CN113131096A - 一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法及锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法及锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN113131096A
CN113131096A CN202110240659.4A CN202110240659A CN113131096A CN 113131096 A CN113131096 A CN 113131096A CN 202110240659 A CN202110240659 A CN 202110240659A CN 113131096 A CN113131096 A CN 113131096A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solvent
lithium
pole piece
diaphragm
lithium powder
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.)
Pending
Application number
CN202110240659.4A
Other languages
English (en)
Inventor
沈晞
王晶
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.)
Shenzhen Maolue Technology Research Co.,Ltd.
Original Assignee
Shenzhen Puli Technology 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 Shenzhen Puli Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Puli Technology Co Ltd
Priority to CN202110240659.4A priority Critical patent/CN113131096A/zh
Publication of CN113131096A publication Critical patent/CN113131096A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0583Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

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

Abstract

本发明为解决现有技术中电芯极片和隔膜复合不紧密及补锂过程中的安全性或不彻底问题,提供一种极片和隔膜复合紧密,且补锂安全又彻底的方法,包括将所述锂粉和溶剂混合均匀,得到锂粉混合物;在所述溶剂熔化状态下,将所述锂粉混合物涂覆在所述负极片表面;另在不含锂粉的溶剂熔化状态下,将所述不含锂粉的溶剂涂覆在所述正极片表面;将涂覆有锂粉混合物负极片、隔膜和涂覆有不含锂粉的溶剂的正极片依次层叠,进行卷绕或叠片形成电芯;对所述电芯进行热压,然后进行冷却,得到极片和隔膜复合的电芯。本发明不仅解决了卷绕和叠片后电芯松散的问题,而且将极片隔膜复合和负极补锂结合在一起,简化了装配工艺。

Description

一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,特别涉及一种锂离子电池的极片和隔膜的复合方法。
背景技术
锂离子电池因其较高的电压、长循环寿命、较低的自放电率和高能量密度等优点,是目前应用最广的商业化电池技术。
目前锂离子电池的制作工艺主要为卷绕和叠片。卷绕工艺生产效率高,装配过程较为简单,但是由于卷绕过程中张力不易控制,受极片隔膜张力影响,卷绕制成的电芯较为松散,要提高空间利用率需对电芯进行压实,但较大的压力会使弯折处应力过大,容易造成掉料,导致电池容量下降,并有可能刺穿隔膜造成电池短路。叠片工艺通过极片隔膜交替放置,提高了空间利用率,极片的一致性也更好,但叠片过程中不易控制极片堆叠位置,容易出现极片错位,且堆叠过程耗时长,整齐度检测难度大,叠片后的电芯在装配过程中也极易发生极片错位,造成电芯短路。
为了解决以上问题,目前较为主流的方案是在隔膜基底(或陶瓷涂覆隔膜的陶瓷表面)以特定的方式涂覆一定量的具有粘结功能的高分子材料(主要为PVDF、PMMA等)。目前常用的涂覆方法是使用丙酮为溶剂,溶解PVDF对隔膜进行浸涂,然后通过加热蒸发溶剂,使粘结剂涂覆在隔膜表面。但这种涂覆方式很容易造成涂覆不匀,从而使隔膜的一致性变差,造成后期循环性能变差;更为严重的是PVDF分子可能会在局部聚集过多造成堵孔,使电池在充放电过程中析锂,存在巨大的安全隐患。
此外,现有锂离子电芯在首充过程中由于SEI膜的形成,会有一部分锂离子的消耗,导致这一部分被消耗的锂离子,无法成为能为电芯提供有效容量的活性锂。
目前行业存在两种不同方式的补锂方式,一种是通过将锂粉与负极活性物质一起搅拌,将锂粉加入负极,但锂粉被负极活性物质吸收溶解后会在极片内部形成空穴,或使极片表面不平整、厚度不均一,容易导致安全问题。另外一种是锂箔方式,这种方式比较安全,但容易存在锂箔反应不彻底的问题。
发明内容
本发明为解决现有技术中极片和隔膜复合不紧密及补锂过程中的安全性或不彻底问题,提供一种极片和隔膜复合紧密,且补锂安全又彻底的方法。
为解决上述技术问题,本发明提供一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,包括,提供负极片、隔膜和正极片,以及锂粉和溶剂;将所述锂粉均匀混合在所述溶剂中,得到锂粉混合物;在所述溶剂的熔化状态下,将所述锂粉混合物涂覆在所述负极片表面;另将融化状态下的不含锂粉的溶剂涂覆在所述正极片表面;将涂覆有锂粉混合物负极片、隔膜和涂覆有不含锂粉的溶剂的正极片依次层叠,进行卷绕或叠片形成电芯;对所述电芯进行热压,然后冷却,得到极片和隔膜复合的电芯。
可选的,所述溶剂为不与锂粉发生反应的有机溶剂或者无机溶剂或者混合体系,更优选为熔点高于25度的有机溶剂。
可选的,所述溶剂选自碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。
可选的,所述锂粉混合物中,锂粉和溶剂的质量比例为5:95-95:5。
可选的,所述涂覆在所述负极片表面的锂粉混合物的涂层厚度为1-50微米。
可选的,所述电芯的热压温度高于所述溶剂的熔点,使所述正极片和/或所述负极片表面固化的溶剂熔化。
可选的,所述电芯的热压温度为低于100℃以下。
可选的,所述锂粉混合物在所述负极片表面上的涂覆方式包括喷涂、辊涂、或将负极片在锂粉混合物中浸取的方式。
可选的,所述锂粉混合物在负极片表面上的涂覆步骤或所述溶剂在正极片表面上的涂覆步骤在正、负极片辊压之后收卷之前,或在卷绕机或叠片机放卷后;所述涂覆的方式包括全涂、线涂或点涂方式。
可选的,所述冷却为通过冷风装置或自然冷却,所述冷却的温度为所述溶剂的熔点温度以下。
为解决上述技术问题,本发明还提供了一种通过上述锂离子电池极片和隔膜的复合方法制备得到的锂离子电池。
根据本发明提供的实施方案具有的有益效果是:与现有技术相比,(1)、本发明的锂离子电池极片和隔膜在复合过程中仅采用了溶剂,未添加粘结剂,在溶剂的熔化状态进行热压,并在溶剂的冷却固化状态实现极片和隔膜之间的紧密复合,不仅解决了卷绕或叠片后电芯松散的问题,而且简化了装配工艺;(2)、本发明的锂离子电池极片和隔膜在复合过程中仅采用了溶剂,可以避免现有技术中因采用粘结剂如PVDF涂覆在极片或隔膜表面造成的涂覆不匀而导致的一致性变差、后期循环性能变差、在加热过程中造成隔膜的热收缩、及更为严重的是粘结剂如PVDF分子可能会在局部聚集过多造成堵孔,使电池在充放电过程中析锂,存在巨大的安全隐患等诸多问题;(3)、本发明的锂离子电池极片和隔膜在复合过程引入了负极补锂,将极片隔膜复合和负极补锂结合在一起,简化工艺;(4)、本发明的极片和隔膜复合后,可防止装配过程中金属粉尘的掉入,降低了装配过程中电池的短路率。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式提供的极片和隔膜复合的示意图;
图2是本发明另一具体实施方式提供的极片表面的全涂方式的示意图;
图3是本发明又一具体实施方式提供的极片表面的线涂方式的示意图;
图4是本发明再一具体实施方式提供的极片表面的点涂方式的示意图;
说明书中的附图标记如下:
1、负极片;2、正极片;3、隔膜;4、锂粉混合物;5、不含锂粉的溶剂。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步的详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,在一个实施方式中,本发明提供一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,包括,提供负极片1、隔膜3和正极片2,以及锂粉和溶剂;将所述锂粉和溶剂混合均匀,得到锂粉混合物4;加热所述锂粉混合物4,使所述溶剂熔化,然后将所述锂粉混合物4涂覆在所述负极片1表面;另加热不含锂粉的溶剂5并使之熔化,将所述不含锂粉的溶剂5涂覆在所述正极片2表面;将涂覆有锂粉混合物4的负极片1、隔膜3和涂覆有不含锂粉的溶剂5的正极片2依次层叠,进行卷绕或叠片形成电芯;对所述电芯进行热压,然后冷却,得到极片和隔膜复合的电芯。
其中,所述负极片、隔膜和正极片没有特别限定,可以通过本领域公知方法制备得到。在一些实施方式中,负极片包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体上的负极活性材料,负极集流体可以采用本领域常规集流体,例如铜箔。至少一种负极活性材料可以是本领域已知的任何活性材料。负极活性材料可包含例如插入材料(例如碳、石墨和/或石墨烯)、合金/脱合金材料(例如硅、氧化硅、锡和/或氧化锡)、金属合金或化合物(例如Si-Al和/或Si-Sn)、和/或转换材料(例如氧化锰、氧化钼、氧化镍和/或氧化铜)。负极活性材料可以单独使用或混合在一起形成多相材料(诸如Si-C、Sn-C、SiOx-C、SnOx-C、Si-Sn、Si-SiOx、Sn-SnOx、Si-SiOx-C、Sn-SnOx-C、Si-Sn-C、SiOx-SnOx-C、Si-SiOx-Sn、或Sn-SiOx-SnOx)。在一些实施方式中,负极的至少一种活性材料可包含合成石墨、天然石墨、硬碳、软碳、石墨烯、中孔碳、硅、氧化硅、锡、氧化锡、锗、钛酸锂、上述材料的混合物或复合材料。
在一些实施方式中,正极片包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体上的正极活性材料,正极集流体可以采用本领域常规集流体,例如铝箔。至少一种正极活性材料可以是本领域已知的任何活性材料,正极活性材料可包括例如金属氧化物、金属硫化物或锂金属氧化物。锂金属氧化物可以是例如锂镍锰钴氧化物(NMC)、锂锰氧化物(LMO)、磷酸铁锂(LFP)、锂钴氧化物(LCO)、钛酸锂(LTO)和/或锂镍钴铝氧化物(NCA)。在一些实施方式中,正极活性材料可包括例如层状过渡金属氧化物(如LiCoO2(LCO)、Li(NiMnCo)O2(NMC)和/或LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA))、尖晶石氧化锰(如LiMn2O4(LMO)和/或LiMn1.5Ni0.5O 4(LMNO))或橄榄石(如LiFePO4)。阴极活性材料可包含硫或含硫材料,例如硫化锂(Li2S)或其它基于硫的材料,或其混合物。
隔膜的作用为将隔膜的相对侧相邻的两个电极(例如正极片和负极片)电隔离,同时允许两个相邻电极之间的离子连通。在一些实施方式中,隔膜可以包含聚合材料。例如,隔膜可以包含纤维素材料(例如纸)、聚乙烯(PE)材料、聚丙烯(PP)材料和/或聚乙烯和聚丙烯的复合材料。
本发明中,溶剂的作用是一方面在溶剂的熔化状态进行热压,并在溶剂的冷却固化状态实现极片和隔膜之间的紧密复合,用以解决卷绕或叠片后电芯松散的问题;溶剂的另一作用是和锂粉混合,形成锂粉混合物,涂覆在负极片的表面上,用以补充锂源。在一些实施方式中,所述溶剂为不与锂粉发生反应的有机溶剂或者无机溶剂或者混合体系。更优选为熔点高于25摄氏度的有机溶剂,这样无需改变电池装配过程中的环境温度,可在室温环境下完成电芯装配等工作。在一些实施方式中,所述溶剂选自碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。
在一些实施方式中,配料的环境温度低于溶剂的熔点,这样需要在将所述锂粉混合物涂覆在所述负极片表面之前将所述锂粉混合物进行加热,使其溶剂熔化、在将不含锂粉的溶剂涂覆在所述正极片表面之前将不含锂粉的溶剂进行加热使之熔化,以便于涂覆。在一些实施方式中,配料的环境温度高于溶剂的熔点,这样就无需加热,可直接食用熔化状态的溶剂与锂粉进行混合,以及后续的涂覆。
所述锂粉没有特别限定,在一些实施方式中,可为金属锂粉或金属锂颗粒,其中,金属锂粉和金属锂颗粒均可市场购得,其粒径不做具体限定,可根据实际需求做出适当调整。锂粉的作用是作为补充锂源,用以补充因SEI膜形成过程中消耗掉的锂离子。
在一些实施方式中,所述锂粉混合物在所述负极片表面上的涂覆方式包括喷涂、辊涂、或将负极片在锂粉混合物中浸取的方式。所述溶剂在所述正极片表面上的涂覆方式也可采用上述方式中的任一种。
在一些实施方式中,所述锂粉混合物在负极片表面上的涂覆步骤或所述溶剂在正极片表面上的涂覆步骤在正、负极片辊压之后收卷之前,或在卷绕机或叠片机放卷后。如图2-4所示,在一些实施方式中,所述涂覆的方式包括全涂、线涂或点涂方式的任一种,可根据实际需要进行选择,其中全涂(如图2所示)是在正极片1或负极片2的表面上进行大面积涂覆不含锂粉的溶剂5或锂粉混合物4;线涂(如图3所示)是在正极片1或负极片2的表面上间歇性涂布不含锂粉的溶剂5或锂粉混合物4,涂覆图案形状包括不限于直线条纹、曲线条纹、网孔状条纹等;点涂(如图4所示)是在正极片1或负极片2的表面进行离散的点状涂覆不含锂粉的溶剂5或锂粉混合物4。
所述电芯的热压温度高于所述溶剂的熔点,使所述正极片和/或所述负极片表面固化的溶剂熔化,这样有助于极片和隔膜的热压复合,提高冷却固化后的复合强度和粘结力。在一些实施方式中,所述电芯的热压温度为低于100℃以下,防止热压温度过高对电芯造成损伤。
在一些实施方式中,所述冷却为通过冷风装置或自然冷却,所述冷却的温度为所述溶剂的熔点温度以下,通过风冷使极片上的溶剂快速固化,或延长极片走带时间,使其自然冷却固化。
通过上述实施方式制备得到极片和隔膜复合的电芯后,对电池进行装配。本发明对电池的装配没有特别限定,可以采用本领域常规的装配方式,如提供电池壳体,把电芯装入电池壳体,并完成后续的注液、化成、封口、分容等常规装配步骤,最后制备得到锂离子电池。
以下结合实施例,对本发明进行进一步的详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
正极片的制备
按93:4:3的质量比混合正极活性材料LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2、导电碳黑Super-P和粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF),然后将它们分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,得到正极浆料。将浆料均匀涂布在铝箔的两面上,经过烘干、压延和真空干燥,得到正极片。然后在60℃温度下,将熔化状态下的碳酸乙烯酯涂覆在正极片表面,涂覆厚度为5μm,然后冷却至室温。
负极片的制备
按94:1:2.5:2.5的质量比混合负极活性材料、导电碳黑Super-P,粘结剂丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC),然后将它们分散在去离子水中,得到负极浆料。将浆料涂布在铜箔的两面上,经过烘干、压延和真空干燥,得到负极片。
按30:70的质量比将锂粉和碳酸乙烯酯混合均匀,得到锂粉混合物。然后在60℃温度下,将熔化状态下的锂粉混合物涂覆在所述负极片表面,涂覆厚度为20μm,然后冷却至室温。
电芯的制备
在25℃的室温下,在正极片和负极片之间放置厚度为15μm的三层隔离膜,然后将正极片、负极片和隔膜组成的三明治结构进行卷绕形成电芯,再将电芯进行60℃热压,使得电芯里的正、负极片和隔膜在热压作用下粘结在一起,然后进行风冷冷却至室温,后放入铝塑复合膜壳体中,在75℃下真空烘烤48h,注液化成,得到成品电池。
实施例2
正极片的制备
按93:4:3的质量比混合正极活性材料LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2、导电碳黑Super-P和粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF),然后将它们分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,得到正极浆料。将浆料均匀涂布在铝箔的两面上,经过烘干、压延和真空干燥,得到正极片。然后在60℃温度下,将熔化状态下的碳酸亚乙烯酯涂覆在正极片表面,涂覆厚度为5μm,然后冷却至室温。
负极片的制备
按94:1:2.5:2.5的质量比混合负极活性材料、导电碳黑Super-P,粘结剂丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC),然后将它们分散在去离子水中,得到负极浆料。将浆料涂布在铜箔的两面上,经过烘干、压延和真空干燥,得到负极片。
按30:70的质量比将锂粉和碳酸亚乙烯酯混合均匀,得到锂粉混合物。然后在60℃温度下,将熔化状态下的锂粉混合物涂覆在所述负极片表面,涂覆厚度为20μm,然后冷却至室温。
电芯的制备
在25℃的室温下,在正极片和负极片之间放置厚度为15μm的三层隔离膜,然后将正极片、负极片和隔膜组成的三明治结构进行卷绕形成电芯,再将电芯进行60℃热压,使得电芯里的正、负极片和隔膜在热压作用下粘结在一起,然后进行风冷冷却至室温,后放入铝塑复合膜壳体中,在75℃下真空烘烤48h,注液化成,得到成品电池。
实施例3
正极片的制备
按93:4:3的质量比混合正极活性材料LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2、导电碳黑Super-P和粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF),然后将它们分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,得到正极浆料。将浆料均匀涂布在铝箔的两面上,经过烘干、压延和真空干燥,得到正极片。然后在40℃温度下,将熔化状态下的1,3-丙烷磺酸内酯涂覆在正极片表面,涂覆厚度为5μm,然后冷却至15℃。
负极片的制备
按94:1:2.5:2.5的质量比混合负极活性材料、导电碳黑Super-P,粘结剂丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC),然后将它们分散在去离子水中,得到负极浆料。将浆料涂布在铜箔的两面上,经过烘干、压延和真空干燥,得到负极片。
按30:70的质量比将锂粉和1,3-丙烷磺酸内酯混合均匀,得到锂粉混合物。然后在40℃温度下,将熔化状态下的锂粉混合物涂覆在所述负极片表面,涂覆厚度为20μm,然后冷却至15℃。
电芯的制备
在15℃的室温下,在正极片和负极片之间放置厚度为15μm的三层隔离膜,然后将正极片、负极片和隔膜组成的三明治结构进行卷绕形成电芯,再将电芯进行40℃热压,使得电芯里的正、负极片和隔膜在热压作用下粘结在一起,然后冷却至15℃,后放入铝塑复合膜壳体中,在75℃下真空烘烤48h,注液化成,得到成品电池。
比较例1
正极片的制备
按93:4:3的质量比混合正极活性材料LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2、导电碳黑Super-P和粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF),然后将它们分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,得到正极浆料。将浆料均匀涂布在铝箔的两面上,经过烘干、压延和真空干燥,得到正极片。
负极片的制备
按94:1:2.5:2.5的质量比混合负极活性材料、导电碳黑Super-P,粘结剂丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC),然后将它们分散在去离子水中,得到负极浆料。将浆料涂布在铜箔的两面上,经过烘干、压延和真空干燥,得到负极片。
隔膜的制备
按90:10的质量比在丙酮溶剂中溶解PVDF,对厚度为15μm的三层隔膜进行浸涂,然后通过加热蒸发溶剂,使粘结剂涂覆在隔膜表面。
电芯的制备
在25℃的室温下,在正极片和负极片之间放置隔膜,然后将正极片、负极片和隔膜组成的三明治结构进行卷绕形成电芯,后放入铝塑复合膜壳体中,在75℃下真空烘烤48h,注液化成,得到成品电池。
【循环性能测试】
将制备的锂离子电池,以1C的电流恒流充电至4.2V,再恒流恒压充电至电流下降至0.05C,然后以1C的电流恒流放电至3.0V,如此循环,记录第1次的放电容量和最后一次的放电容量,测量电池初始电池体积及1000圈循环后的体积。
按下式计算高温循环的容量保持率:
容量保持率=最后一次的放电容量/第1次的放电容量×100%。
将测试结果计入表1
表1
编号 溶剂种类 熔点 电芯装配温度 容量保持率
实施例1 碳酸乙烯酯 35℃ 25℃ 86%
实施例2 1,3-丙烷磺酸内酯 30℃ 25℃ 85%
实施例3 碳酸亚乙烯酯 20℃ 15℃ 88%
比较例1 / / / 69%
如表1测试数据所示:
实施例1-3中,本发明的锂离子电池极片和隔膜在复合过程中仅采用了溶剂,未添加粘结剂,在溶剂的熔化状态进行热压,并在溶剂的冷却固化状态实现极片和隔膜之间的紧密复合,避免了比较例1中因采用粘结剂PVDF涂覆在隔膜表面造成的涂覆不匀导致的后期循环性能变差、或是PVDF分子可能会在局部聚集过多造成堵孔而使电池在充放电过程中析锂,存在巨大的安全隐患等问题;此外,与比较例1相比,本发明实施例1-3的锂离子电池极片和隔膜在复合过程引入了负极补锂,将极片隔膜复合和负极补锂结合在一起,也进一步提升了电池的容量保持率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,其特征在于,包括:
提供负极片、隔膜和正极片,以及锂粉和溶剂;
将所述锂粉均匀混合在所述溶剂中,得到锂粉混合物;
在所述溶剂的熔化状态下,将所述锂粉混合物涂覆在所述负极片表面;
另将熔化状态下的不含锂粉的溶剂涂覆在所述正极片表面;
将涂覆有锂粉混合物的负极片、隔膜和涂覆有不含锂粉的溶剂的正极片依次层叠,进行卷绕或叠片形成电芯;
对所述电芯进行热压,然后冷却,得到极片和隔膜复合的电芯。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,其特征在于,所述溶剂为不与锂粉发生反应的有机溶剂或者无机溶剂或者混合体系。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,其特征在于,所述溶剂为熔点高于25摄氏度的有机溶剂。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,其特征在于,所述溶剂选自碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,其特征在于,所述锂粉混合物中,锂粉和溶剂的质量比例为5:95-95:5。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,其特征在于,所述涂覆在所述负极片表面的锂粉混合物的涂层厚度为1-50微米。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,其特征在于,所述电芯的热压温度高于所述溶剂的熔点,使所述正极片和/或所述负极片表面固化的溶剂熔化。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,其特征在于,所述电芯的热压温度为低于100℃。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,其特征在于,所述锂粉混合物在所述负极片表面上的涂覆方式包括喷涂、辊涂、或将负极片在锂粉混合物中浸取的方式。
10.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,其特征在于,所述锂粉混合物在负极片表面上的涂覆步骤或所述不含锂粉的溶剂在正极片表面上的涂覆步骤在正、负极片辊压之后收卷之前,或在卷绕机或叠片机放卷后;所述涂覆的方式包括全涂、线涂或点涂方式。
11.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法,其特征在于,所述冷却为通过冷风装置或自然冷却,所述冷却的温度为所述溶剂的熔点温度以下。
12.一种锂离子电池,其特征在于,是通过权利要求1-11任一项所述的锂离子电池极片和隔膜的复合方法制备得到的。
CN202110240659.4A 2021-03-04 2021-03-04 一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法及锂离子电池 Pending CN113131096A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110240659.4A CN113131096A (zh) 2021-03-04 2021-03-04 一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法及锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110240659.4A CN113131096A (zh) 2021-03-04 2021-03-04 一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法及锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113131096A true CN113131096A (zh) 2021-07-16

Family

ID=76772763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110240659.4A Pending CN113131096A (zh) 2021-03-04 2021-03-04 一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法及锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113131096A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113782847A (zh) * 2021-08-23 2021-12-10 湖南立方新能源科技有限责任公司 一种补锂方法及其应用
CN114420890A (zh) * 2022-01-20 2022-04-29 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 一种补锂方法及其应用
CN114527178A (zh) * 2022-03-17 2022-05-24 星恒电源股份有限公司 一种多孔参比电极及其制备方法、电池及其制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060159999A1 (en) * 2001-07-23 2006-07-20 Kejha Joseph B Method of automated prismatic electrochemical cells production and method of the cell assembly and construction
WO2009026467A1 (en) * 2007-08-21 2009-02-26 A123 Systems Inc. Separator for electrochemical cell and method for its manufacture
JP2013247031A (ja) * 2012-05-28 2013-12-09 Toyota Industries Corp 非水系蓄電装置及びリチウムイオン二次電池
CN104332657A (zh) * 2014-08-20 2015-02-04 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池富锂工艺及使用该工艺制备的锂离子电池
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
WO2017171433A1 (ko) * 2016-03-31 2017-10-05 주식회사 엘지화학 이차전지의 제조방법
CN111640946A (zh) * 2020-06-29 2020-09-08 天津市捷威动力工业有限公司 浸润改善添加剂、极片及其浸润方法、电池及其制备方法
CN111864275A (zh) * 2019-04-26 2020-10-30 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种电芯、其制备方法及锂离子电池
CN111969159A (zh) * 2016-04-01 2020-11-20 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池及其隔离膜
WO2021025072A1 (ja) * 2019-08-06 2021-02-11 Apb株式会社 リチウムイオン電池の製造方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060159999A1 (en) * 2001-07-23 2006-07-20 Kejha Joseph B Method of automated prismatic electrochemical cells production and method of the cell assembly and construction
WO2009026467A1 (en) * 2007-08-21 2009-02-26 A123 Systems Inc. Separator for electrochemical cell and method for its manufacture
JP2013247031A (ja) * 2012-05-28 2013-12-09 Toyota Industries Corp 非水系蓄電装置及びリチウムイオン二次電池
CN104332657A (zh) * 2014-08-20 2015-02-04 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池富锂工艺及使用该工艺制备的锂离子电池
WO2017171433A1 (ko) * 2016-03-31 2017-10-05 주식회사 엘지화학 이차전지의 제조방법
CN111969159A (zh) * 2016-04-01 2020-11-20 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池及其隔离膜
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
CN111864275A (zh) * 2019-04-26 2020-10-30 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种电芯、其制备方法及锂离子电池
WO2021025072A1 (ja) * 2019-08-06 2021-02-11 Apb株式会社 リチウムイオン電池の製造方法
CN111640946A (zh) * 2020-06-29 2020-09-08 天津市捷威动力工业有限公司 浸润改善添加剂、极片及其浸润方法、电池及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113782847A (zh) * 2021-08-23 2021-12-10 湖南立方新能源科技有限责任公司 一种补锂方法及其应用
CN113782847B (zh) * 2021-08-23 2024-05-07 湖南立方新能源科技有限责任公司 一种补锂方法及其应用
CN114420890A (zh) * 2022-01-20 2022-04-29 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 一种补锂方法及其应用
CN114527178A (zh) * 2022-03-17 2022-05-24 星恒电源股份有限公司 一种多孔参比电极及其制备方法、电池及其制备方法
CN114527178B (zh) * 2022-03-17 2024-03-29 星恒电源股份有限公司 一种多孔参比电极及其制备方法、电池及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110010903B (zh) 正极极片及电池
CN111554967B (zh) 一种全固态电池及其制备方法
CN110574191B (zh) 形成锂金属和无机材料复合薄膜的方法、以及使用该方法对锂二次电池的负极预锂化的方法
JPWO2017141735A1 (ja) 固体電解質組成物、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法
CN113300051A (zh) 一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法及锂离子电池
CN113131096A (zh) 一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法及锂离子电池
CN103311500A (zh) 一种锂离子电池负极极片及制作方法
CN101281987A (zh) 磷酸亚铁锂基聚合物锂离子电池及其制造方法
JP6127528B2 (ja) 電極、全固体電池、およびそれらの製造方法
WO2021228193A1 (zh) 高能量密度长寿命的快充锂离子电池及其制备方法
CN104638213A (zh) 一种超薄二次电池及其制备方法
CN105531865A (zh) 锂离子二次电池的制造方法、锂离子二次电池的制造装置和锂离子二次电池
CN112349900A (zh) 一种负极极片及含有该极片的锂离子电池
CN114400368B (zh) 硫化物固态电解质层及其制备方法和锂离子电池
CN111710900A (zh) 一种石墨烯基“磷酸亚铁锂正极-硅氧复合负极”低温高倍率高能量密度的锂离子电池
CN111864205B (zh) 硫化物固态电池正极极片及硫化物固态电池
CN218867198U (zh) 电池及用电设备
JP2018113220A (ja) リチウムイオン二次電池の製造方法
CN115084433B (zh) 一种正极极片和钠离子电池
CN114784230B (zh) 一种改善软包方形电池析锂的方法
CN116454274A (zh) 一种负极片及包括该负极片的钠离子电池
CN212365998U (zh) 一种锂固态电池的电极构造
CN109075311A (zh) 电池用电极、设置有该电极的电池以及制造该电极的方法
JP7087532B2 (ja) リチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池
CN113809326A (zh) 一种全固态锂离子电池制造工艺方法

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
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220609

Address after: 518000 room 101-5, building 1, No. 9, Jinxiu Middle Road, Laokeng community, Longtian street, Pingshan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant after: Shen Xi

Address before: 518118 room 101-5, building 1, No.9 Jinxiu Middle Road, Laokeng community, Longtian street, Pingshan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant before: Shenzhen Puli Technology Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20221121

Address after: 518000 B106, building 1, Yinxing Zhijie phase II, No. 1301-76, sightseeing Road, Xinlan community, Guanlan street, Longhua District, Shenzhen, Guangdong Province

Applicant after: Shenzhen Maolue Technology Research Co.,Ltd.

Address before: 518000 room 101-5, building 1, No. 9, Jinxiu Middle Road, Laokeng community, Longtian street, Pingshan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant before: Shen Xi

TA01 Transfer of patent application right
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210716

RJ01 Rejection of invention patent application after publication