CN1476122A - 聚合物锂离子电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚合物锂离子电池的制作方法，其特征是制成正极浆料，制成负极材料浆料，制成隔膜材料浆料，制成网格预处理材料浆料；将正极材料料浆、负极材料料浆、隔膜材料料浆分别涂布在载体上；将铜网格、铝网格材料分别冲压成型，用预处理材料进行网格预处理；将电极材料冲压成型，隔膜材料裁切成一定的形状；将铜网格和负极材料、铝网格和正极材料摆放在一起；利用热复合机将铜网格和负极材料、铝网格和正极材料粘到一起；将正极、负极和隔膜摆放到一起滚压复合成电池单元；将电极的外电路即正极的铝网格、负极的铜网格分别焊接到一块；将焊接好的电池放在萃取液中进行萃取处理；包覆铝塑复合膜；将电解液灌注到电池内部；真空封装制成产品；本发明的方法具有工艺简单、成品率高、设备投资少、生产成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种聚合物锂离子电池，本发明还涉及一种聚合物锂离子电池的生产制作方法。
背景技术
在聚合物锂离子电池生产技术中比较成熟、比较先进的是美国BELLCORE公司的电池制造技术。安全问题以及能量密度偏低是锂离子电池生产中存在的两个关键问题，另外生产工艺的复杂性、生产成本较高也是困扰电池发展的影响因素。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺点，本发明人积多年从事本领域工作的经验，经过反复研究论证，终得本发明的产生；本发明提供一种能量密度更高、安全性更好、制作成本更低的聚合物锂离子电池及其制作方法。
本发明采用的技术方案是：一种聚合物锂离子电池，电池组成包括正极、负极、隔膜层和电解液，正极材料的组成为(质量百分比)钴酸锂(LiCoO2)70-95％、导电碳材料1-6％、聚偏二氟乙烯(PVDF)2-15％、聚六氟丙烯(PHFP)0.5-4％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)1.5-15％；负极材料组成为(质量百分比)中间相碳微球(CMS)75-90％、导电碳材料1-5％、聚偏二氟乙烯(PVDF)2-18％、聚六氟丙烯(PHFP)0.5-5％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)6.5-12％；隔膜层材料的组成为(质量百分比)聚偏二氟乙烯(PVDF)25-50％、聚六氟丙烯(PHFP)5-10％、聚丙烯腈(PAN)5-10％、气相二氧化硅2-5％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)28-60％；电解液的组成为碳酸乙烯酯(EC)∶二甲基碳酸酯(DMC)∶乙基甲基碳酸酯(EMC)＝1∶1∶1(质量)。
本发明的产品是通过这样的方法来制作的：
按钴酸锂(LiCoO2)70-95％、导电碳材料1-6％、聚偏二氟乙烯(PVDF)2-15％、聚六氟丙烯(PHFP)0.5-4％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)1.5-15％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制取正极材料浆料。
按中间相碳微球(CMS)75-90％、导电碳材料1-5％、聚偏二氟乙烯(PVDF)2-18％、聚六氟丙烯(PHFP)0.5-5％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)6.5-12％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成负极材料浆料。
按聚偏二氟乙烯(PVDF)25-50％、聚六氟丙烯(PHFP)5-10％、聚丙烯腈(PAN)5-10％、气相二氧化硅2-5％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)28-60％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成隔膜材料浆料。
按(质量百分比)高分子热溶胶70-90％、有机醇5-20％、导电碳材料5-10％的比例混合，同时加入异丙醇作为有机溶剂，搅拌均匀制成网格预处理材料浆料。
将正极材料料浆、负极材料料浆、隔膜材料料浆分别涂覆在载体上；将铜网格、铝网格材料分别冲压成型，用网格预处理材料进行网格预处理；将电极材料冲压成型，隔膜材料裁切成一定的形状；将铜网格和负极材料、铝网格和正极材料摆放在一起，利用热复合机在110-120℃温度下将铜网格和负极材料、铝网格和正极材料粘到一起；将正极、负极和隔膜摆放到一起，在110-120℃温度下热压复合成电池单元。
用超声波点焊机将正极的铝网格、负极的铜网格分别焊接到一块；将焊接好的电池放在甲醇萃取液中萃取处理；包覆铝塑复合膜，将电解液灌注到电池内部，真空封装制成产品。
本发明的方法具有工艺简单、成品率高、设备投资少、生产成本低等优点。
采用本发明方法制作的电池与普通锂离子电池相比较，能量密度更高，更加安全可靠，具体见下面表格所示。
| 项目 | 普通锂离子电池 | 本发明聚合物锂离子电池 |
| 质量能量密度(Wh/Kg) | 100---140 | 120---160 |
| 体积能量密度(Wh/l) | 200---280 | 250---320 |
| 毒性 | 轻毒 | 无毒 |
| 过充 | 有起火现象 | 发热 |
| 短路实验 | 有起火现象，甚至爆炸 | 发热 |
| 碰撞 | 漏液 | 无漏液 |
本发明产品中使用聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚六氟丙烯(PHFP)和硅粉制作电池专用的隔膜材料，隔膜具有良好的耐温性，有效防止电池内部短路，有助于电池安全性能的提高。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的工艺流程为：将正极材料和负极材料分别混合，涂布冲压后进行质量检测和外观检测；分别将铜、铝网格冲压，网格预处理材料混合对网格预处理，极片进行摆放，滚压复合成正、负极，将隔膜材料混合、涂布、剪切；进行电池单元摆放；滚压复合成电池单元；进行短路测试，加入镍带、铝带用超声波点焊，进行短路测试；进行萃取，然后用烤箱烘干；准备铝箔包装材料冲压成铝箔外壳，将电池摆放到铝箔外壳中；然后装端边，然后热封两边，进行短路测试，然后灌注电解液；然后进行电池化成、真空封装后成成品出厂。
下面举例对本发明做更详细的描述：
实施例一：按钴酸锂(LiCoO2)95％、导电碳材料1％、聚偏二氟乙烯(PVDF)2％、聚六氟丙烯(PHFP)0.5％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)1.5％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成正极材料浆料；按中间相碳微球(CMS)90％、导电碳材料1％、聚偏二氟乙烯(PVDF)2％、聚六氟丙烯(PHFP)0.5％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)6.5％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成负极材料浆料；按聚偏二氟乙烯(PVDF)45％、聚六氟丙烯(PHFP)7％、聚丙烯腈(PAN)5％、气相二氧化硅5％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)38％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成隔膜材料浆料；按(质量百分比)高分子热溶胶90％、有机醇5％、导电碳材料5％的比例混合，同时加入异丙醇作为有机溶剂，搅拌均匀制成网格预处理材料浆料；将正极材料料浆、负极材料料浆、隔膜材料料浆分别涂布在载体上；将铜网格、铝网格材料分别冲压成型，用网格预处理材料进行网格预处理；将电极材料冲压成型，隔膜材料裁切成一定的形状；将铜网格和负极材料、铝网格和正极材料摆放在一起；利用热复合机在110-120℃温度下将铜网格和负极材料、铝网格和正极材料粘到一起；将正极、负极和隔膜摆放到一起；在110-120℃温度下滚压复合成电池单元；用超声波点焊机将电极的外电路即正极的铝网格、负极的铜网格分别焊接到一块；将焊接好的电池放在萃取液(增加萃取液的成分)中进行萃取处理；包覆铝塑复合膜；将电解液灌注到电池内部；真空封装制成产品。
实施例二：按钴酸锂(LiCoO2)70％、导电碳材料5％、聚偏二氟乙烯(PVDF)15％、聚六氟丙烯(PHFP)3％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)7％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成正极材料浆料，按中间相碳微球(CMS)75％、导电碳材料5％、聚偏二氟乙烯(PVDF)10％、聚六氟丙烯(PHFP)1％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)9％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成负极材料浆料，按聚偏二氟乙烯(PVDF)25％、聚六氟丙烯(PHFP)7％、聚丙烯腈(PAN)8％、气相二氧化硅5％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)55％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成隔膜材料浆料，按(质量百分比)高分子热溶胶70％、有机醇20％、导电碳材料10％的比例混合，同时加入异丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成网格预处理材料浆料；将正极材料料浆、负极材料料浆、隔膜材料料浆分别涂布在载体上；将铜网格、铝网格材料分别冲压成型，用网格预处理材料进行网格预处理；将电极材料冲压成型，隔膜材料裁切成一定的形状；将铜网格和负极材料、铝网格和正极材料摆放在一起；利用滚压机在110-120℃温度下将铜网格和负极材料、铝网格和正极材料粘到一起；将正极、负极和隔膜摆放到一起；在110-120℃温度下滚压复合成电池单元；用超声波点焊机将电极的外电路即正极的铝网格、负极的铜网格分别焊接到一块；将焊接好的电池放在甲醇萃取液中进行萃取处理；包覆铝塑复合膜；将电解液灌注到电池内部；真空封装制成产品。
实施例三：按钴酸锂(LiCoO2)80％、导电碳材料2％、聚偏二氟乙烯(PVDF)10％、聚六氟丙烯(PHFP)2％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)6％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成正极材料浆料，按中间相碳微球(CMS)85％、导电碳材料2％、聚偏二氟乙烯(PVDF)5％、聚六氟丙烯(PHFP)1％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)7％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成负极材料浆料，按聚偏二氟乙烯(PVDF)50％、聚六氟丙烯(PHFP)8％、聚丙烯腈(PAN)7％、气相二氧化硅5％、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)30％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成隔膜材料浆料，按(质量百分比)高分子热溶胶90％、有机醇5％、导电碳材料5％的比例混合，同时加入异丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成网格预处理材料浆料；将正极材料料浆、负极材料料浆、隔膜材料料浆分别涂布在载体上；将铜网格、铝网格材料分别冲压成型，用网格预处理材料进行网格预处理；将电极材料冲压成型，隔膜材料裁切成一定的形状；将铜网格和负极材料、铝网格和正极材料摆放在一起；利用滚压机在110-120℃温度下将铜网格和负极材料、铝网格和正极材料粘到一起；将正极、负极和隔膜摆放到一起；在110-120℃温度下滚压复合成电池单元；用超声波点焊机将电极的外电路即正极的铝网格、负极的铜网格分别焊接到一块；将焊接好的电池放在萃取液(增加萃取液的成分)中进行萃取处理；包覆铝塑复合膜；将电解液灌注到电池内部；真空封装制成产品。
Claims (5)
1、一种聚合物锂离子电池的制作方法，其特征是：按钴酸锂70～95％、导电碳材料1～6％、聚偏二氟乙烯2～15％、聚六氟丙烯0.5～4％、邻苯二甲酸二丁酯1.5～15％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成正极浆料，按中间相碳微球75～90％、导电碳材料1-5％、聚偏二氟乙烯2-18％、聚六氟丙烯0.5-5％、邻苯二甲酸二丁酯6.5-12％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成负极材料浆料，按聚偏二氟乙烯25-50％、聚六氟丙烯5-10％、聚丙烯腈5-10％、气相二氧化硅2-5％、邻苯二甲酸二丁酯28-60％的比例混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成隔膜材料浆料，按高分子热溶胶70-90％、有机醇5-20％、导电碳材料5-10％的比例混合，搅拌均匀制成网格预处理材料浆料；将正极材料料浆、负极材料料浆、隔膜材料料浆分别涂布在载体上；将铜网格、铝网格材料分别冲压成型，用网格预处理材料进行网格预处理；将电极材料冲压成型，隔膜材料裁切成一定的形状；将铜网格和负极材料、铝网格和正极材料摆放在一起；利用热复合机在110-120℃温度下将铜网格和负极材料、铝网格和正极材料粘到一起；将正极、负极和隔膜摆放到一起；在110-120℃温度下滚压复合成电池单元；用超声波点焊机将电极的外电路即正极的铝网格、负极的铜网格分别焊接到一块；将焊接好的电池放在萃取液中进行萃取处理；包覆铝塑复合膜；将电解液灌注到电池内部；真空封装制成产品。
2、如权利要求1所述的聚合物锂离子电池的制作方法，其特征是：隔膜材料中加入聚丙烯腈。
3、如权利要求1所述的聚合物锂离子电池的制作方法，其特征是：萃取液为甲醇。
4、如权利要求1所述的方法制作的电池，其电池质量能量密度可达140Wh/Kg，体积能量密度可达280Wh/l。
5、一种聚合物锂离子电池，其特征是：电池组成包括正极、负极、隔膜层和电解液，按质量百分比，正极材料的组成为：钴酸锂70-95％、导电碳材料1-6％、聚偏二氟乙烯2-15％、聚六氟丙烯0.5-4％、邻苯二甲酸二丁酯1.5-15％；负极材料组成为：中间相碳微球75-90％、导电碳材料1-5％、聚偏二氟乙烯2-18％、聚六氟丙烯0.5-5％、邻苯二甲酸二丁酯6.5-12％；隔膜层材料的组成为：聚偏二氟乙烯25-50％、聚六氟丙烯5-10％、聚丙烯腈5-10％、气相二氧化硅2-5％、邻苯二甲酸二丁酯28-60％；电解液的组成为碳酸乙烯酯∶二甲基碳酸酯∶乙基甲基碳酸酯＝1∶1∶1。
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