CN113471578A - 一种动力储能电池壳体、制备方法及电池 - Google Patents

一种动力储能电池壳体、制备方法及电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种动力储能电池壳体，所述电池壳体包括涂覆在电池壳体内壁的涂覆层，所述涂覆层由混合料和PVDF粘结剂制得的混合体喷雾干燥涂覆，所述混合料包括勃姆石和氮化铝，所述混合体喷雾之前加入NMP搅拌形成悬浮的非牛顿流体。本发明所提供的一种动力储能电池壳体，结构稳定，在调浆过程中包覆材料不易脱落，浆料无团聚；具备优良的抗氧化性，不参与电池内部化学反应，并且结合了勃母石与氮化铝的有点，有良好的绝缘性、阻燃性好、同时有良好的导热性能，不会热聚集，热稳定性好。

Description

一种动力储能电池壳体、制备方法及电池
技术领域
本发明属于锂电池制造领域，具体涉及动力储能电池壳体、制备方法及电池。
背景技术
锂离子电池具有工作电压高、自放电少、高的能量密度、高的功率密度等优点，具有良好的化学反应可逆性。随着锂离子电池在日常生活中各个领域的广泛应用，对锂离子电池的性能要求也越来越高，同时方型锂离子电池由于其安全性、稳定性、可靠性成为国家电网、通讯基站、电动汽车等储能、动力系统的核心产品，其市场需求也飞速增加。
其中，方型铝壳锂离子电池是主流应用。现有技术中，方型铝壳锂离子电池入壳前需要包一层mylar膜增加一层防护，以防止隔离膜与铝壳刮蹭造成短路。传统的包mylar膜的方法包括对盖板焊接后的电芯进行焊口处贴胶，折叠合芯，包胶固定最后包裹mylar膜，以及与顶盖热熔固定后贴胶成型等几道工序。该工序耗费时间较多，造成了工时的浪费进而增加了成本，并且mylar膜的厚度一般来说为100-200μm，两层mylar膜占据了壳体空间，减少了电池容量和能量密度。
因此，需提供一种动力储能电池壳体及其制备方法，以解决上述问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种动力储能电池壳体及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种动力储能电池壳体，所述电池壳体包括涂覆在电池壳体内壁的涂覆层，所述涂覆层由混合料和PVDF粘结剂制得的混合体喷雾干燥涂覆，所述混合料包括勃姆石和氮化铝，所述混合体喷雾之前加入NMP搅拌形成悬浮的非牛顿流体。
本发明所提供的动力储能电池壳体，还具有这样的特征，所述混合体按质量百分比计为混合料：86％-90％和PVDF:10％-14％；所述非牛顿流体中混合体28％-36％，所述NMP64％-72％。
本发明所提供的动力储能电池壳体，还具有这样的特征，所述混合料中的勃姆石和氮化铝比例包括在9:1、8:2和7:3中选出的一种比例。
本发明的另一目的在于，提供一种如上述任一项所述的动力储能电池壳体的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1：将勃姆石、氮化铝、和PVDF粘结剂混合得到混合体，加入NMP混合搅拌形成悬浮的非牛顿流体；
S2：对电池壳体内壁进行预处理；
S3：将S1获得的悬浮的非牛顿流体涂覆在预处理后的电池壳体内壁上，烘干得到动力储能电池壳体。
本发明所提供的动力储能电池壳体的制备方法，还具有这样的特征，所述S1包括如下步骤：
S1.1：在搅拌机中加入勃姆石和氮化铝，公转25rp搅拌10min；公转25rp自转1200rp搅拌30min；
S1.2：加入PVDF公转25rp搅拌10min；公转25rp自转1200rp搅拌30min；
S1.3：加入NMP公转35rp自转1500rp，时间180min，真空保持-0.09Mpa；
S1.4：除泡公转20rp自转800rp，时间30min，真空保持-0.09Mpa，得到悬浮的非牛顿流体。
本发明所提供的动力储能电池壳体的制备方法，还具有这样的特征，所述搅拌机为双行星搅拌机。
本发明所提供的动力储能电池壳体的制备方法，还具有这样的特征，所述步骤S1.4还包括对搅拌后的浆料过滤，所述过滤使用的筛网为200目筛网。
本发明所提供的动力储能电池壳体的制备方法，还具有这样的特征，所述S3中的烘干温度为120-160℃，所述烘干过程中使用氩气或氮气中的一种或多种惰性气体进行保护。
本发明所提供的动力储能电池壳体的制备方法，还具有这样的特征，所述S1种混合的过程环境RH湿度控制2％-20％，所述S3中涂覆的环境RH湿度为2％-20％，涂覆完成后使用负压对溶剂气体NMP进行回收。
本发明的再一目的在于，提供一种电池，所述电池包括电池壳体，所述电池壳体使用如前述任一项所述的制备方法制备。
有益效果：
本发明所提供的一种动力储能电池壳体，结构稳定，在调浆过程中包覆材料不易脱落，浆料无团聚；具备优良的抗氧化性，不参与电池内部化学反应，并且结合了勃母石与氮化铝的有点，有良好的绝缘性、阻燃性好、同时有良好的导热性能，不会热聚集，热稳定性好；放热峰变宽，放热的起始温度提高；导热性好，电芯温度得到好的控制，电解液消耗少，延长了电池的使用寿命；保证电解液不会腐蚀壳体，带入杂质，且很大程度上延长了电芯铝壳的使用寿命去；涂层位置在壳体内壁，对电芯起到了物理保护电芯与壳体的绝缘保护避免短路时电池内部温度持续升高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所提供的电池的循环测试对比图；
图2为本发明实施例所提供的电池1C放电温升图；
图3为本发明实施例所提供的电池放电电压-容量曲线图；
图4为本发明实施例所提供的电池的电压温度曲线图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
本发明提供了一种动力储能电池壳体，该电池壳体包括涂覆在电池壳体内壁的涂覆层，所述涂覆层由混合料、PVDF粘结剂和NMP制得的混合体喷雾干涂覆。混合料包括勃姆石和氮化铝，混合料中勃姆石和氮化铝的含量分别为90％和10％。混合料在混合体中占比86％，PVDF加入比例为14％,NMP加入量浆料固含量为36％。涂覆层厚度为5-20μm。
制备方法包括如下步骤：
S1：将勃姆石、氮化铝、PVDF粘结剂和NMP在双行星搅拌机中混合搅拌得到混合体：
S1.1：在搅拌机中加入勃姆石和氮化铝，公转25rp搅拌10min；公转25rp自转1200rp搅拌30min；
S1.2：加入PVDF公转25rp搅拌10min；公转25rp自转1200rp搅拌30min；
S1.3：加入NMP公转35rp自转1500rp，时间180min，真空保持-0.09Mpa；
S1.4：除泡公转20rp自转800rp，时间30min，真空保持-0.09Mpa，得到悬浮的非牛顿流体；对搅拌后的浆料过滤，所述过滤使用的筛网为200目筛网，得到粘度范围为200～1200mPa.s，适用于喷涂的涂料，搅拌环境RH湿度控制2％-20％；
S2：对电池壳体内壁进行预处理；
S3：将S1获得的混合体涂覆在预处理后的电池壳体内壁上，经120-160℃烘干烘干过程中注入氩气氮气进行保护；涂布环境RH湿度控制2％-20％，负压对溶剂气体NMP的回收后得到动力储能电池壳体。该方法得到的涂覆层不仅薄，而且能够实现均匀致密且完全包覆效果。
利用上述动力储能电池壳体制备电池。
对电池进行一系列检测，得到如图1-4所示的结果。如图1所示，本发明实施例所提供的电池因具有良好的导热性，内部副反应少，电解液消耗少，循环寿命较原壳体电池好。如图2所示，上述实施例所提供的电池1C放电温升＜15℃。如图3所示，实施例所提供的电池倍率放电：0.5C为100.79％，2C为101.14％，3C为101.23％性能较好。如图4所示，该实施例所提供的电池针刺实验电芯表面温度在60℃，不起火不冒烟。
在另一实施例中，提供一种动力储能电池壳体，该电池壳体包括涂覆在电池壳体内壁的涂覆层，所述涂覆层由混合料、PVDF粘结剂和NMP制得的混合体喷雾干涂覆。混合料包括勃姆石和氮化铝，混合料中勃姆石和氮化铝的含量分别为80％和20％。混合料在混合体中占比90％，PVDF加入比例为10％,NMP加入量浆料固含量为28％。
制备方法包括如下步骤：
S1：将勃姆石、氮化铝、PVDF粘结剂和NMP在双行星搅拌机中混合搅拌得到混合体：
S1.1：在搅拌机中加入勃姆石和氮化铝，公转25rp搅拌10min；公转25rp自转1200rp搅拌30min；
S1.2：加入PVDF公转25rp搅拌10min；公转25rp自转1200rp搅拌30min；
S1.3：加入NMP公转35rp自转1500rp，时间180min，真空保持-0.09Mpa；
S1.4：除泡公转20rp自转800rp，时间30min，真空保持-0.09Mpa，得到混合体；对搅拌后的浆料过滤，所述过滤使用的筛网为200目筛网，得到粘度范围为200～1200mPa.s，适用于喷涂的涂料，搅拌环境RH湿度控制2％-20％；
S2：对电池壳体内壁进行预处理；
S3：将S1获得的混合体涂覆在预处理后的电池壳体内壁上，经120-160℃烘干烘干过程中注入氩气氮气进行保护；涂布环境RH湿度控制2％-20％，负压对溶剂气体NMP的回收后得到动力储能电池壳体。
利用上述动力储能电池壳体制备电池。
在第三实施例中，提供一种动力储能电池壳体，该电池壳体包括涂覆在电池壳体内壁的涂覆层，所述涂覆层由混合料、PVDF粘结剂和NMP制得的混合体喷雾干涂覆。混合料包括勃姆石和氮化铝，混合料中勃姆石和氮化铝的含量分别为70％和30％。混合料在混合体中占比88％，PVDF加入比例为12％,NMP加入量浆料固含量为30％。
制备方法包括如下步骤：
S1：将勃姆石、氮化铝、PVDF粘结剂和NMP在双行星搅拌机中混合搅拌得到混合体：
S1.1：在搅拌机中加入勃姆石和氮化铝，公转25rp搅拌10min；公转25rp自转1200rp搅拌30min；
S1.2：加入PVDF公转25rp搅拌10min；公转25rp自转1200rp搅拌30min；
S1.3：加入NMP公转35rp自转1500rp，时间180min，真空保持-0.09Mpa；
S1.4：除泡公转20rp自转800rp，时间30min，真空保持-0.09Mpa，得到混合体；对搅拌后的浆料过滤，所述过滤使用的筛网为200目筛网，得到粘度范围为200～1200mPa.s，适用于喷涂的涂料，搅拌环境RH湿度控制2％-20％；
S2：对电池壳体内壁进行预处理；
S3：将S1获得的混合体涂覆在预处理后的电池壳体内壁上，经120-160℃烘干烘干过程中注入氩气氮气进行保护；涂布环境RH湿度控制2％-20％，负压对溶剂气体NMP的回收后得到动力储能电池壳体。
利用上述动力储能电池壳体制备电池。
综上所述，本发明所提供的电池壳体具有如下的优点：(1)结构稳定，在调浆过程中包覆材料不易脱落，浆料无团聚；(2)具备优良的抗氧化性，不参与电池内部化学反应；(3)结合了勃母石与氮化铝的有点，有良好的绝缘性、阻燃性好、同时有良好的导热性能，不会热聚集，热稳定性好；放热峰变宽，放热的起始温度提高；导热性好，电芯温度得到好的控制，电解液消耗少，延长了电池的使用寿命(4)耐腐蚀性：保证电解液不会腐蚀壳体，带入杂质，且很大程度上延长了电芯铝壳的使用寿命去。(5)涂层位置在壳体内壁，对电芯起到了物理保护电芯与壳体的绝缘保护避免短路时电池内部温度持续升高。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种动力储能电池壳体，其特征在于，所述电池壳体包括涂覆在电池壳体内壁的涂覆层，所述涂覆层由混合料和PVDF粘结剂制得的混合体喷雾干燥涂覆，所述混合料包括勃姆石和氮化铝，所述混合体喷雾之前加入NMP搅拌形成悬浮的非牛顿流体。
2.根据权利要求1所述的动力储能电池壳体，其特征在于，所述混合体按质量百分比计为混合料：86％-90％和PVDF:10％-14％；所述非牛顿流体中混合体28％-36％，所述NMP64％-72％。
3.根据权利要求2所述的动力储能电池壳体，其特征在于，所述混合料中的勃姆石和氮化铝比例包括在9:1、8:2和7:3中选出的一种比例。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的动力储能电池壳体的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：将勃姆石、氮化铝、和PVDF粘结剂混合得到混合体，加入NMP混合搅拌形成悬浮的非牛顿流体；
S2：对电池壳体内壁进行预处理；
S3：将S1获得的悬浮的非牛顿流体涂覆在预处理后的电池壳体内壁上，烘干得到动力储能电池壳体。
5.根据权利要求4所述的动力储能电池壳体的制备方法，其特征在于，所述S1包括如下步骤：
S1.1：在搅拌机中加入勃姆石和氮化铝，公转25rp搅拌10min；公转25rp自转1200rp搅拌30min；
S1.2：加入PVDF公转25rp搅拌10min；公转25rp自转1200rp搅拌30min；
S1.3：加入NMP公转35rp自转1500rp，时间180min，真空保持-0.09Mpa；
S1.4：除泡公转20rp自转800rp，时间30min，真空保持-0.09Mpa，得到悬浮的非牛顿流体。
6.根据权利要求5所述的动力储能电池壳体的制备方法，其特征在于，所述搅拌机为双行星搅拌机。
7.根据权利要求5所述的动力储能电池壳体的制备方法，其特征在于，所述步骤S1.4还包括对搅拌后的浆料过滤，所述过滤使用的筛网为200目筛网。
8.根据权利要求4所述的动力储能电池壳体的制备方法，其特征在于，所述S3中的烘干温度为120-160℃，所述烘干过程中使用氩气或氮气中的一种或多种惰性气体进行保护。
9.根据权利要求4所述的动力储能电池壳体的制备方法，其特征在于，所述S1种混合的过程环境RH湿度控制2％-20％，所述S3中涂覆的环境RH湿度为2％-20％，涂覆完成后使用负压对溶剂气体NMP进行回收。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括电池壳体，所述电池壳体使用如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备。
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