單體大容量聚合物鋰離子電池隔膜及其制造方法
【專利摘要】一種單體大容量聚合物鋰離子電池隔膜及其制造方法，在制備好隔膜漿料后，先將隔膜漿料涂布在聚酯薄膜上，得到隔膜膜片。這種隔膜的制備方式中，隔膜漿料涂布在基材聚酯薄膜上，隔膜膜片流入后面的生產(chǎn)工序，由于聚酯薄膜材質(zhì)較硬，隔膜膜片的機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于現(xiàn)有技術(shù)中的PP或PE隔膜，隔膜膜片在分切時(shí)更為容易，不容易皺，既可以提高生產(chǎn)效率以及保證產(chǎn)品質(zhì)量，又可以與大尺寸極片配合使用，實(shí)現(xiàn)單體電池大容量化。
【專利說(shuō)明】
單體大容量聚合物鋰離子電池隔膜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請(qǐng)涉及鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單體大容量聚合物鋰離子電池隔膜及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)汽車的續(xù)航能力越來(lái)越重視，如何提高汽車的續(xù)航能力也是行業(yè)內(nèi)需要攻關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)。而為了提高汽車的續(xù)航能力，主要是需要到汽車產(chǎn)業(yè)，也可以應(yīng)用到儲(chǔ)能、電提高電池的容量，因此，大容量電池應(yīng)用而生。并且，大容量電池不僅可以應(yīng)用力等領(lǐng)域。
[0003]請(qǐng)參考圖1，為鋰離子電池中單個(gè)電芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0004]電池電芯中包括正極片A101、負(fù)極片A102和隔膜A103。正極片AlOl與負(fù)極片A102之間放置有隔膜A103。圖1所示的電芯中，包括一個(gè)負(fù)極片A102和兩片正極片A101。正極片AlOl的集流體內(nèi)側(cè)涂布有正極漿料，負(fù)極片A102的集流體兩側(cè)涂布有負(fù)極漿料。
[0005]目前，聚合物離子電池的隔膜基本沿用液態(tài)鋰離子電池用隔膜，主要是采用聚丙烯或聚乙烯(PP/PE)薄膜或者是兩者的多層混合，這種隔膜一般由隔膜制造商提供給電池廠家直接使用。
[0006]現(xiàn)有的隔膜通常采用PP或PE薄膜，其缺點(diǎn)在于，跟正負(fù)極片粘結(jié)劑之間沒(méi)有粘合效果，電池極片跟隔膜之間會(huì)因受外力作用而發(fā)生移位，導(dǎo)致極片之間發(fā)生短路。另外，電池充電時(shí)體積會(huì)膨脹，電池極片與隔膜之間如果沒(méi)有粘合效果，容易產(chǎn)生空隙，導(dǎo)致充電時(shí)鋰離子迀移受阻，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生鋰離子析出刺破隔膜，導(dǎo)致電池短路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N單體大容量聚合物鋰離子電池隔膜及其制造方法，提供了一種新的隔膜制備方法，并解決了現(xiàn)有技術(shù)中電池正負(fù)極片與隔膜之間容易移位等問(wèn)題。
[0008]根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N單體大容量聚合物鋰離子電池隔膜的制造方法，包括:
[0009]制備隔膜漿料，所述隔膜漿料至少包括絕緣填料和隔膜聚合物；
[0010]將所述隔膜漿料涂布到聚酯薄膜上，以得到隔膜膜片。
[0011]根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)還提供了一種單體大容量聚合物鋰離子電池隔膜，所述隔膜采用上述方法制備。
[0012]根據(jù)本申請(qǐng)的第三方面，本申請(qǐng)還提供了一種單體大容量聚合物鋰離子電池的制造方法，包括:
[0013]正極片制造步驟，用于制備正極片;所述正極片制造步驟包括:
[0014]制備集流體和集流體處理漿料，所述集流體處理漿料包括導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑;其中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%，粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55% ；
[0015]將所述集流體處理漿料涂布在集流體表面；
[0016]制備正極漿料，所述正極漿料包括正極活性材料、導(dǎo)電劑、增塑劑和正極聚合物；其中，，正極活性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.51%，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.91%，正極聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.51%,增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.06% ;
[0017]將所述正極漿料涂布在聚酯薄膜上，得到正極膜片；
[0018]將所述正極膜片與涂布有集流體處理漿料的集流體貼合，通過(guò)熱壓的方式將正極膜片與集流體粘合在一起，得到正極片；
[0019]負(fù)極片制造步驟，用于制備負(fù)極片;所述負(fù)極片制造步驟包括:
[0020]制備集流體和集流體處理漿料，所述集流體處理漿料至少包括導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑；其中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%，粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55% ;
[0021 ]將所述集流體處理漿料涂布在集流體表面；
[0022]制備負(fù)極漿料，所述負(fù)極漿料包括負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑、增塑劑和負(fù)極聚合物；其中，負(fù)極活性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為73.57%，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.06% ,負(fù)極聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.56%,增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.81%；
[0023]將所述負(fù)極漿料涂布在聚酯薄膜上，得到負(fù)極膜片；
[0024]將所述負(fù)極膜片與涂布有集流體處理漿料的集流體貼合，通過(guò)熱壓的方式將負(fù)極膜片與集流體粘合在一起，得到負(fù)極片；
[0025]隔膜膜片制造片驟，用于將制備好的隔膜漿料涂布于聚酯薄膜上，制得隔膜膜片；所述隔膜漿料包括絕緣填料、增塑劑和隔膜聚合物;其中，聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，絕緣填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%，增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54% ；
[0026]組裝步驟，所述組裝步驟包括:
[0027]將隔膜膜片分別貼合在正極片的表面；
[0028]通過(guò)熱壓的方式將隔膜膜片與正極片壓合在一起，冷卻后撕離隔膜膜片上的聚酯薄膜；
[0029]將壓合有隔膜的正極片與負(fù)極片疊加粘合在一起，得到電池電芯；
[0030]萃取步驟，所述萃取步驟包括:將組裝好的電芯置于萃取溶液中，以萃取出正極漿料、負(fù)極漿料和隔膜漿料內(nèi)的增塑劑。
[0031]本申請(qǐng)?zhí)峁┑膯误w大容量聚合物鋰離子電池隔膜及其制造方法中，一方面，在制備好隔膜漿料后，先將隔膜漿料涂布在聚酯薄膜上，得到隔膜膜片。這種隔膜的制備方式中，隔膜漿料涂布在基材聚酯薄膜上，隔膜膜片流入后面的生產(chǎn)工序，由于聚酯薄膜材質(zhì)較硬，隔膜膜片的機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于現(xiàn)有技術(shù)中的PP或PE隔膜，隔膜膜片在分切時(shí)更為容易，不容易皺，可以提尚生廣效率以及保證廣品質(zhì)量。
[0032]另一方面，采用本申請(qǐng)?zhí)峁┑母裟づc具備同樣聚合物的正負(fù)極片熱復(fù)合在一起后，極片與隔膜之間不容易發(fā)生移位，充放電時(shí)極片與隔膜之間也不會(huì)脫離。電池內(nèi)部沒(méi)有流動(dòng)的電解液，不會(huì)發(fā)生漏液或貧液，電池的安全性和可靠性得到了有效的保障，因而可以將極片設(shè)計(jì)成大尺寸，特別適用于單體大容量電池。最后制備的電池能夠更好地適用于經(jīng)常顛簸的新能源汽車上，也能夠適用于儲(chǔ)能行業(yè)。由于采用的聚合物的高分子在低溫條件下通過(guò)分子鏈的蠕動(dòng)能夠增加導(dǎo)電性能，所以該方法制備的電池的低溫充放電性能也優(yōu)于傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池。
【附圖說(shuō)明】
[0033]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1為鋰離子電池中單個(gè)電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中單體大容量聚合物鋰離子電池的制造方法的流程示意圖；
[0036]圖3為本申請(qǐng)一種實(shí)施例單體大容量聚合物鋰離子電池制造方法中組裝步驟的具體流程示意圖；
[0037]圖4為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中單體大容量聚合物鋰離子電池的正極片制造方法的流程不意圖；
[0038]圖5為本申請(qǐng)一實(shí)施例單體大容量聚合物鋰離子電池的正極片制造方法中熱壓合之前的正極片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖6為本申請(qǐng)一實(shí)施例單體大容量聚合物鋰離子電池的正極片制造方法中熱壓合之后的正極片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖7為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中單體大容量聚合物鋰離子電池的負(fù)極片制造方法的流程不意圖；
[0041]圖8為本申請(qǐng)一實(shí)施例單體大容量聚合物鋰離子電池的負(fù)極片制造方法中熱壓合之前的負(fù)極片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖9為本申請(qǐng)一實(shí)施例單體大容量聚合物鋰離子電池的負(fù)極片制造方法中熱壓合之后的負(fù)極片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖10為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中單體大容量聚合物鋰離子電池的隔膜膜片制造方法的流程示意圖；
[0044]圖11為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中單體大容量聚合物鋰離子電池的組裝方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面將結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0046]本申請(qǐng)的發(fā)明構(gòu)思在于:考慮到隔膜較薄，在其與正極片或負(fù)極片疊加時(shí)，容易導(dǎo)致疊加不平整的問(wèn)題。本申請(qǐng)先將隔膜漿料涂布于聚酯薄膜上，制得隔膜膜片，然后再將隔膜膜片通過(guò)熱壓的方式疊加到正極上，冷卻后將聚酯薄膜撕離。本申請(qǐng)中，聚酯薄膜作為基材，在隔膜膜片疊加到正極上時(shí)，解決了隔膜較薄而引起的隔膜不平整問(wèn)題。
[0047]實(shí)施例一
[0048]請(qǐng)參考圖2，本實(shí)施例提供了一種單體大容量聚合物鋰離子電池的制造方法，包括下面步驟:
[0049]S1:正極片制造步驟，用于制備正極片。
[0050]S2:負(fù)極片制造步驟，用于制備負(fù)極片。
[0051]S3:隔膜膜片制造片驟，用于將制備好的隔膜漿料涂布于聚酯薄膜上，制得隔膜膜片。
[0052]S4:組裝步驟。
[0053]請(qǐng)參考圖3，組裝步驟(S4)包括下面子步驟:
[0054]S1.1:將隔膜膜片分別貼合在正極片的表面。
[0055]S1.2:通過(guò)熱壓的方式將隔膜膜片與正極片壓合在一起。本實(shí)施例中，可以采用100?140°C的溫度和1-20T(例如10T)的壓力，通過(guò)熱壓的方式將隔膜膜片與正極片壓合在一起。在其他實(shí)施例中，熱壓采用的溫度和壓力可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定。
[0056]S1.3:冷卻后撕離隔膜膜片上的聚酯薄膜。
[0057]S1.4:將壓合有隔膜的正極片與負(fù)極片疊加粘合在一起，得到電池電芯。
[0058]本實(shí)施例提供的單體大容量聚合物鋰離子電池制造方法中，先將制備好的隔膜漿料涂布于聚酯薄膜上，制得隔膜膜片;將隔膜膜片分別貼合在正極片的表面，再通過(guò)熱壓的方式將隔膜膜片與正極片壓合在一起，冷卻后撕離隔膜膜片上的聚酯薄膜;之后將壓合有隔膜的正極片與負(fù)極片疊加粘合在一起，得到電池電芯。這種組裝方式通過(guò)聚酯薄膜作為中間物質(zhì)，解決了由于隔膜過(guò)薄導(dǎo)致疊加不平整的問(wèn)題，能夠很好地保證電池的質(zhì)量。
[0059]需要說(shuō)明的是，在其他實(shí)施例中，正極片和負(fù)極片的制造步驟可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的任意一種可行方式?；蛘?，正極片、負(fù)極片采用下面提供的制造方法制備。
[0060]本實(shí)施例中，在制備正極漿料、負(fù)極漿料和隔膜漿料時(shí)，均添加增塑劑(具體技術(shù)方案請(qǐng)參見下述實(shí)施例二至實(shí)施例四)，在組裝步驟S4后還包括萃取步驟S5，萃取步驟包括:將組裝好的電芯置于萃取溶液中，以萃取出正極漿料、負(fù)極漿料和隔膜漿料內(nèi)的增塑劑。具體的，萃取溶液可以采用甲醇。
[0061]當(dāng)然，如果在其他實(shí)施例中，在制備正極漿料、負(fù)極漿料和隔膜漿料時(shí)，不添加增塑劑，則本實(shí)施例提供的方法中則可以不包括萃取步驟。
[0062]當(dāng)然，在萃取步驟后，還需要經(jīng)過(guò)入殼、注液、充電化成、老化，從而得到電池成品，本申請(qǐng)實(shí)施例中對(duì)這些步驟不做具體說(shuō)明，這些步驟可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任意可行的實(shí)現(xiàn)方案。
[0063]實(shí)施例二
[0064]請(qǐng)參考圖4，本實(shí)施例還相應(yīng)提供了一種單體大容量聚合物鋰離子電池正極片的制造方法(即上述實(shí)施例一中的正極片制造步驟SI )，其包括下面步驟:
[0065]步驟2.1:制備集流體和集流體處理漿料，集流體處理漿料至少包括導(dǎo)電劑。通常，正極集流體采用鋁箔。
[0066]步驟2.2:將集流體處理漿料涂布在集流體表面。
[0067]步驟2.3:制備正極漿料，正極漿料至少包括正極活性材料、導(dǎo)電劑和正極聚合物。其中，正極活性材料可以采用鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰，鎳鈷鋁酸鋰，錳酸鋰，鎳酸鋰等。
[0068]步驟2.4:將正極漿料涂布在聚酯薄膜上，得到正極膜片。
[0069]步驟2.5:將正極膜片與涂布有集流體處理漿料的集流體貼合，通過(guò)熱壓的方式將正極膜片與集流體粘合在一起，得到正極片。
[0070]本實(shí)施例中，正極漿料使用的(正極)聚合物可以與隔膜使用的聚合物同屬一種共聚物，從而確保正極片與隔膜之間通過(guò)聚合物高分子聚合交連在一起，形成穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得電池性能更加穩(wěn)定。
[0071]優(yōu)選的，集流體處理漿料還包括粘結(jié)劑，可確保正極漿料與集流體之間的緊密接觸，以減少內(nèi)阻，充分發(fā)揮正極材料的電化學(xué)性能。
[0072]具體的，集流體處理漿料中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%_60%，粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%-80%o進(jìn)一步，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%-50%,粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%-60%。本實(shí)施例中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%，粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%。本實(shí)施例導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑所采用的配比制備的集流體處理漿料在后續(xù)電池制造時(shí)能夠達(dá)到最優(yōu)的性能。
[0073]具體的，導(dǎo)電劑可以為乙炔黑、石墨粉、碳納米管或碳纖維。粘結(jié)劑可以為水性粘結(jié)劑，如聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚酰亞胺(PI)、聚丙烯腈-四基丙烯酸甲酯(AMMA)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯到酯類、羧甲基纖維素鈉(CMC)等，也可以是油性粘結(jié)劑，如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)等。
[0074]本實(shí)施例中，集流體的制備步驟可以包括:先將粘合劑和導(dǎo)電劑按配方比例備料，并按固液質(zhì)量百份比I: 10稱好相對(duì)應(yīng)的溶劑，如果采用水性粘合劑，則溶劑用純水，如果采用油性粘合劑，則溶劑用丙酮。先往攪拌容器內(nèi)加入配方量的溶劑，然后再加入配方量的導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，攪拌約4?6小時(shí)。攪拌好后漿料后，在正極集流體鋁箔的表面涂布，經(jīng)加熱烘干后完成表面涂層處理，涂布控制在0.001?0.005mm厚。
[0075]需要說(shuō)明的是，集流體鋁箔處理面可以單面或雙面，如果電池設(shè)計(jì)的正極片在外面，則是單面處理，如果電池設(shè)計(jì)的正極片在里面，則要雙面涂布處理。
[0076]正極聚合物可以采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)的共聚物。
[0077]優(yōu)選的，正極漿料還包括增塑劑。具體的，增塑劑可以是鄰苯二甲酸酯類(或鄰苯二甲酸鹽類亦稱酞酸酯)的化合物，如鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)等。加入增塑劑，可以增加正極片的柔韌性，電芯組裝后通過(guò)萃取的方式將增塑劑萃取出來(lái)，同時(shí)又可以在正極片中造孔，以便更均勻地吸附電解液，發(fā)生聚合物反應(yīng)。
[0078]具體的，正極漿料中，正極活性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65% -96 %，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%-12%，正極聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%-8%，增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%-15%。進(jìn)一步，正極活性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為73%-90%，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%-7%，正極聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%-7 %，增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%-13 %。本實(shí)施例中，正極活性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.51%，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.91%,正極聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.51%,增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.06%。本實(shí)施例正極漿料所采用的配比制備的正極漿料在后續(xù)電池制造時(shí)能夠達(dá)到最優(yōu)的性能。
[0079]本實(shí)施例中，制備正極膜片的具體步驟可以包括:在容器中加入溶劑(例如丙酮)；往溶劑中加入正極聚合物，升溫至30-45°C，攪拌2?4小時(shí)，待正極聚合物溶解后再加入增塑劑，攪拌0.5?2小時(shí)，然后加入導(dǎo)電劑，攪拌2?4小時(shí)后，再加入正極活性材料，攪拌4?6小時(shí)，制成正極漿料;先將正極漿料經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后，再涂布于聚酯薄膜上;烘干冷卻后撕離聚酯薄膜，以得到正極膜片。
[0080]具體的，過(guò)濾網(wǎng)選擇100?200目的濾網(wǎng)；聚酯薄膜的厚度選擇0.02-0.1毫米;正極漿料涂布在聚酯薄膜上的厚度為0.05-0.3毫米;烘干涂布有正極漿料的聚酯薄膜時(shí)采用56?70°C的溫度;采用100?140°C的溫度和1-20T(例如10T)的壓力，通過(guò)熱壓的方式將正極膜片與集流體粘合在一起。
[0081]需要說(shuō)明的是，正極膜片與正極集流體復(fù)合可以整卷復(fù)合，然后再根據(jù)電池容量需求裁成所需的形狀;或者可以先將正極膜片和正極集流體根據(jù)電池容量需求裁成所需的形狀。
[0082]請(qǐng)參考圖5和圖6，分別為正極膜片與正極集流體熱壓前和熱壓后的示意圖。其中，101為正極漿料涂層，102為聚酯薄膜，103為鋁箔(集流體)，104為集流體處理漿料涂層。圖5熱壓前，正極膜片(正極漿料涂層101和102聚酯薄膜)的厚度可以為0.2mm，鋁箔102厚度可以為0.016mm，集流體處理楽料涂層104的厚度可以為0.002mm。圖6熱壓后，正極膜片(正極楽料涂層101和102聚酯薄膜)的厚度可以達(dá)到0.14_。
[0083]還需要說(shuō)明的是，本正極片所使用的集流體是鋁箔。疊片后，如果正極片在外面，則正極集流體鋁箔需要打孔，這時(shí)負(fù)極集流體(銅箔)在里面，可以打孔，也可以不打孔。如果負(fù)極集流體在外面，則負(fù)極集流體需要打孔，這時(shí)正極集流體在里面，可以打孔，也可以不打孔。另外，不管正極片還是負(fù)極片，如果在外面，則只需要在單面(內(nèi)側(cè)面)涂布漿料，在里面，則需要在雙面涂布漿料。正極集流體打孔可以是圓孔，直徑在0.l-l.5_范圍內(nèi)，最大間距小于2mm。
[0084]另外，本實(shí)施例還提供了一種單體大容量聚合物鋰離子電池正極片，該正極片采用上述單體大容量聚合物鋰離子電池正極片的制造方法制備。
[0085]實(shí)施例三
[0086]請(qǐng)參考圖7，本實(shí)施例還相應(yīng)提供了一種單體大容量聚合物鋰離子電池負(fù)極片的制造方法(即上述實(shí)施例一中的負(fù)極片制造步驟S2)，其包括下面步驟:
[0087]步驟3.1:制備集流體和集流體處理漿料，集流體處理漿料至少包括導(dǎo)電劑。通常，負(fù)極集流體采用銅箔。
[0088]步驟3.2:將集流體處理漿料涂布在集流體表面。
[0089]步驟3.3:制備負(fù)極漿料，負(fù)極漿料至少包括負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑和負(fù)極聚合物。其中，負(fù)極活性材料可以采用人工石墨、天然石墨、硬碳、中間相碳微球等碳材料或硅系材料或其他金屬?gòu)?fù)合氧化物(如鈦酸鋰)。
[0090]步驟3.4:將負(fù)極漿料涂布在聚酯薄膜上，得到負(fù)極膜片。
[0091]步驟3.5:將負(fù)極膜片與涂布有集流體處理漿料的集流體貼合，通過(guò)熱壓的方式將負(fù)極膜片與集流體粘合在一起，得到負(fù)極片。
[0092]本實(shí)施例中，負(fù)極漿料使用的(負(fù)極)聚合物可以與隔膜使用的聚合物同屬一種共聚物，從而確保負(fù)極片與隔膜之間通過(guò)聚合物高分子聚合交連在一起，形成穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得電池性能更加穩(wěn)定。
[0093]優(yōu)選的，集流體處理漿料還包括粘結(jié)劑，可確保負(fù)極漿料與集流體之間的緊密接觸，以減少內(nèi)阻，充分發(fā)揮負(fù)極材料的電化學(xué)性能。
[0094]具體的，集流體處理漿料中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%_60%，粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%-80%o進(jìn)一步，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%-50%,粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%-60%。本實(shí)施例中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%，粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%。本實(shí)施例導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑所采用的配比制備的集流體處理漿料在后續(xù)電池制造時(shí)能夠達(dá)到最優(yōu)的性能。
[0095]具體的，導(dǎo)電劑可以為乙炔黑、石墨粉、碳納米管或碳纖維。粘結(jié)劑可以為水性粘結(jié)劑，如聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚酰亞胺(PI)、聚丙烯腈-四基丙烯酸甲酯(AMMA)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯到酯類、羧甲基纖維素鈉(CMC)等，也可以是油性粘結(jié)劑，如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)等。
[0096]本實(shí)施例中，集流體的制備步驟可以包括:先將粘合劑和導(dǎo)電劑按配方比例備料，并按固液質(zhì)量百份比I: 10稱好相對(duì)應(yīng)的溶劑，如果采用水性粘合劑，則溶劑用純水，如果采用油性粘合劑，則溶劑用丙酮。先往攪拌容器內(nèi)加入配方量的溶劑，然后再加入配方量的導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，攪拌約4?6小時(shí)。攪拌好后漿料后，在負(fù)極集流體銅箔的表面涂布，經(jīng)加熱烘干后完成表面涂層處理，涂布控制在0.001?0.005mm厚。
[0097]需要說(shuō)明的是，集流體銅箔處理面可以單面或雙面，如果電池設(shè)計(jì)的負(fù)極片在外面，則是單面處理，如果電池設(shè)計(jì)的負(fù)極片在里面，則要雙面涂布處理。
[0098]負(fù)極聚合物可以采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)的共聚物。
[0099]優(yōu)選的，負(fù)極漿料還包括增塑劑。具體的，增塑劑可以是鄰苯二甲酸酯類(或鄰苯二甲酸鹽類亦稱酞酸酯)的化合物，如鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)等。加入增塑劑，可以增加負(fù)極片的柔韌性，電芯組裝后通過(guò)萃取的方式將增塑劑萃取出來(lái)，同時(shí)又可以在負(fù)極片中造孔，以便更均勻地吸附電解液，發(fā)生聚合物反應(yīng)。
[0100]具體的，負(fù)極漿料中，負(fù)極活性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65% -95 %，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I % -12 %，負(fù)極聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 % -8 %，增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 % -15 %。進(jìn)一步，負(fù)極活性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%-85%，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%-7%，負(fù)極聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%~13% ,增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-13%o本實(shí)施例中，負(fù)極活性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為73.57%,導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.06%,負(fù)極聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.56%,增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.81%。本實(shí)施例負(fù)極漿料所采用的配比制備的負(fù)極漿料在后續(xù)電池制造時(shí)能夠達(dá)到最優(yōu)的性能。
[0101]本實(shí)施例中，制備負(fù)極膜片的具體步驟可以包括:在容器中加入溶劑(例如丙酮)；往溶劑中加入負(fù)極聚合物，升溫至30-45°C，攪拌2?4小時(shí)，待負(fù)極聚合物溶解后再加入增塑劑，攪拌0.5?2小時(shí)，然后加入導(dǎo)電劑，攪拌2?4小時(shí)后，再加入負(fù)極活性材料，攪拌4?6小時(shí)，制成負(fù)極漿料;先將負(fù)極漿料經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后，再涂布于聚酯薄膜上;烘干冷卻后撕離聚酯薄膜，以得到負(fù)極膜片。
[0102]具體的，過(guò)濾網(wǎng)選擇100?200目的過(guò)濾網(wǎng)；聚酯薄膜的厚度選擇0.02-0.1毫米;負(fù)極漿料涂布在聚酯薄膜上的厚度為0.05-0.3毫米;烘干涂布有負(fù)極漿料的聚酯薄膜時(shí)采用56?70°C的溫度;采用100?140°C的溫度和1-20T(例如10T)的壓力，通過(guò)熱壓的方式將負(fù)極膜片與集流體粘合在一起。
[0103]需要說(shuō)明的是，負(fù)極膜片與負(fù)極集流體復(fù)合可以整卷復(fù)合，然后再根據(jù)電池容量需求裁成所需的形狀;或者可以先將負(fù)極膜片和負(fù)極集流體根據(jù)電池容量需求裁成所需的形狀。
[0104]請(qǐng)參考圖8和圖9，分別為負(fù)極膜片與負(fù)極集流體熱壓前和熱壓后的示意圖(示出了集流體雙面涂布負(fù)極漿料的情況)。其中，201為負(fù)極漿料涂層，202為聚酯薄膜，203為銅箔(集流體)，204為集流體處理漿料涂層。圖8熱壓前，負(fù)極膜片(單面負(fù)極漿料涂層201和202聚酯薄膜)的厚度可以為0.13mm，銅箔202厚度可以為0.009mm，集流體處理漿料涂層204的厚度可以為0.002mm。圖9熱壓后，負(fù)極膜片(單面負(fù)極漿料涂層201和202聚酯薄膜)的厚度可以達(dá)到0.11mm。
[0105]還需要說(shuō)明的是，本負(fù)極片所使用的集流體是銅箔。疊片后，如果正極片在外面，則正極集流體鋁箔需要打孔，這時(shí)負(fù)極集流體(銅箔)在里面，可以打孔，也可以不打孔。如果負(fù)極集流體在外面，則負(fù)極集流體需要打孔，這時(shí)正極集流體在里面，可以打孔，也可以不打孔。另外，不管正極片還是負(fù)極片，如果在外面，則只需要在單面(內(nèi)側(cè)面)涂布漿料，在里面，則需要在雙面涂布漿料。負(fù)極集流體打孔可以是圓孔，直徑在0.l-l.5_范圍內(nèi)，最大間距小于2mm。
[0106]另外，本實(shí)施例還提供了一種單體大容量聚合物鋰離子電池負(fù)極片，該負(fù)極片采用上述單體大容量聚合物鋰離子電池負(fù)極片的制造方法制備。
[0107]實(shí)施例四
[0108]請(qǐng)參考圖10，本實(shí)施例相應(yīng)提供了一種單體大容量聚合物鋰離子電池隔膜的制造方法(即上述實(shí)施例一中隔膜膜片制造步驟S3)，其包括下面步驟:
[0109]步驟4.1:制備隔膜漿料，隔膜漿料至少包括絕緣填料和隔膜聚合物。
[0110]步驟4.2:將隔膜漿料涂布到聚酯薄膜上，以得到隔膜膜片。
[0111]本實(shí)施例中，隔膜聚合物采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物。
[0112]具體的，正/負(fù)極漿料使用的(正/負(fù)極)聚合物可以與隔膜使用的聚合物同屬一種共聚物，從而確保正/負(fù)極片與隔膜之間通過(guò)聚合物高分子聚合交連在一起，形成穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得電池性能更加穩(wěn)定。
[0113]絕緣填料可以采用納米二氧化娃、納米二氧化招等無(wú)機(jī)絕緣材料，也可以是其他絕緣的復(fù)合納米材料。
[0114]優(yōu)選的，隔膜漿料還包括增塑劑。具體的，增塑劑可以是鄰苯二甲酸酯類(或鄰苯二甲酸鹽類亦稱酞酸酯)的化合物，如鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)等。加入增塑劑，可以增加隔膜膜片的柔韌性，電芯組裝后通過(guò)萃取的方式將增塑劑萃取出來(lái)，增塑劑被萃取出來(lái)后所形成的細(xì)孔，比目前PP或PE隔膜通過(guò)機(jī)械拉伸出來(lái)的微孔更加均勻，電池內(nèi)阻的一致性大大的得到提高。
[0115]具體的，聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-40 %，絕緣填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 %-30 %，增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%-60%。進(jìn)一步，聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%~35%,絕緣填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 %-25 %，增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45 %-55 %。本實(shí)施例中，聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 %，絕緣填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%，增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54%。
[0116]本實(shí)施例中，制備隔膜漿料的步驟包括:在容器中加入溶劑;往溶劑中加入隔膜聚合物，升溫至30-45°C，攪拌2?4小時(shí)，待正極聚合物溶解后再加入增塑劑，攪拌0.5?2小時(shí)，然后加入絕緣填料，攪拌0.5?2小時(shí)后，再研磨攪拌2?6小時(shí)，制成隔膜漿料。
[0117]制成隔膜漿料后，先將隔膜漿料經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后，再涂布于聚酯薄膜上;之后經(jīng)過(guò)烘干得到隔膜膜片。
[0118]具體的，濾網(wǎng)選擇100?200目的過(guò)濾網(wǎng)；聚酯薄膜的厚度選擇0.02-0.1毫米;隔膜漿料涂布在聚酯薄膜上的厚度為0.01-0.1毫米;烘干涂布有隔膜漿料的聚酯薄膜時(shí)采用56?70 °C的溫度。
[0119]另外，本實(shí)施例還提供了一種單體大容量聚合物鋰離子電池隔膜，該隔膜采用上述單體大容量聚合物鋰離子電池隔膜的制造方法制備。
[0120]實(shí)施例五
[0121]請(qǐng)參考圖11，基于上述實(shí)施例一提供的單體大容量聚合物鋰離子電池的制造方法，本實(shí)施例提供了一種單體大容量聚合物鋰離子電池的組裝方法，包括下面步驟:
[0122]步驟5.1:將制備好的隔膜漿料涂布于聚酯薄膜上，制得隔膜膜片。
[0123]步驟5.2:將隔膜膜片分別貼合在正極片的表面。
[0124]步驟5.3:通過(guò)熱壓的方式將隔膜膜片與正極片壓合在一起。具體的，采用100?140°C的溫度和1-20T(例如10T)的壓力，通過(guò)熱壓的方式將隔膜膜片與正極片壓合在一起。
[0125]步驟5.4:冷卻后撕離隔膜膜片上的聚酯薄膜。
[0126]步驟5.5:將壓合有隔膜的正極片與負(fù)極片疊加粘合在一起，得到電池電芯。
[0127]本實(shí)施例提供的單體大容量聚合物鋰離子電池的組裝方法的具體實(shí)施細(xì)節(jié)可以參考實(shí)施例一至四提及的相關(guān)內(nèi)容，此處不再贅述。
[0128]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本申請(qǐng)的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本申請(qǐng)各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單體大容量聚合物鋰離子電池隔膜的制造方法，其特征在于，包括: 制備隔膜漿料，所述隔膜漿料至少包括絕緣填料和隔膜聚合物； 將所述隔膜漿料涂布到聚酯薄膜上，以得到隔膜膜片。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔膜聚合物采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述絕緣填料為納米二氧化娃或納米二氧化招O4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述隔膜漿料還包括增塑劑。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-40%，絕緣填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 % -30 %，增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 % -60 %。6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，制備隔膜漿料的步驟包括:在容器中加入溶劑;往溶劑中加入隔膜聚合物，升溫至30-45°C，攪拌2?4小時(shí)，待正極聚合物溶解后再加入增塑劑，攪拌0.5?2小時(shí)，然后加入絕緣填料，攪拌0.5?2小時(shí)后，再研磨攪拌2?6小時(shí)，制成隔膜漿料。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，制成隔膜漿料后，先將隔膜漿料經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后，再涂布于聚酯薄膜上;之后經(jīng)過(guò)烘干得到隔膜膜片。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述過(guò)濾網(wǎng)選擇100?200目的過(guò)濾網(wǎng)；所述聚酯薄膜的厚度選擇0.02-0.1毫米;隔膜漿料涂布在聚酯薄膜上的厚度為0.01-0.1毫米；烘干涂布有隔膜漿料的聚酯薄膜時(shí)采用56?70°C的溫度。9.一種單體大容量聚合物鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述隔膜采用如權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的方法制備。10.—種單體大容量聚合物鋰離子電池的制造方法，其特征在于，包括: 正極片制造步驟，用于制備正極片;所述正極片制造步驟包括: 制備集流體和集流體處理漿料，所述集流體處理漿料包括導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑;其中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%，粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55% ; 將所述集流體處理漿料涂布在集流體表面； 制備正極漿料，所述正極漿料包括正極活性材料、導(dǎo)電劑、增塑劑和正極聚合物；其中，，正極活性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.51 %，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.91%，正極聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.51%,增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.06% ; 將所述正極漿料涂布在聚酯薄膜上，得到正極膜片； 將所述正極膜片與涂布有集流體處理漿料的集流體貼合，通過(guò)熱壓的方式將正極膜片與集流體粘合在一起，得到正極片； 負(fù)極片制造步驟，用于制備負(fù)極片;所述負(fù)極片制造步驟包括: 制備集流體和集流體處理漿料，所述集流體處理漿料至少包括導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑;其中，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%，粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55% ； 將所述集流體處理漿料涂布在集流體表面； 制備負(fù)極漿料，所述負(fù)極漿料包括負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑、增塑劑和負(fù)極聚合物;其中，負(fù)極活性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為73.57 %，導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.06%,負(fù)極聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.56%，增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.81%; 將所述負(fù)極漿料涂布在聚酯薄膜上，得到負(fù)極膜片； 將所述負(fù)極膜片與涂布有集流體處理漿料的集流體貼合，通過(guò)熱壓的方式將負(fù)極膜片與集流體粘合在一起，得到負(fù)極片； 隔膜膜片制造片驟，用于將制備好的隔膜漿料涂布于聚酯薄膜上，制得隔膜膜片;所述隔膜漿料包括絕緣填料、增塑劑和隔膜聚合物;其中，聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 %，絕緣填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%，增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54% ； 組裝步驟，所述組裝步驟包括: 將隔膜膜片分別貼合在正極片的表面； 通過(guò)熱壓的方式將隔膜膜片與正極片壓合在一起，冷卻后撕離隔膜膜片上的聚酯薄膜； 將壓合有隔膜的正極片與負(fù)極片疊加粘合在一起，得到電池電芯； 萃取步驟，所述萃取步驟包括:將組裝好的電芯置于萃取溶液中，以萃取出正極漿料、負(fù)極漿料和隔膜漿料內(nèi)的增塑劑。
【文檔編號(hào)】H01M2/14GK105914322SQ201610399091
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】程建聰
【申請(qǐng)人】程建聰