一种基于无纺布的绝缘电解质及制备方法与流程

文档序号:11137001阅读:628来源:国知局

本发明涉及锂电池技术领域,具体涉及一种基于无纺布的绝缘电解质及制备方法。



背景技术:

锂电池,是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流。

锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

锂电池通常有两种外型:圆柱型和方型。电池内部采用螺旋绕制结构,用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂(或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件(部分圆柱式使用),以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。

电解质作为锂电池的重要组成部分之一,对锂电池的性能有着至关重要的作用。而现有的电解质中,具有绝缘功能的电解质较为稀缺,为补齐现有技术中的短板,本发明提供一种基于无纺布的绝缘电解质及其制备方法。



技术实现要素:

本发明的目的在于解决以上技术问题,提供一种基于无纺布的绝缘电解质及制备方法,以无纺布、四氢呋喃和双三氟甲基磺酸亚胺锂为原料,制备具有绝缘功能的电解质。

为解决上述问题,本发明采用以下技术方案:

一种基于无纺布的绝缘电解质,包括以下原料以重量份计:

无纺布 1.5-15份,

四氢呋喃 25-45份,

双三氟甲基磺酸亚胺锂 15-20份,

增塑剂 0.5-15份,

气相白炭黑 0.1-5份,

所述增塑剂包括氟苯、乙酸乙酯、PE、PET和PP。

进一步地,所述增塑剂还包括NMP、CMC、PVDF、SBR、PC、VC、EC、DEC、DMC中的一种或多种。

进一步地,原料还包括0.05-0.5重量份的助剂,所述助剂包括表面活性剂、抗氧化剂、稳定剂中的一种或多种。

上述基于无纺布的绝缘电解质的制备方法,包括以下步骤:将原料加入四氢呋喃中,搅拌混合均匀,控制粘度300-1500mPa·s,得到基于无纺布的绝缘电解质。通过调整四氢呋喃的用量来控制粘度。

进一步地,所述方法是在22-28℃下进行。

进一步地,所述溶剂的水分含量≤200ppm,氧份含量≤100ppm。

进一步地,所述搅拌混合过程中,超声波辅助搅拌。

上述基于无纺布的绝缘电解质的涂布方法,包括以下步骤:

(1)将正极极片的正反两面均匀涂布50-70μm厚的正极活性材料,负极极片的正反两面均匀涂布50-70μm厚的负极活性材料;

(2)然后将电解液分别均匀涂布在正极极片和负极极片的正反两面,涂布厚度为15-25μm,叠片,装入成型的包装膜中,在温度为140-185℃,时间为2-5S,气压为0.15-0.55MPa下采用铜模热封,得到裸电芯;

(3)最后将裸电芯做化成处理,制得锂电池电芯。

进一步地,涂布的速度为3-5m/min。

进一步地,所述步骤(1)和步骤(2)是在含水量≤2%的环境中进行。

本发明一种基于无纺布的绝缘电解质及制备方法,与现有技术相比,其突出的特点和优异的效果在于:

1.本发明的基于无纺布的绝缘电解质绝缘性好,短路不良率相比于普通电解质的50%降低到5%以下。

2.本发明的基于无纺布的绝缘电解质安全性好,放电倍率可以提升到1C,而且低温综合性能突出。

3.本发明的制备方法简单,制备成本低,得到的基于无纺布的绝缘电解质性能优异,对促进锂电池的应用发展具有重要意义。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

一种基于无纺布的绝缘电解质,原料包括1.5重量份的无纺布、25重量份的四氢呋喃、15重量份的双三氟甲基磺酸亚胺锂、0.5重量份的增塑剂、0.1重量份的气相白炭黑以及0.05重量份的助剂;所述增塑剂包括氟苯、乙酸乙酯、PE、PET和PP的混合物,助剂为表面活性剂;在22℃下,将原料加入四氢呋喃中,搅拌混合均匀,调整粘度至300mPa·s,得到基于无纺布的绝缘电解质;所述溶剂的水分≤200ppm,氧份≤100ppm,搅拌混合过程中,超声波辅助搅拌。

实施例2

一种基于无纺布的绝缘电解质,原料包括15重量份的无纺布、45重量份的四氢呋喃、20重量份的双三氟甲基磺酸亚胺锂、15重量份的增塑剂、5重量份的气相白炭黑以及0.5重量份的助剂;所述增塑剂包括氟苯、乙酸乙酯、PE、PET、PP、NMP、CMC、PVDF、SBR、PC、VC、EC、DEC和DMC的混合物,助剂为表面活性剂、抗氧化剂和稳定剂的混合物;在28℃下,将原料加入四氢呋喃中,搅拌混合均匀,调整粘度至1500mPa·s,得到基于无纺布的绝缘电解质;所述溶剂的水分≤200ppm,氧份≤100ppm,搅拌混合过程中,超声波辅助搅拌。

实施例3

一种基于无纺布的绝缘电解质,原料包括12重量份的无纺布、35重量份的四氢呋喃、16重量份的双三氟甲基磺酸亚胺锂、10重量份的增塑剂、3.5重量份的气相白炭黑以及0.3重量份的助剂;所述增塑剂包括氟苯、乙酸乙酯、PE、PET、PP、NMP、CMC和PVDF的混合物,助剂为表面活性剂和抗氧化剂;在25℃下,将原料加入四氢呋喃中,搅拌混合均匀,调整粘度至800mPa·s,得到基于无纺布的绝缘电解质;所述溶剂的水分≤200ppm,氧份≤100ppm,搅拌混合过程中,超声波辅助搅拌。

实施例4

一种基于无纺布的绝缘电解质,原料包括13重量份的无纺布、42重量份的四氢呋喃、18重量份的双三氟甲基磺酸亚胺锂、8重量份的增塑剂、2.6重量份的气相白炭黑以及0.28重量份的助剂;所述增塑剂包括氟苯、乙酸乙酯、PE、PET、PP、SBR、PC、VC、EC、DEC和DMC的混合物,助剂为稳定剂;在24℃下,将原料加入四氢呋喃中,搅拌混合均匀,调整粘度至500mPa·s,得到基于无纺布的绝缘电解质;所述溶剂的水分≤200ppm,氧份≤100ppm,搅拌混合过程中,超声波辅助搅拌。

实施例5

一种基于无纺布的绝缘电解质,原料包括9重量份的无纺布、38重量份的四氢呋喃、15重量份的双三氟甲基磺酸亚胺锂、10重量份的增塑剂、4.2重量份的气相白炭黑以及0.4重量份的助剂;所述增塑剂包括氟苯、乙酸乙酯、PE、PET、PP、NMP、VC、EC、DEC和DMC的混合物,助剂为表面活性剂、抗氧化剂和稳定剂;在25℃下,将原料加入四氢呋喃中,搅拌混合均匀,调整粘度至1200mPa·s,得到基于无纺布的绝缘电解质;所述溶剂的水分≤200ppm,氧份≤100ppm,搅拌混合过程中,超声波辅助搅拌。

一种基于无纺布的绝缘电解质的涂布方法:

(1)在含水量≤2%的环境中,将正极极片的正反两面均匀涂布65μm厚的正极活性材料,负极极片的正反两面均匀涂布65μm厚的负极活性材料,涂布的速度为4m/min;

(2)在含水量≤2%的环境中,然后将实施例5得到的基于无纺布的绝缘电解质分别均匀涂布在正极极片和负极极片的正反两面,涂布厚度为20μm,叠片,装入成型的包装膜中,在温度为140-185℃,时间为2-5S,气压为0.15-0.55MPa下采用铜模热封,得到裸电芯;

(3)最后将裸电芯做化成处理,制得锂电池电芯。

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