CN115775923A - 一种锂离子电池及其制备方法和用途 - Google Patents
一种锂离子电池及其制备方法和用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115775923A CN115775923A CN202211708438.6A CN202211708438A CN115775923A CN 115775923 A CN115775923 A CN 115775923A CN 202211708438 A CN202211708438 A CN 202211708438A CN 115775923 A CN115775923 A CN 115775923A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hot pressing
- lithium ion
- pressing
- ion battery
- diaphragm
- 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
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
本发明提供了一种锂离子电池及其制备方法和用途。所述制备方法包括以下步骤:(1)将叠片后得到的电芯进行第一热压、第一冷压和注液,得到注液后的电芯;(2)将注液后的电芯化成、第二热压、第二冷压和排气,得到所述锂离子电池;其中,所述隔膜包括凝胶隔膜。本发明提供的制备方法,在注液前进行一次热冷压处理,然后再进行化成后的热冷压处理,防止极片在电池内部因不恰当的转运操作或者在电动汽车内部震动等造成的移位、错位,很好的提升电池的安全性能,同时还间接降低了电池内阻,提升了电池的循环性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,涉及一种锂离子电池及其制备方法和用途。
背景技术
针对目前锂离子电池的发展趋势,大尺寸软包电池和方形电池为主流,软包锂离子电池和方形电池,大多数采用凝胶隔膜,所以在叠片后会采用热压和冷压叠加的方式对电池芯包进行热覆合,凝胶隔膜的组成结构包括由聚乙烯制成的基膜、陶瓷涂层和最外层的聚偏氟乙烯作为凝胶聚合物涂层(即在隔膜上添加粘结剂得到涂胶隔膜)。该凝胶隔膜具有良好的吸液、保液能力,同时也具有良好的热稳定性和机械强度。在隔膜上添加粘结剂,增加热压工序,增大隔膜与正负极间的粘结力是目前比较有效的方法之一。
现有的制备软包锂离子电池电芯的技术方案中,普遍存在如下问题:热压时极片少,散热快,无需冷压,但需多次热压,效率低,一致性差;仅采用叠片前一次热压,保液量相对较少,不利于电芯循环性能。
因此,锂离子电池中采用凝胶隔膜时,如何提升电池的安全性能以及电化学性能,是亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种锂离子电池及其制备方法和用途。本发明提供的制备方法,在注液前进行一次热冷压处理,然后再进行化成后的热冷压处理,防止极片在电池内部因不恰当的转运操作或者在电动汽车内部震动等造成的移位、错位,很好的提升电池的安全性能,同时还间接降低了电池内阻,提升了电池的循环性能。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种锂离子电池的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将叠片后得到的电芯进行第一热压、第一冷压和注液,得到注液后的电芯;
(2)将注液后的电芯化成、第二热压、第二冷压和排气,得到所述锂离子电池;
其中,所述锂离子电池中的隔膜包括凝胶隔膜。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)中,先对对叠片后得到的电芯进行预热后再进行第一热压。
作为本发明优选的技术方案,所述预热的温度为70~90℃。
作为本发明优选的技术方案,所述预热的时间为0.5~1.5h。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述第一热压的压力为0.7~2MPa。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述第一热压的时间为100~600s。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述第一热压的温度为85~95℃。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述第一冷压的压力为0.5~2MPa。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述第一冷压的时间为60~600s,优选为120~210s。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述第一冷压的温度为20~30℃。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述第一冷压后,依次进行封装和烘烤后,再进行注液。
作为本发明优选的技术方案,经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的透气度的比值≥1。
作为本发明优选的技术方案,经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的剥离强度的比值≤1。
作为本发明优选的技术方案,经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的穿刺强度的比值为1~30%。
作为本发明优选的技术方案,经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的孔隙率比值为0~1。
作为本发明优选的技术方案,步骤(2)所述化成前,对注液后的电芯进行预充电和陈化。
作为本发明优选的技术方案,所述第二热压的压力小于第一热压的压力。
作为本发明优选的技术方案,所述第二热压的压力为第一热压的压力的60~80%。
作为本发明优选的技术方案,所述第二冷压的压力小于第一冷压的压力。
作为本发明优选的技术方案,所述第二冷压的压力为第一冷压的压力的60~80%。
作为本发明优选的技术方案,步骤(3)所述排气后,静置。
作为本发明优选的技术方案,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将叠片后得到的电芯以0.7~2MPa的压力在85~95℃下进行第一热压100~600s,然后以0.5~2MPa的压力在20~30℃下进行第一冷压120~210s,封装,烘烤,注液,得到注液后的电芯;
(2)将注液后的电芯进行预充电、陈化、化成、第二热压、第二冷压、排气和静置,第二热压的压力为第一热压的压力的60~80%,第二冷压的压力为第一冷压的压力的60~80%,得到所述锂离子电池;
其中,所述隔膜包括凝胶隔膜;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的透气度的比值≥1;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的剥离强度的比值≤1;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的穿刺强度的比值为1~30%;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的孔隙率比值为0~1。
第二方面,本发明提供一种锂离子电池,所述锂离子电池由如第一方面的锂离子电池的制备方法制备得到;
作为本发明优选的技术方案,所述锂离子电池中的隔膜的与极片之间的粘结力≥0.01N。
作为本发明优选的技术方案,所述锂离子电池拆解后,隔膜中胶点的面积≥90%。第三方面,本发明提供一种电池模组,所述电池模组包括如第二方面所述的锂离子电池。
第四方面,本发明还提供一种整车车辆,所述整车车辆包括如第二方面所述的锂离子电池或如第三方面所述的电池模组。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的制备方法,通过第一次热压和冷压处理(第一热压和第一冷压),使锂离子电池在制备过程中获得极片与隔膜间最佳的粘结效果,防止极片在电池内部因不恰当的转运操作或者在电动汽车内部震动等造成的移位、错位,保证了后续电池内部极片的固定性和浸润性,同时实现了隔膜的充分利用,不会出现无法使用的间隙,很好的提升电池的安全性能,同时在化成后进行第二次热压和冷压处理(第二热压、第二冷压),将电池中内部多余气体、电解液挤出到气袋部位,实现电池的定型平整,同时间接降低电池内阻,提升循环性能。
附图说明
图1为实施例1提供的制备方法制备得到的锂离子电池中,隔膜与极片接触的位置的粘结示意图。
图2为对比例1提供的制备方法制备得到的锂离子电池中,隔膜与极片接触的位置的粘结示意图。
图3为实施例1提供的锂离子电池的循环性能图。
图4为对比例2提供的锂离子电池的循环性能图。
图5为实施例1提供的锂离子电池的直流电阻的条形图。
图6为对比例2提供的锂离子电池的直流电阻的条形图
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
在一个具体实施方式中,本发明提供一种锂离子电池的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将叠片后得到的电芯进行第一热压、第一冷压和注液,得到注液后的电芯;
(2)将注液后的电芯化成、第二热压、第二冷压和排气,得到所述锂离子电池;
其中,所述锂离子电池中的隔膜包括凝胶隔膜。
在本发明一种优选地实施方式中,本发明提供的凝胶隔膜为在常规隔膜(陶瓷隔膜或有机物隔膜)表面(单面或双面)设置凝胶涂层(如聚偏氟乙烯等)的隔膜类型。
本发明不对步骤(1)中的叠片方式进行特别限定,本领域技术人员可想到的且可实现的叠片方式,本发明均适用,包括但不限于zig-zag叠片、卷绕式叠片、自由叠片和制袋式叠片等,且叠片的位置放置为将多层极片和隔膜按照隔膜-负极-隔膜-正极的排列方式逐层叠加。
本发明提供的制备方法,通过第一次热压和冷压处理(第一热压和第一冷压),可以使极片和凝胶隔膜达到较好的粘结程度,提升其粘结力,防止极片在电池内部因不恰当的转运操作或者在电动汽车内部震动等造成的移位、错位,很好的提升电池的安全性能,同时在化成后进行第二次热压和冷压处理(第二热压、第二冷压),将电池在高温陈化和化成充放电过程中内部产生的多余气体、电解液挤出到气袋部位然后再进行抽气整形(degas,即步骤(1)中的排气)工序,从而更好的可以实现电池的定型平整,提升极片和隔膜的粘接稳定性,缩短锂离子在正、负极间的通行距离,这样可以间接降低电池内阻,提升循环性能。如果第二次热压和冷压过程在化成前进行,则无法将充放电过程中产生的气体从电池内部去除,制程过程中产生的气体将会一直留存在极片和隔膜的间隙中,从而导致锂离子在正、负极片间的通行距离增大,电池在后续性能测试以及整车中使用时那些留存气体的部位不能够很好的进行锂离子的嵌入、脱出,同时循环过程中在这些间隙部位也会不断产生新的气体,如此往复会形成负极片的嵌锂死区(黑色、无嵌锂区域),电池的可使用容量降低,可造成电池的内阻增大以及循环性能下降。
作为具体实施方式中一个优选的技术方案,步骤(1)中,先对叠片后得到的电芯进行预热后再进行第一热压,进一步地,所述预热的温度为70~90℃,例如70℃、73℃、78℃、80℃、83℃、85℃、88℃或90℃等;所述预热的时间为0.5~1.5h,例如0.5h、0.8h、1h、1.3h或1.5h等。
作为具体实施方式中一个优选的技术方案,步骤(1)所述第一热压的压力为0.7~2MPa,例如0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa、1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa、1.9MPa或2MPa等;步骤(1)所述第一热压的时间为100~600s,例如100s、150s、200s、250s、300s、350s、400s、450s、500s、550s或600s等;步骤(1)所述第一热压的温度为85~95℃,例如85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃或95℃等。
作为具体实施方式中一个优选的技术方案,步骤(1)所述第一冷压的压力为0.5~2MPa,例如0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa、1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa、1.9MPa或2MPa等;步骤(1)所述第一冷压的时间为60~600s,例如60s、80s、100s、150s、200s、250s、300s、350s、400s、450s、500s、550s或600s等;更进一步地选自120~210s;步骤(1)所述第一冷压的温度为20~30℃,例如20℃、25℃或30℃等。
本发明中,通过调控第一热压和第一冷压过程中的压力、时间和温度,通过参数间的协同作用,使锂离子电池在制备过程中获得极片与隔膜间最佳的粘结效果,保证了后续电池内部极片的固定性和浸润性,同时实现了隔膜的充分利用,不会出现无法使用的间隙,提升了隔膜的利用率。
本发明中的第一热压的压力和时间如果过短,会导致极片和隔膜不能稳定粘接,使电池制作过程中(尤其是电池入包装壳前)电池内部极片出现移位、松动,造成电池芯包内部短路或者其他安全性问题,也会影响产品合格率,提升生产成本,而同样的,第一冷压(时间为120~210s)过程中,压力和时间过短,会导致电池芯包在短时间内不能迅速降温,影响电池的平整性、硬度,降低生产效率,即无论是调整第一热压还是调整第一冷压参数范围,不在本发明优选的保护范围内,并不能保证每款隔膜在芯包冷热压后都有较好的硬度和内部较好的粘接效果,如果不能保障芯包内部隔膜和极片的粘接,短期可导致电芯在后工序在加工时出现隔膜和极片的错位,长期可影响电池的性能以及安全问题。
作为具体实施方式中一个优选的技术方案,第一冷压后,依次进行封装和烘烤后,再进行注液。
作为具体实施方式中一个优选的技术方案,经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的透气度的比值≥1,例如1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5或1.6等;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的剥离强度的比值≤1,例如0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1等;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的穿刺强度的比值为1~30%,例如1%、5%、10%、15%、20%、25%或30%等;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的孔隙率比值为0~1,例如0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1等;
本发明中,通过调控第一热压和第一冷压的参数,得到了隔膜在热压前后的参数变化,其变化值在上述范围内时,极片与隔膜间的粘结程度高,不易出现错位,即本发明中通过隔膜参数的匹配可以预判可使用的冷热压参数,减少不必要的损失,隔膜热压前后的参数与第一热压和第一冷压过程中的参数间协同作用,相互配合。
作为具体实施方式中一个优选的技术方案,步骤(2)所述化成前,对注液后的电芯进行预充电和陈化。
作为具体实施方式中一个优选的技术方案,所述第二热压的压力小于第一热压的压力,更进一步地,第二热压的压力为第一热压的压力的60~80%,例如60%、65%、70%、75%或80%等;所述第二冷压的压力小于第一冷压的压力,更进一步地,第二冷压的压力为第一冷压的压力的60~80%,例如60%、65%、70%、75%或80%等。
本发明中,第二热压的压力小于第一热压的压力,或第二冷压的压力小于第一冷压的压力,更有利于充放电期间锂离子的嵌入、脱出,使锂离子在电池内部移动时阻力较小,如果第二热压的压力与第一热压的压力保持一致或更大,或第二冷压的压力与第一冷压的压力保持一致或更大,则会导致电池承受的压力过大(过压),会使隔膜表面聚偏氟乙烯胶粒被过多挤压进极片的材料孔隙中,造成活性物质内部孔隙堵塞、孔隙率降低,造成锂离子脱出困难或锂离子嵌入困难,直接造成电池的循环性能降低。
作为具体实施方式中一个优选的技术方案,步骤(2)所述排气后,静置。
作为具体实施方式中一个优选的技术方案,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将叠片后得到的电芯电芯以0.7~2MPa的压力在85~95℃下进行第一热压100~600s,然后以0.5~2MPa的压力在20~30℃下进行第一冷压120~210s,封装,烘烤,注液,得到注液后的电芯;
(2)将注液后的电芯进行预充电、陈化、化成、第二热压、第二冷压、排气和静置,第二热压的压力为第一热压的压力的60~80%,第二冷压的压力为第一冷压的压力的60~80%,得到所述锂离子电池;
其中,所述隔膜包括凝胶隔膜;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的透气度的比值≥1;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的剥离强度的比值≤1;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的穿刺强度的比值为1~30%;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的孔隙率比值为0~1。
在另一个具体实施方式中,本发明提供一种锂离子电池,所述锂离子电池由如上述具体实施方式所述的锂离子电池的制备方法制备得到。
作为另一个具体实施方式中一个优选的技术方案,所述锂离子电池中的隔膜的与极片之间的粘结力≥0.01N,例如0.01N、0.015N、0.02N、0.03N、0.04N或0.05N等;所述锂离子电池拆解后,隔膜中胶点的面积≥90%,例如90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%等。
本发明中,所述锂离子电池中的隔膜的与极片之间的粘结力是指第一热压和第一冷压后使用拉力测试仪测试出的带有胶层的隔膜和极片之间的粘结力,所述锂离子电池拆解后,隔膜中胶点的面积是指带有PVDF胶层的隔膜和极片完成第一热压和第一冷压后,胶层会在极片表面形成大小不等的白色点状胶点,这些胶点在极片上所占有的面积。本发明提供的锂离子电池为液态锂离子电池,其包括正极、负极、隔膜、电解液、正极耳、负极耳和铝塑膜外壳或者钢壳或者铝壳等。
需要说明,本发明提供的锂离子电池中,除了隔膜为凝胶隔膜外,正极、负极和电解液均为本领域技术人员的常规选择。
正极中通常包括正极集流体以及位于正极集流体表面的活性层,活性层中通常包括正极活性物质、导电剂和粘结剂,负极通常包括负极集流体和负极集流体表面的活性层,活性层中通常包括负极活性物质(包括上述具体实施方式中复合负极材料)、导电剂和粘结剂。
所述正极集流体没有特别限制,只要具有在其表面上形成的微细凹凸,以改善正极活性材料的粘附性即可。例如,可以使用诸如膜、片、箔、网、多孔体、泡沫和无纺布体等各种形状的正极集流体。
所述负极集流体没有特别限制,只要其具有导电性而不在电池中引起化学变化即可。具体地,可以使用铜,不锈钢,铝,镍,钛,或用表面经过碳或其他物质处理的金属集流体。
正极活性材料为能够使锂可逆地嵌入和脱嵌的化合物,具体地,如镍钴锰酸锂或者磷酸铁锂或者钴酸锂体系。
负极活性材料中还可包含其他负极材料,如硅基材料、锡基材料、钛酸锂或碳基材料(人造石墨、天然石墨或者硬碳体系)中的一种或几种。
粘结剂可以包含选自由聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯单体、苯乙烯-丁二烯橡胶和氟橡胶组成的组中的至少一种。
所述导电剂可以包含石墨,例如天然石墨或人造石墨;碳类材料,例如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑和热裂法炭黑;导电纤维,例如碳纤维和金属纤维;导电管,例如碳纳米管;金属粉末,例如碳氟化合物粉末、铝粉末和镍粉末;导电晶须,例如氧化锌和钛酸钾;导电金属氧化物,例如钛氧化物;以及聚亚苯基衍生物。
所述电解液可以包含有机溶剂和锂盐。
可以使用任何有机溶剂而没有特别的限制,只要它可以充当参与电池的电化学反应的离子可移动穿过的介质即可;任何化合物均可以用作所述锂盐而没有特别限制,只要它可以提供锂二次电池中所用的锂离子即可,即常规的液体电池中所使用的电解液,本发明均适用。
本发明另一实施例中提供一种电池模组,所述电池模组包括如一实施例所述的锂离子电池。
进一步地,本发明还提供一种整车车辆,所述整车车辆包括如一实施例中所述的锂离子电池或如另一实施例中所述的电池模组。
实施例1
本实施例提供一种锂离子电池(NCM811正极体系中,正极活性物质NCM811:聚偏氟乙烯:导电炭黑:碳纳米管的质量配比为97:1:1:1,石墨负极体系中,负极活性物质人造石墨:导电炭黑:聚偏氟乙烯的质量配比为95.3:1.2:3.5,电解液主要组成成分:环状碳酸脂(PC、EC),链状碳酸脂(DEC、DMC、EMC),羧酸酯(MF、MA、EA、MP),锂盐为六氟磷酸锂)制备方法,基于具体实施方式提供的制备方法:
(1)将正极极片、隔膜和负极极片进行叠片,得到电芯,将电芯进行第一热压,第一冷压,封装,烘烤,注液,得到注液后的电芯;
(2)将注液后的电芯进行预充电、陈化、化成、第二热压、第二冷压、排气和静置,第二热压的压力小于第一热压的压力,第二冷压的压力小于第一冷压的压力,得到所述锂离子电池;
其中,所述隔膜为凝胶隔膜(聚烯烃基膜、位于基膜双面的氧化铝陶瓷涂层和位于陶瓷涂层表面的聚偏氟乙烯涂层);
其中,第一热压、第一冷压、第二热压和第二冷压过程中的参数值如表1所示,第一热压前后隔膜的参数值如表1所示。
实施例2-11与对比例1
实施例2-8与对比例1与实施例1的区别为如表1和表2所示。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
对比例2
本对比例与实施例1的区别为,本对比例步骤(2)中在化成前进行第二热压和第二冷压(即陈化、第二热压、第二冷压、化成)。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
表1
表2
将实施例1-11与对比例1-2提供的锂离子电池进行电化学性能测试,测试条件为满电拆解的充电条件为1C(如70A)恒流放电至2.8V(企业所制定的下限电压),静置30min,再1C(如70A)电流恒流恒压充电至截至电压(如4.3V,企业所制定的上限电压),然后转恒压充电至0.05C截止。循环测试条件为在45℃环境条件下,1C恒流放电至2.8V,静置30min,再1C恒流恒压充电至4.3V,然后转恒压充电至0.05截止(循环300周),测试结果如表3所示。
表3
结合表1-3与图1-4可知:
从实施例1与实施例7-10的数据结果可知,第一热压的压力、第一热压的时间、第一冷压的压力和第一冷压的时间,任何一个均不在本发明优选的范围内时,即不进行参数的调控,均无法实现隔膜和极片的良好粘接,从而难以解决电池制作过程中电池内部留存的气体,当电池充放电时带有气体存在的部位的锂离子不能有效的嵌入负极或者从负极脱出,该部位的有效容量会损失,造成的长期影响是会降低电池的可使用容量,电池内阻快速增大,加速电池失效。
从实施例1与实施例11的数据结果可知,第一热压的压力值和第二热压的压力值保持一致,第一冷压的压力值和第二冷压的压力值保持一致,此做法会把隔膜上的胶粒挤压进极片的孔隙中,堵塞活性物质间的孔隙,影响锂离子的迁移,造成电池内阻增大。
从实施例1与对比例1的数据结果可知(结合图1和图2的对比,图1和图2分别示出了实施例1和对比例1提供的制备方法制备得到的锂离子电池中,隔膜与极片接触的位置的粘结示意图),不进行第二热压和第二冷压,就无法实现极片和隔膜的更好粘接,第二热压、第二冷压得目的是使电池在浸湿情况下更进一步良好的粘接,减小极片和隔膜的间隙,提升锂离子迁移效率。
从实施例1与对比例2的数据结果可知(结合图3-图6,图3和图4分别示出了实施例1和对比例2提供的锂离子电池的循环性能图,图5和图6分别示出了实施例1和对比例2提供的锂离子的电池的直流电阻的条形图),化成前进行第二热压和第二冷压处理,无法解决充放电过程中留存的气体的问题,从而使得制作过程中产生的气体一直留存在内部,无法排出,这样使得有气体的部位无法嵌入锂离子、脱出锂离子,易造成该部位出现黑斑(死区)。降低电池的可使用容量,加速电池失效。另外化成后进行第二热压和第二冷压可以使电解液在电池内部更加充分的浸润,经过更加充分浸润的电池的直流内阻以及循环性能会比化成前进行第二热压和第二冷压的要优异。
综上所述,本发明提供的制备方法,通过第一次热压和冷压处理(第一热压和第一冷压),以及调控第一热压和第一冷压过程中的压力、时间和温度,通过参数间的协同作用,使锂离子电池在制备过程中获得极片与隔膜间最佳的粘结效果,防止极片在电池内部因不恰当的转运操作或者在电动汽车内部震动等造成的移位、错位,保证了后续电池内部极片的固定性和浸润性,同时实现了隔膜的充分利用,不会出现无法使用的间隙,很好的提升电池的安全性能,同时在化成后进行第二次热压和冷压处理(第二热压、第二冷压),将电池中内部多余气体、电解液挤出到气袋部位,实现电池的定型平整,同时间接降低电池内阻,提升循环性能。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法,但本发明并不局限于上述工艺步骤,即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种锂离子电池的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将叠片后得到的电芯进行第一热压、第一冷压和注液,得到注液后的电芯;
(2)将注液后的电芯化成、第二热压、第二冷压和排气,得到所述锂离子电池;
其中,所述锂离子电池中的隔膜包括凝胶隔膜。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,先对对叠片后得到的电芯进行预热后再进行第一热压;
优选地,所述预热的温度为70~90℃,所述预热的时间为0.5~1.5h。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述第一热压的压力为0.7~2MPa;
优选地,步骤(1)所述第一热压的时间为100~600s;
优选地,步骤(1)所述第一热压的温度为85~95℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述第一冷压的压力为0.5~2MPa;
优选地,步骤(1)所述第一冷压的时间为60~600s,优选为120~210s;
优选地,步骤(1)所述第一冷压的温度为20~30℃;
优选地,步骤(1)所述第一冷压后,依次进行封装和烘烤后,再进行注液。
5.根据权利要求1-4任一项所述的锂离子电池的制备方法,其特征在于,经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的透气度的比值≥1;
优选地,经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的剥离强度的比值≤1;
优选地,经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的穿刺强度的比值为1~30%;
优选地,经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的孔隙率比值为0~1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的锂离子电池的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,对注液后的电芯进行预充电和陈化,再进行化成;
优选地,所述第二热压的压力小于第一热压的压力;
优选地,所述第二热压的压力为第一热压的压力的60~80%;
优选地,所述第二冷压的压力小于第一冷压的压力;
优选地,所述第二冷压的压力为第一冷压的压力的60~80%;
优选地,步骤(2)所述排气后,静置。
7.根据权利要求1-6任一项所述的锂离子电池的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将叠片后得到的电芯电芯以0.7~2MPa的压力在85~95℃下进行第一热压100~600s,然后以0.5~2MPa的压力在20~30℃下进行第一冷压120~210s,封装,烘烤,注液,得到注液后的电芯;
(2)将注液后的电芯进行预充电、陈化、化成、第二热压、第二冷压、排气和静置,第二热压的压力为第一热压的压力的60~80%,第二冷压的压力为第一冷压的压力的60~80%,得到所述锂离子电池;
其中,所述锂离子电池中的隔膜包括凝胶隔膜;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的透气度的比值≥1;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的剥离强度的比值≤1;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的穿刺强度的比值为1~30%;经过第一热压后的隔膜与第一热压前的隔膜的孔隙率比值为0~1。
8.一种锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池由如权利要求1-7任一项所述的锂离子电池的制备方法制备得到;
优选地,所述锂离子电池中的隔膜的与极片之间的粘结力≥0.01N;
优选地,所述锂离子电池拆解后,隔膜中胶点的面积≥90%。
9.一种电池模组,其特征在于,所述电池模组包括如权利要求8所述的锂离子电池。
10.一种整车车辆,其特征在于,所述整车车辆包括如权利要求8所述的锂离子电池或如权利要求9所述的电池模组。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211708438.6A CN115775923A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种锂离子电池及其制备方法和用途 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211708438.6A CN115775923A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种锂离子电池及其制备方法和用途 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115775923A true CN115775923A (zh) | 2023-03-10 |
Family
ID=85393190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211708438.6A Pending CN115775923A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种锂离子电池及其制备方法和用途 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115775923A (zh) |
-
2022
- 2022-12-29 CN CN202211708438.6A patent/CN115775923A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI466365B (zh) | An insulating layer with heat-resistant insulation | |
CN107611314B (zh) | 锂离子电池及其涂层隔膜 | |
JP2017152147A (ja) | 複合活物質二次粒子、積層体グリーンシート、全固体二次電池及びそれらの製造方法 | |
JP6943023B2 (ja) | 積層体グリーンシート、全固体二次電池およびその製造方法 | |
JP2018063850A (ja) | 積層体グリーンシート、全固体二次電池及びその製造方法 | |
CN111883855A (zh) | 一种全固态电芯及其制备方法和固态电池 | |
CN110911734A (zh) | 一种软包锂离子电池 | |
CN110911616A (zh) | 一种锂硫电池用耐高温多功能隔膜及制备方法 | |
CN114725623A (zh) | 电池、电子设备、移动装置 | |
CN112018397A (zh) | 一种正极片及电池 | |
CN113871567A (zh) | 一种电池极片、其制备方法和用途 | |
CN111048738B (zh) | 一种能够提高电池性能的电池极片的制备方法 | |
TW201351757A (zh) | 電化學隔離膜結構及其製作方法 | |
CN113363669B (zh) | 一种复合隔膜、包含其的锂离子电池及其制备方法和应用 | |
CN107681113B (zh) | 正极片及其制备方法以及二次电池 | |
CN114597590A (zh) | 一种涂边特种隔膜及其应用 | |
CN117080679A (zh) | 一种复合隔膜及其制备方法和电池 | |
CN115775923A (zh) | 一种锂离子电池及其制备方法和用途 | |
JP6855749B2 (ja) | スラリー、積層体グリーンシート、全固体二次電池及びそれらの製造方法 | |
CN115241464A (zh) | 一种复合集流体、其制备方法和用途 | |
JP6953700B2 (ja) | 積層体グリーンシート、連続積層体グリーンシート、全固体二次電池、並びにそれらの製造方法 | |
KR100749626B1 (ko) | 이차전지 | |
JP2018063808A (ja) | 積層体グリーンシート、全固体二次電池、並びにこれらの製造方法 | |
CN219811630U (zh) | 隔膜及电池 | |
JP6927106B2 (ja) | 全固体二次電池 |
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 |