * 2016-11-02 2017-03-08 浙江超威创元实业有限公司 一种使用复合凝胶隔膜的软包锂离子电池制作方法
CN207217641U (zh) * 2017-08-18 2018-04-10 上海恩捷新材料科技股份有限公司 锂离子电池涂胶隔离膜
CN111933875A (zh) * 2020-06-29 2020-11-13 宁波新思创机电科技股份有限公司 一种三元软包聚合物汽车启停电池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE502004006801D1 (de) * 2003-09-15 2008-05-21 Claas Selbstfahr Erntemasch Häcksel- und Verteilvorrichtung
CN105047997A (zh) * 2015-06-10 2015-11-11 深圳市海盈科技股份有限公司 锂离子电芯体以及其制成的锂离子电池以及制备方法
CN106486703A (zh) * 2016-11-02 2017-03-08 浙江超威创元实业有限公司 一种使用复合凝胶隔膜的软包锂离子电池制作方法
CN207217641U (zh) * 2017-08-18 2018-04-10 上海恩捷新材料科技股份有限公司 锂离子电池涂胶隔离膜
CN111933875A (zh) * 2020-06-29 2020-11-13 宁波新思创机电科技股份有限公司 一种三元软包聚合物汽车启停电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106099202B (zh) 一种叠片软包装锂离子电池快速化成方法
US20110162198A1 (en) Method of producing solid electrolyte-electrode assembly
CN109004260A (zh) 一种分切叠片卷绕式软包装锂离子电池电芯的制备方法
CN103733417B (zh) 电极组件、电池单元、电极组件的制造方法和电池单元的制造方法
JP5900343B2 (ja) 全固体電池を構成する層構造体の製造方法、製造装置及びその層構造体を備えた全固体電池
CN109713226A (zh) 一种改善软包装锂离子电池厚度反弹的方法
CN201994381U (zh) 双极型二次电池
CN106233492B (zh) 蓄电装置用封装材料及使用其的蓄电装置
CN108215360B (zh) 一种mwt组件的层压方法
JP2015162353A (ja) 全固体電池の製造方法
CN110739491A (zh) 一种用涂胶隔膜制作软包锂电池的制作方法
JP5392328B2 (ja) 固体電解質電池
CN109378412A (zh) 一种聚合物锂离子电池及其制造方法
CN110911734A (zh) 一种软包锂离子电池
CN112599940B (zh) 一种解决方形铝壳电池壳体凹陷的注液方法
CN105870369A (zh) 电化学电池的电池复合体
CN202575071U (zh) 一种层间结构的锂电池软包装材料
CN108232306A (zh) 一种高能量密度聚合物锂离子电池的制备方法
CN110707362A (zh) 一种高性能锂电池及其制备方法
JP2006185654A (ja) 固体電解質電池
CN112787037A (zh) 一种高性能安全软包锂离子电池制造方法
CN109560327A (zh) 一种硅胶垫及其在锂离子电池制备中的应用
CN111600057B (zh) 一种具有曲面结构的复合材料结构电池及其制备方法与应用
CN103240763B (zh) 锂离子电池铝塑膜成型冲床及其成型方法
CN110380100B (zh) 电芯的制造方法

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
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20210511