CN1964125A - 锂离子二次电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子二次电池的制造方法，包括将非水电解液向电池内第一次注液和电池化成，其特征在于：电池化成后对电池壳进行第二次注液，第一次注液为总量的70％－90％为宜，更优选80％。该电池具有容量衰减慢，循环性能好的优点，适用于各类锂离子二次电池。

Description

锂离子二次电池的制造方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子二次电池的制造方法，特别是制造锂离子二次电池时非水电解液的注液方法。
背景技术
锂离子二次电池作为各类电子设备的能源被广泛应用的同时，人们对电池的性能要求也越来越高，无论是具有较高容量的圆形电池，还是适宜各类电子产品的方形锂离子电池，人们处于对使用时间和使用寿命的考虑，都要求以上作为能源供应者-电池具有较高的初始容量的同时，还要求这些电池在反复的充放电过程中具有较好的容量保持率，表现出良好的循环性能，具有较长的使用寿命。
由于锂离子电池中正极材料普遍使用锂钴氧化物，负极使用的是石墨，而这两种材料的容量都有一定的限度。因此为了提高容量，各个电池生产厂家常用的方法就是尽量在电池中增加正、负极材料的含量。在锂离子电池中，锂离子随着充放电过程在正极和负极之间镶嵌与脱嵌，其在正负极之间的迁移依靠电解液来完成，因此电池的正常充放电必须依靠正负极之间有适量的电解液来完成。所以为增加容量而增加正负极材料含量的做法使得原本就比较有限的电池空间变得越来越拥挤，导致无法吸纳更多的电解液，使得电池充放电不充分，最终导致电池的容量急剧下降，大大地缩短了电池的使用寿命。
在锂离子二次电池中，非水电解液起的作用分为三部分：1、浸润正负极料(假设需要A)；2、为电池首次化成所需(假设需要B)；3、为循环所需(假设需要C)。根据电解液在锂离子二次电池中消耗的情况，可以设想：1、浸润正负极料的A电解液是保证起始容量正常和循环正常的最少量；2、要保证电池化成过程的顺利进行，电池壳内必须有A+B的电解液；3、随着循环的进行，C的量逐渐减少，当减少至0的时候，开始消耗浸润在正负极料上的电解液，即A的量逐渐降低，此时，循环容量衰减增快。所以，要保证电池循环容量剩余率达到要求，电池壳内必须有A+C的电解液。
通常的电池制造过程中，向电池内注液都是一次完成的，这样，电池化成时消耗掉的电解液并没能得到补充，也就是说该电池电解液并没有达到最大的容量要求。
发明内容
本发明是为了克服以上不足之处而提供一种电池壳条件不变的情况下电容量最大化、容量衰减慢、循环性能好的锂离子二次电池。
为达到以上目的，本发明锂离子二次电池的制造方法采用二次注液法进行注液，该方法包括将非水电解液向电池内第一次注液和电池化成，其特征在于：电池化成后对电池壳进行第二次注液。
所述的第一次注液的电解液量为其所需电解液总量的70-90％，在电池化成后，第二次注液至100％。
更优的注液要求是第一次注液的电解液量为其所需电解液总量的80％。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和列表对本发明作详细说明。
本发明的锂离子二次电池与常规锂离子二电池相同，包括正极片、负极片、隔膜形成的极芯组件及电解液共同收纳在电池壳内，并和盖板一起进行密封。其中极芯组件是由正、负极片和隔膜卷绕而成。
传统的一次注液是将三部分所需的电解液一次性的注入到电池壳内。如果壳内空间受限势必导致电解液总量不够。而两次注液是将三部分所需电解液分开注液，第一次注液保证浸润正负极料和化成所需。此时极片充分吸收电解液，化成时消耗部分电解液。化成后电池处于2.75-3.3V放电状态，极片膨胀最小。同时利用化成时因电解液被消耗而增加的空间。这样可增加最终留在电池内的电解液总量。从而得到容量衰减慢、循环性能优秀的锂离子二次电池。
另外：一次注液量占总电解液量的比例太低，电解液不能完全浸润正负极材料(A量太小)或者电解液完全浸润正负极材料但未达到能保证化成顺利进行所需电解液的量(A+B量不足)，则电池化成时所需电解液不够，导致容量偏低；一次注液量占总电解液量的比例太高，则二次注液时的空间太小，效果不明显。
对于锂离子二次电池，无论是方形卷绕式还是层叠式，或者圆柱形电池，采用本方法都会取得一定的效果。
下面以方形卷绕式锂离子二次电池的制作和测试为例，分多个实施例进一步对本发明进行说明。
设计并制作本发明的的方形电池043048A，即厚度为4.5mm，宽度为30mm，高度为48mm的方形铝壳锂离子二次电池。首先确定电池容量和所需的电解液总量的关系，然后进行电池制作。如电池容量设计为750mah，则电解液总量约为2.4g，电池正极：采用正极活性物质LiCoO2，导电剂乙炔黑，粘结剂PVDF，按重量比100∶5∶5在NMP里面均匀混合。在厚度为20μm的铝箔上双面敷料，涂抹均匀。在真空烤箱里面烘烤干燥，之后进行压制；电池负极：采用负极活性物质人造石墨，粘结剂PVDF按照重量比100∶9在NMP中均匀混合。在厚度为12μm的铜箔上双面敷料，涂抹均匀。在真空烤箱里面烘烤干燥，之后进行压制；隔膜：采用20μm的PP/PE/PP材料。根据第一次、第二次注液量占总注液量的比例不同得到实施例1至3和对比例1和2。
实施例1
第一次注液量为70％，化成后第二次注液量为30％。
实施例2
第一次注液量为80％，化成后第二次注液量为20％。
实施例3
第一次注液量为90％，化成后第二次注液量为10％。
对比例1
第一次注液量为60％，化成后第二次注液量为40％。
对比例2
第一次注液量为100％，化成后不注液。
将上述实施例和对比例电池做循环性能测试：以1CmA的电流作为连续的充放电测试，记录当电池的容量下降到其初始容量的80％时所经过的循环次数测试结果见表1：
表1
电池实例 第一次注液量(％) 第二次注液量(％)   电池容量(mAh) 电池容量为初始容量80％时的循环次数
  实施例1     70     30    752     409
  实施例2     80     20    753     418
  实施例3     90     10    755     403
  对比例1     60     40    731     405
  对比例2     100     0    752     376
由上表可以看出：本发明的电池，第一次注液量为电解液总量的70～90％，电池化成后注液量达100％，电池容量都达到设计容量，且容量为初始容量的80％时的循环次数都在400次以上，其循环性能优秀，容量衰减慢。再参照对比例1和对比例2，其电池容量或80％时的循环次数有一定差距。可见第一次注液量为70％-90％是比较合理的实施方式，更优选80％注液量。

Claims (3)

1、一种锂离子二次电池的制造方法，包括将非水电解液向电池内第一次注液和电池化成，其特征在于：电池化成后对电池壳进行第二次注液。
2、根据权利要求1所述的锂离子二次电池的制造方法，其特征在于：所述的第一次注液的电解液量为其所需电解液总量的70-90％，在电池化成后，第二次注液至100％。
3、根据权利要求2所述的锂离子二次电池的制造方法，其特征在于：第一次注液的电解液量为其所需电解液总量的80％。
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