多孔态聚合物锂离子动力电池及其制备方法与流程

文档序号:11136941阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多孔态聚合物锂离子动力电池,其特征是所用电芯的基本单元是以负极板/隔离膜/正极板、或负极板/隔离膜/正极板/隔离膜/负极板、或正极板/隔离膜/负极板/隔离膜/正极板的层状结构方式有序堆叠而成,且每一个单元通过热压复合或用粘结剂室温复合为一体的模块化单元,以防止电池活性物质的脱落,同时有利于电芯的组装。

2.根据权利要求1的一种多孔态聚合物锂离子动力电池,其特征在于:所述正极板和负极板集流体均采用具有菱形网眼结构的网状集流体,正极板集流体为40-70μm厚的铝基网状正极集流体,负极板集流体为30-60μm厚的铜基网状负极集流体,正极集流体和负极集流体经除油清洗,进行表面印刷导电处理、烘干待用。

3.根据权利要求1的一种多孔态聚合物锂离子动力电池,其特征在于:所述每个单元采用的正极活性物质和负极活性物质分别通过热压法镶嵌在各自的正极集流体和负极集流体中,以保证活性物质和集流体间的结合力,同时降低接触电阻。

4.根据权利要求3的一种多孔态聚合物锂离子动力电池,其特征在于:所述每个基本单元的两个侧面电极的活性物质经热压镶嵌到集流体的单面,以减少接触电阻,无活性物质的金属集流体一侧朝外,以利于散热,中间电极的活性物质经热压镶嵌到集流体的双面2。

5.根据权利要求1的一种多孔态聚合物锂离子动力电池,其特征在于:所述隔离膜是通过将骨架材料、填料、增塑剂、阻燃剂、偶联剂真空搅拌均匀后辊刮涂敷成膜,其中骨架材料采用聚偏氟乙烯、填料采用二氧化硅或三氧化二铝、增塑剂采用邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯、偶联剂采用乙烯基三硅烷、聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷中的一种或两种,各组分质量百分比为:聚偏氟乙烯70%~80%、填料15%~17%、增塑剂4%~6%、偶联剂1%~3%、阻燃剂0.01%~1%。

6.根据权利要求5的一种多孔态聚合物锂离子动力电池,其特征在于:所述正极膜层主要成分由所需比例的锂镍钴锰氧化物、乙炔黑、纳米碳纤维、PVDF组成,负极膜层主要成分由所需比例的石墨、MCMB、乙炔黑、PVDF、添加剂组成,其中正极板将正极所需物料在酮类溶剂中负压搅拌均匀后,在正极集流体上涂敷制成,负极板将负极所需物料在有机溶剂中搅拌均匀后,在负极集流体上涂敷制成。

7.一种多孔态聚合物锂离子动力电池的制造方法,其特征在于:主要制造步骤如下:

步骤1:将正极集流体用铝箔(35~75μm)及负极集流体用铜箔(25~65μm)加工成菱形网眼的网状结构,菱形内长度0.8~1.2mm、内宽度0.2~0.4mm、菱筋宽度0.1~0.2mm,经磙压整平后,其厚度略薄5μm;

步骤2:加工后的正极板和负极板用的网状集流体分别在各自的预处理液中除去油脂和氧化膜,烘干后再进行表面印刷导电处理,处理完毕烘干备用;

步骤3:分别准备正极和负极浆料,其中正极浆料中含10%~30%(wt)的锂镍钴锰氧化物、2%~5%(wt)的乙炔黑、0%~3%(wt)的纳米碳纤维、3%~8%(wt)的PVDF,其余的是酮类溶剂;负极浆料中含10%~20%(wt)的石墨、3%~5%(wt)的MCMB、3%~6%(wt)的的乙炔黑、3%~8%(wt)的PVDF、0.2%~0.8%(wt)的添加剂,其余为有机溶剂;

步骤4:将正极浆料和负极浆料分别均匀涂敷在正极和负极网状集流体的一面,经烘干即可获得正极膜和负极膜,再经高温磙压处理,可以得到和集流体结合牢固的正极膜和负极膜的预制体,两极之间的电极要进行双面涂敷,集流体两面的膜层厚度需要控制一致;

步骤5:对正极膜和负极膜预制体进行相分离处理,将经高温热压处理后形成的正、负极膜预制体置于萃取溶剂中,采用阶梯浓度差法进行萃取分理,使正极板、负极板上均形成三维、高曲度、高绕度通透的微孔,其中萃取溶剂采用甲醇或乙醇,三级阶梯萃取室自上而下萃取剂浓度及相分离时间分别为:一级溶剂室萃取剂浓度90%-93%,相分离时间30-50min;二级溶剂室萃取剂浓度94%-97%,相分离时间40-60min;三级溶剂室萃取剂浓度95%-99.5%,相分离时间50-70min,萃取过程中温度为30-40℃,萃取体系真空度-0.06Mpa,微波振动频率为40±5HZ;

步骤6:制备隔离膜,通过将骨架材料、填料、增塑剂、阻燃剂、偶联剂按比例配料并经真空搅拌混料和辊刮涂后成膜,其中骨架材料采用聚偏氟乙烯,填料采用二氧化硅或三氧化二铝,增塑剂采用邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯,偶联剂采用乙烯基三硅烷、聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷中选一种或两种,各组分质量百分比为:聚偏氟乙烯70%-80%,二氧化硅或三氧化二铝15%-17%,增塑剂4%-6%,偶联剂1%-3%,隔离膜厚度为2-100μm;

步骤7:将正极板、负极板以及隔离膜按负极板/隔离膜/正极板、或负极板/隔离膜/正极板/隔离膜/负极板、或正极板/隔离膜/负极板/隔离膜/正极板的层状结构模式有序堆叠,其中外层极板为单面涂敷层极板,且无涂敷层的集流体的一侧朝外,中间极板为双面涂敷层极板,将其在温度100-150℃、压力0.2-0.5Mpa热压复合制得一体化的模块式电芯单元;

步骤8:对电芯单元采用脉冲高压检测装置进行微短检测和处理毛刺,脉冲电压600~1200V、脉冲频率200~1000HZ;

步骤9:将经高压检测后的电芯单元按电芯所需容量进行并联电焊组装电芯,正极片与正极耳相接,负极片与负极耳相接,电芯容量根据需要将1~20片单元并联可以得到0.1Ah~100Ah之间任意容量的电芯,其厚度在0.4~10mm之间;

步骤10:将电芯采用三层防腐防水的Al塑包装膜进行包装,经烘烤处理,在恒温恒湿干燥条件下注入电解液,即可得到单体电池;

步骤11:将单体电池经真空搁置数小时使电池充分吸收电解液后,再进行3次高温老化处理、充放电化成处理,最终完成真空封口后制得多孔态聚合物锂离子动力电池。

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