專利名稱：一種新型液態(tài)聚合物鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型液態(tài)聚合物鋰離子電池。
背景技術(shù)：
目前，鑒于鋰離子電池與鉛酸、鎘鎳等其他類型的電池相比較具有比容量大、工作電壓高、充電速度快、工作溫度范圍寬、循環(huán)壽命長(zhǎng)、體積小和重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本電腦、電動(dòng)工具等領(lǐng)域，并且其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。隨著鋰離子電池使用范圍的擴(kuò)大，人們習(xí)慣上把應(yīng)用于動(dòng)力電源系統(tǒng)的化學(xué)電源稱為動(dòng)力電池，如應(yīng)用于電動(dòng)工具、電動(dòng)車等領(lǐng)域，動(dòng)力電池使用條件復(fù)雜，同時(shí)也要求電池具有更高的容量性能和功率性能，以及優(yōu)良的安全性能。目前傳統(tǒng)意義上的動(dòng)力電池較多的采用鉛酸電池和鎘鎳電池，這兩種電池可以提供較大的輸出電流以適用電動(dòng)工具和電動(dòng)車經(jīng)常需要大功率輸出時(shí)的使用要求，但是采用鋰離子電池作為動(dòng)力電池，必須在目前的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高單體電池的容量和功率性能以滿足動(dòng)力電池應(yīng)用領(lǐng)域的特殊使用要求。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域和二次儲(chǔ)能領(lǐng)域中，往往對(duì)電源系統(tǒng)的能量輸出有著較大的要求，由于目前的鋰離子電池單體能量較低，循環(huán)充電壽命低，為了滿足交通運(yùn)輸領(lǐng)域和二次儲(chǔ)能領(lǐng)域的特殊要求，需要過(guò)多的單體電池進(jìn)行并聯(lián)使用，并要對(duì)電池的材料加以技術(shù)改
盡
口 ο現(xiàn)有鋰離子動(dòng)力電池電芯極組均采用方形結(jié)構(gòu)，方形結(jié)構(gòu)極組又分為卷繞式和疊片式兩種結(jié)構(gòu)，卷繞式結(jié)構(gòu)空間利用率低，且卷繞式方形極組結(jié)構(gòu)厚度很難控制一致，在內(nèi)部微量產(chǎn)氣時(shí)很容易造成褶皺和空氣帶，導(dǎo)致極片出現(xiàn)析鋰，影響電池使用壽命和安全性能，疊片式極組結(jié)構(gòu)由于極組厚度均勻，可以很好的解決這些問(wèn)題，可以有效的避免極組內(nèi)部的褶皺和析鋰現(xiàn)象，但目前的疊片式結(jié)構(gòu)不能對(duì)極組進(jìn)行有效定位，在電池使用過(guò)程中如果出現(xiàn)振動(dòng)情況，很容易出現(xiàn)極片錯(cuò)位，因而出現(xiàn)安全隱患。另外，現(xiàn)有鋰離子動(dòng)力電池外部封裝采用鋁塑復(fù)合膜封裝，這種封裝材料可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和空間的最優(yōu)利用，提高電池能量密度，并可對(duì)極組進(jìn)行真空緊湊封裝，通過(guò)外部封裝對(duì)極組進(jìn)行固定，減少了復(fù)雜裝配結(jié)構(gòu)帶來(lái)的外部阻抗對(duì)電極體系的影響，但由于鋁塑膜封裝結(jié)構(gòu)為軟性材質(zhì)，散熱性能較金屬殼體差，因此將極組設(shè)計(jì)成薄片形以增加電池在大 電流放電時(shí)的散熱能力，如果面積較大，薄片型電池在大面積承受壓力時(shí)容易發(fā)生整體形變。電池隔膜在電池中是一關(guān)鍵性部件，作用之一是隔開(kāi)電池中正極和負(fù)極，避免彼此短路。在電池中正極、負(fù)極和電解液條件都相同的情況下，隔膜對(duì)于電池的質(zhì)量和性能，能起到了一個(gè)重要的作用。具體說(shuō)，隔膜可以影響到電池的內(nèi)阻，隔膜的孔隙率和厚度直接影響電池內(nèi)阻。用高孔隙和薄的隔膜電池內(nèi)阻小功率高，反之，電池內(nèi)阻大，電池功率小，循環(huán)壽命短。尤其是動(dòng)力鋰電池如果內(nèi)阻大，不僅電池的功率上不去，電池的壽命受到極大的影響，行車速度慢、行程短；最嚴(yán)重的是安全隱患大，當(dāng)大電流使用時(shí)電池溫度急劇升高而發(fā)生爆炸。目前的動(dòng)カ電池隔膜一般采用干濕法制成，這樣的隔膜用在電池中后會(huì)造成電池的內(nèi)阻大，從而導(dǎo)致電池的功率變小，且電池的電容量比較低，不能適應(yīng)人們對(duì)動(dòng)力鋰電池的高功率、高電容量的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種具有大電容量的新型液態(tài)聚合物鋰離子電池。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
ー種新型液態(tài)聚合物鋰離子電池，包括鋁縮膜，在所述的鋁縮膜內(nèi)設(shè)置有極組，所述的極組由正極極片與負(fù)極極片組成；所述的正極極片與所述的負(fù)極極片的集流體的雙表面均勻涂覆有電極漿料；在所述的正極片的電極漿料雙表面設(shè)有PVDF/XB隔膜。所述PVDF/XB隔膜的厚度為30±2 μ m。所述的正極片與負(fù)極片通過(guò)疊合方式組合在一起。所述的正極極片的片數(shù)為偶數(shù)，所述的負(fù)極極片的片數(shù)為奇數(shù)。所述正極極片的集流體為鋁箔，所述負(fù)極極片的集流體為銅箔；電池正極極耳及負(fù)極極耳通過(guò)超聲焊分別焊接在電池的正極集流體與負(fù)極集流體上。所述的PVDF/XB隔膜由于厚度小、孔隙率高、離子電阻小、高溫下不收縮，透氣性極好；具有優(yōu)越的抗氧化、抗污染性，與電液有良好的親和性，吸液量大，包液能力強(qiáng)，有較優(yōu)的電化學(xué)性能，而且效率高，容量大，有良好的循環(huán)性能，是純動(dòng)力電池、大型儲(chǔ)能電池等大容量、高倍率放電鋰電池隔膜的最佳選擇，有利于提高鋰離子電池的整體性能。因此，本發(fā)明通過(guò)采用新型PVDF/XB隔膜替代傳統(tǒng)的干濕法隔膜制作電池，可以使得動(dòng)カ電池的容量成倍數(shù)的增長(zhǎng)，且電池電阻值小，由于電池容量成倍數(shù)增長(zhǎng)的同吋，電池的電阻值變小，從而大大提高了鋰離子動(dòng)カ電池的整體電性能。


圖I所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的極組正負(fù)極極片的排列結(jié)構(gòu)示意 圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的成型極組的結(jié)構(gòu)示意 圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的正極極片的結(jié)構(gòu)示意 圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的正極極片的剖視結(jié)構(gòu) 圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的裝配成型的電池的結(jié)構(gòu)示意 圖中1為負(fù)極極片、2為正極極片、3為正極極耳引帯，4為負(fù)極極耳引帯、5為極耳保護(hù)帶、11為正極極耳、12為負(fù)極極耳、20為正極集流體、21為電極漿料、22為PVDF/XB隔膜。
具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖I所示，該圖示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的新型鋰離子動(dòng)カ電池的極片的排列結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例有關(guān)的部分。
一種新型液態(tài)聚合物鋰離子電池，包括鋁縮膜，在所述的鋁縮膜內(nèi)設(shè)置有極組，所述的極組由正極極片2與負(fù)極極片I組成；所述的正極極片2與所述的負(fù)極極片I的集流體的雙表面均勻涂覆有電極漿料；在所述的正極片的電極漿料雙表面設(shè)有PVDF/XB隔膜。較優(yōu)的，所述PVDF/XB隔膜的厚度為30±2 μ m。參見(jiàn)圖3 — 4所示，該圖示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的正極極片的結(jié)構(gòu)。所述的正極極片2包括鋁箔集流體20，在所述的鋁箔集流體20的雙表面涂覆有電極漿料21，所述的電極漿料21的雙表面設(shè)有PVDF/XB隔膜22。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述的PVDF/XB隔膜是指聚偏二氟乙烯膜(polyvinylidene、fluoride)。所述的PVDF/XB隔膜由于厚度小、孔隙率高、離子電阻小、高溫下不收縮，透氣性極好；具有優(yōu)越的抗氧化、抗污染性，與電液有良好的親和性，吸液量大，包液能力強(qiáng)，有較優(yōu)的電化學(xué)性能，而且效率高，容量大，有良好的循環(huán)性能，是純動(dòng)力電池、大型儲(chǔ)能電池等大容量、高倍率放電鋰電池隔膜的最佳選擇，有利于提高鋰離子電池的整體性能。參見(jiàn)圖I所示，所述的正極片2與負(fù)極片I通過(guò)疊合方式組合在一起。其中，所述的正極極片的片數(shù)為偶數(shù)，所述的負(fù)極極片的片數(shù)為奇數(shù)。所述的正極極片的正極集流體為鋁箔，所述的負(fù)極極片的負(fù)極集流體為銅箔；電池的正極極耳11與負(fù)極極耳12用超聲焊分別焊接在所述的正極集流體、負(fù)極集流體上。本發(fā)明所述的新型聚合物鋰離子電池，通過(guò)采用“疊合方式、正極極片覆PVDF/XB隔膜”結(jié)構(gòu)，替代傳統(tǒng)隔膜按方形極組結(jié)構(gòu)進(jìn)行卷繞，極片采用雙向引出極耳的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了電池內(nèi)部集流結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化。本發(fā)明由在正極極片上覆有PVDF/XB隔膜，從而大大改善了在內(nèi)部微量產(chǎn)氣時(shí)容易造成的褶皺和空氣帶，導(dǎo)致極片出現(xiàn)析鋰，影響電池使用壽命和安全性能的問(wèn)題，極組厚度均勻可以有效避免極組內(nèi)部的褶皺和析鋰現(xiàn)象電池的強(qiáng)度性能，并且微孔狀結(jié)構(gòu)在電池進(jìn)行真空封裝后，可以容納一定的氣體，有效地防止了電池在大電流放電時(shí)產(chǎn)生微量氣體造成電池鼓脹，內(nèi)阻增大現(xiàn)象。下面以制作7Ah的聚合物液態(tài)鋰離子動(dòng)力為例對(duì)本發(fā)明高容量聚合物液態(tài)鋰離子動(dòng)力電池制作過(guò)程及結(jié)構(gòu)進(jìn)一步說(shuō)明。極片制作正極極片將LiFeP04、碳黑與聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液按比例均勻混合形成的電極漿料，LiFePCM活性物質(zhì)占總質(zhì)量90%，均勻涂敷在鋁箔(20μ )集流體上，涂敷密度為24mg/cm2，在120°C下烘干，經(jīng)過(guò)碾壓致密化處理，極片厚度控制為130±2μπι，再將PVDF/XB隔膜經(jīng)過(guò)熱處理進(jìn)行覆膜加工，料區(qū)尺寸為226X 139mm，覆膜厚度控制為30±2μπι。負(fù)極極片JfMCMB粉料、碳黑與聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液按比例混合形成的電極漿料，MCMB占負(fù)極總質(zhì)量的90%，均勻涂敷在銅箔(15 μ )集流體上，涂敷密度為9. 7mg/cm2，烘干后經(jīng)過(guò)致密化處理，極片厚度為75±2μπι，料區(qū)尺寸為230X 141mm。將制作好正、負(fù)極極片裝配成極組；極組裝配時(shí)，按照?qǐng)DI所示結(jié)構(gòu)進(jìn)行疊合裝配，如圖I所示，疊合成型的極組的最中心的極片為正極極片。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述的極組中正極極片為6片、負(fù)極極片為7片，疊合成型后極組厚度為5mm,成型后,極組的正極集流體與負(fù)極集流體上均預(yù)留長(zhǎng)40mm*寬20 mm未涂覆有電極漿料的鋁箔區(qū)和銅箔區(qū)，分別作為正、負(fù)極極耳的連接位置。正、負(fù)極極耳采用常規(guī)聚合物極耳正極極耳采用鋁質(zhì)極耳，負(fù)極極耳采用銅質(zhì)極耳，將正極極耳11、負(fù)極極耳12采用超聲焊接方式與所述未涂覆電極漿料的鋁箔區(qū)和銅箔區(qū)進(jìn)行焊接，得到最終成型極組，如圖2所示；
如圖5所示，將裝配好的極組，按照聚合物電池注液、封裝工藝進(jìn)行注液、裝配后制得 容量為7Ah的鋰離子電池。本發(fā)明由于在正極極片上外層設(shè)有新型PVDF/XB隔膜，用該正極極片與負(fù)極極片通過(guò)疊合方式制作成極組而后再制成的鋰離子動(dòng)力電池，可以使動(dòng)力電池的容量成倍數(shù)的增長(zhǎng)，且電池電阻值小，有利于提高鋰離子電池的整體性能，進(jìn)而拓展了電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場(chǎng)應(yīng)用前景，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.ー種新型液態(tài)聚合物鋰離子電池，包括鋁縮膜，在所述鋁縮膜內(nèi)設(shè)置有極組，所述極組由正極極片與負(fù)極極片組成；所述正極極片與所述負(fù)極極片的集流體的雙表面均勻涂覆有電極漿料；其特征在于，在所述的正極片的電極漿料雙表面設(shè)有PVDF/XB隔膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型液態(tài)聚合物鋰離子電池，其特征在于，所述PVDF/XB隔膜的厚度為30±2μπι。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的新型液態(tài)聚合物鋰離子電池，其特征在于，所述的正極極片與負(fù)極極片通過(guò)疊合方式組合在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型液態(tài)聚合物鋰離子電池，其特征在干，所述的正極極片的片數(shù)為偶數(shù)，所述的負(fù)極極片的片數(shù)為奇數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型液態(tài)聚合物鋰離子電池，其特征在于，所述正極極片的集流體為鋁箔，所述負(fù)極極片的集流體為銅箔；電池正極極耳及負(fù)極極耳通過(guò)超聲焊分別焊接在電池的正極集流體與負(fù)極集流體上。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種新型液態(tài)聚合物鋰離子電池，包括鋁縮膜，在所述的鋁縮膜內(nèi)設(shè)置有極組，所述的極組由正極極片與負(fù)極極片組成；所述的正極極片與所述的負(fù)極極片的集流體的雙表面均勻涂覆有電極漿料；在所述的正極片的電極漿料雙表面設(shè)有PVDF/XB隔膜。本發(fā)明通過(guò)采用PVDF/XB隔膜制作電池，隔膜的特性厚度小、孔隙率高、離子電阻小、高溫下不收縮，透氣性極好；具有優(yōu)越的抗氧化、抗污染性，與電液有良好的親和性，吸液量大，包液能力強(qiáng)，有較優(yōu)的電化學(xué)性能，而且效率高，容量大，有良好的循環(huán)性能，可以使動(dòng)力電池容量成倍數(shù)的增長(zhǎng)，且電池電阻值小，從而大大提高了鋰離子動(dòng)力電池的整體電性能。
文檔編號(hào)H01M10/0525GK102709594SQ20121019336
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者張娜, 李敬 申請(qǐng)人:天津力神電池股份有限公司