一种聚合物锂离子电池的制作方法

本实用新型属于锂离子电池
技术领域：
，具体涉及一种聚合物锂离子电池。
背景技术：
：随着传统石油资源的日益枯竭，以及以全球变暖为主要特征的气候问题对人类威胁越来越严重，新型能源逐渐应用到人们的生活当中。节能环保的新能源电动汽车越来越成为人们出行的最佳选择之一。作为新能源电动汽车的关键部件之一，动力电池需要更高的能量密度、更安全的性能和更长的使用寿命来满足人们的使用体验，把电池容量做大，是提高单体电池能量密度的有效办法之一。根据电池的结构分类，锂离子电池可分为方型铝壳、圆柱钢壳和聚合物锂离子电池，此三种锂离子电池类型中，聚合物锂离子电池的能量密度最大。重在用户体验的电动汽车，对高能量密电池的需求越来越迫切，聚合物锂离子电池具有能量密度最大的优势，逐渐被人们关注和使用。传统聚合物锂离子电池制造方式是在制片组装后，采用铝塑复合膜来封装，铝塑复合膜是三层结构，即外层：尼龙层、内层：流延聚丙烯层(CPP)、中间层：铝箔。铝箔的作用是起到了良好的隔水效果。聚合物电池可以长时间使用和储存，不会发生因环境中的水汽渗透导致电池内部发生化学反应而造成气胀现象，但对于大容量聚合物锂离子电池，由于体积较大，重量沉，单一使用铝塑复合膜封装后，中间铝塑膜容易发生拉破，角位破裂等不良现象，造成铝箔腐蚀，电池因受到水汽渗透导致胀气等问题，给聚合物锂离子电池的使用造成了很大的不良隐患，包括存在安全性能变差、使用寿命减短等问题。另外，传统聚合物锂离子电池的生产工艺留有气囊口排气，最后封边。大容量电池注液量较多，不能马上吸收电解液，未吸收的电解液会污染气囊口的未封边，使未封边在最后封口时由于有电解液污染残留物，造成封边不牢固，气密性降低，在电池长期存放后受水汽渗透而吸水胀气，导致电池电化学性能变差、使用寿命减短等问题，甚至可以引起安全事故；或者溢出的电解液污染电池外部铝塑复合膜层，使电池外观脏污报废。技术实现要素：为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种新型的聚合物锂离子电池。本实用新型提供的一种聚合物锂离子电池包括：电芯和包覆所述电芯的至少一层内层封装膜和至少一层外层封装膜，其中，所述内层封装膜为塑料薄膜或塑料复合膜，所述外层封装膜为铝塑复合膜。在一些实施方式中，所述内层封装膜为塑料薄膜，所述外层封装膜为铝塑复合膜。在另一些实施方式中，所述内层封装膜和所述外层封装膜均为铝塑复合膜。优选地，采用塑料薄膜作为内层封装膜。根据本实用新型的实施方式，所述内层封装膜具有耐有机溶剂性、热封性、气密性、柔韧性和绝缘性中的一种或多种性能，优选同时具有耐有机溶剂性、热封性、气密性、柔韧性和绝缘性。所述内层封装膜具有耐有机溶剂特性，是为了防止电解液对内层封装膜的侵蚀。所述内层封装膜所耐的有机溶剂典型代表为碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲基乙基酯(EMC)中的一种或多种的混合物。所述内层封装膜良好的气密性可以防止空气等活性气体的渗透，对电芯起到第一道隔绝屏障的作用。所述内层封装膜具有热封性和柔韧性可以保证内层封装膜的加工性能良好、操作简单且不易破损，对电芯起到第一道保护层的作用。所述内层封装膜具有绝缘性可以防止电芯因为热封加工不良导致的微短路问题。本实用新型的内层封装膜采用单一材质的塑料薄膜，其绝缘性能更优于传统聚合物电芯的封装膜，对防止电芯因为热封加工缺陷造成的封装层受侵蚀导致电池微短路的问题具有良好的防范作用。所述外层封装膜应具有良好的气密性、拉伸强度和抗老化性能。通过抽气封口后的外层封装膜内部是高真空状态，外层封装膜的气密性可防止外部空气等气体的渗透，而拉伸强度和抗老化性可以更好的保护内部电芯，延长使用时间。根据本实用新型的实施方式，所述内层封装膜的材质包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、流延聚丙烯(CPP)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)和聚碳酸酯(PC)中的一种或多种或其各种改性材料。在一些实施方式中，所述外层封装膜包括依次设置的流延聚丙烯薄膜层、铝箔层和尼龙层，优选地，所述外层封装膜包括依次设置的流延聚丙烯薄膜层、铝箔层、尼龙层和聚酯薄膜层。流延聚丙烯薄膜层具有良好的耐有机溶剂且具有良好的热封性能；铝箔层具有良好的气密性，防止空气等气体的渗透；最外层包覆的聚酯薄膜耐高温可达到250～350℃，可以防止电池外部烫伤和加工受热的形变。在一些实施方式中，所述聚合物锂电池的容量为10-2000Ah，优选为20-1000Ah，更优选为20-500Ah。在一些实施方式中，所述内层封装膜的厚度为0.005-2mm，优选0.05-1mm。在一些实施方式中，所述外层封装膜的厚度为0.05-0.35mm。本实用新型的有益效果如下所述。根据本实用新型提供的聚合物锂离子电池的电芯有2层或以上的独立封装包装层，能够使电池具有更好的气密性和外观效果，电池性能更得到保证。附图说明图1为根据本实用新型的聚合物锂离子电池的正负极叠片制备结构图。图2为根据本实用新型的聚合物锂离子电池的电芯示意图。图3为根据本实用新型的聚合物锂离子电池的内层封装图。图4为根据本实用新型的聚合物锂离子电池的成品电芯折成方形示意图。图5为根据本实用新型的聚合物锂离子电池的外层封装图。图6为根据本实用新型的聚合物锂离子电池的剖视图。在附图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。附图标记：1-正极片，2-负极片，3-隔层隔膜，4-裸电芯，5-带有极耳胶的正极耳，6-带有极耳胶的负极耳，7-内层封装膜，8-折成方形的聚合物成品电芯，9-外层封装膜。具体实施方式为使本实用新型容易理解，下面将详细说明本实用新型。但在详细描述本实用新型前，应当理解本实用新型不限于描述的具体实施方式。还应当理解，本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式，而并不表示限制性的。实施例1：正极片的制备：以层状过渡金属氧化物锂盐LiMO2(M＝Co、Ni、Mn等或其多元组合复合物)如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2或LiFePO4为正极活性材料，其比例为粉料含量的95％，以聚偏氟乙烯为粘结剂，含量为2.5％，导电剂为碳纳米管和炭黑含量为2.5％,将上述材料加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌均匀，制成浆料，将正极浆料均匀的涂覆在带有碳粉的正极的集流体铝箔上，经烘干压实后裁成工艺规定的尺寸，得到正极极片。负极片的制备：以人造石墨为负极活性材料，其比例为粉料含量的95％，以丁苯橡胶(SBR)为粘结剂，其含量为2％，羧甲基纤维素钠(CMC)和增稠剂，其含量为2％，导电剂为炭黑含量为1％，将上述材料加入到去离子水中搅拌均匀，制作成负极浆料，将负极浆料均匀的涂覆在负极集流体铜箔上，经烘干压实后裁成工艺规定的尺寸，得到负极极片。隔膜的制备：聚丙烯和聚乙烯的复合基膜涂覆聚偏氟乙烯和氧化铝等陶瓷混合物或在复合基膜上先涂覆一层氧化铝等陶瓷层后再涂覆一层聚偏氟乙烯成为隔膜。电解液的制备：以浓度为1M的六氟磷酸锂(LiPF6)为锂盐，以碳酸丙烯脂(PC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合物为溶剂，碳酸丙烯脂(PC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)重量比例为PC:EC:DMC＝1：1：1，再加入1wt％的电解液添加剂碳酸亚乙酯(VC)。电芯组件的制备：将根据前述工艺制得的负极、隔膜、正极依次叠加后，正极和负极极片用隔膜隔开，通过叠片工艺制得的电芯。大容量聚合物锂离子电池的制备：将制得电芯正极用超声波或激光焊接上带有极耳胶的正极耳，负极用超声波或激光焊接上带有极耳胶的负极极耳，通过在内层用一种材质为0.10mm的聚丙烯(PP)包装电池芯，进行第一次封装，封装温度为180℃，压力为0.3MPa，时间为2秒，相对湿度为≤1％，露点为-60℃；将该一次封装过的电芯烘烤去除水份后注入电解液，经化成、二封等工序并整形处理后，再将成品电芯顶封处连极耳一起往上折成方型，并伸出正极耳和负极耳，用超声波或激光焊接上带有极耳胶的正极极耳和负极极耳，装入冲壳成袋的铝塑复合膜(铝塑复合膜的内层为流延聚丙烯薄膜，中层为铝箔层，外层为尼龙层)进行第二次封装，封装温度为175℃，压力为0.3MPa时间为2秒，相对湿度为≤40％，制得大容量聚合锂离子成品电池。实施例2与实施例1不同的是；大容量聚合物锂离子电池的制备：将制得电芯正极用超声波或激光焊接上带有极耳胶的正极耳，负极用超声波或激光焊接上带有极耳胶的负极极耳，通过在内层用一种材质为0.10mm的聚乙烯(PE)包装电池芯，进行进行第一次封装，封装温度为140℃，压力为0.3MPa，时间为1秒，相对湿度为≤1％，露点为-60℃；将该一次封装过的电芯烘烤去除水份后注入电解液，经化成、二封等工序并整形处理后，再将成品电芯顶封处连极耳一起往上折成方型，并伸出正极耳和负极耳，用超声波或激光焊接上带有极耳胶的正极极耳和负极极耳，装入冲壳成袋的铝塑复合膜(铝塑复合膜的内层为流延聚丙烯薄膜，中层为铝箔层，外层为尼龙层)进行第二次封装，封装温度为175℃，压力为0.3MPa，时间为2秒，相对湿度为≤40％，制得大容量聚合锂离子电池。其余同实施例1，这里不再赘述。实施例3与实施例1不同的是；大容量聚合物锂离子电池的制备：将制得电芯正极用超声波或激光焊接上带有极耳胶的正极耳，负极用超声波的焊接上带有极耳胶的负极极耳，通过在内层用一种材质为0.1mm的流延聚丙烯薄膜(CPP)包装电池芯，进行第一次封装，封装温度为175℃，压力为0.3MPa，时间为2秒，相对湿度为≤1％，露点为-60℃；将该一次封装过的电芯烘烤去除水份后注入电解液，经化成、二封等工序并整形处理后，再将成品电芯顶封处连极耳一起往上折成方型，并伸出正极耳和负极耳，用超声波或激光焊接上带有极耳胶的正极极耳和负极极耳，装入冲壳成袋的铝塑复合膜(铝塑复合膜的内层为流延聚丙烯薄膜，中层为铝箔层，外层为尼龙层)进行第二次封装，封装温度为175℃，压力为0.3MPa，时间为2秒，相对湿度为≤40％，制得大容量聚合锂离子电池。其余同实施例1，这里不再赘述。实施例4与实施例1不同的是；大容量聚合物锂离子电池的制备：将制得电芯正极用超声波的焊接上带有极耳胶的正极耳，负极用超声波的焊接上带有极耳胶的负极极耳，通过在内层用一种材质为0.1mm的聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)包装电池芯，进行第一次封装，封装温度为260℃，压力为0.3MPa，时间为2秒，相对湿度为≤1％，露点为-60℃；将该一次封装过的电芯烘烤去除水份后注入电解液，经化成、二封等工序并整形处理后，再将成品电芯顶封处连极耳一起往上折成方型，并伸出正极耳和负极耳，用超声波或激光焊接上带有极耳胶的正极极耳和负极极耳，装入冲壳成袋的铝塑复合膜(铝塑复合膜的内层为流延聚丙烯薄膜，中层为铝箔层，外层为尼龙层)进行第二次封装，封装温度为175℃，压力为0.3MPa，时间为2秒，相对湿度为≤40％，制得大容量聚合锂离子电池。其余同实施例1，这里不再赘述。实施例5与实施例1不同的是；大容量聚合物锂离子电池的制备：将制得电芯正极用超声波的焊接上带有极耳胶的正极耳，负极用超声波的焊接上带有极耳胶的负极极耳，通过在内层用一种材质为0.1mm的铝塑复合膜包装电池芯，进行第一次三边封装，封装温度为175℃，压力为0.3MPa，时间为2秒，相对湿度为≤1％，露点为-60℃；将该一次封装过的电芯烘烤去除水份后注入电解液，经化成、二封等工序并整形处理后，再将成品电芯顶封处连极耳一起往上折成方型，并伸出正极耳和负极耳，用超声波或激光焊接上带有极耳胶的正极极耳和负极极耳，装入冲壳成袋的铝塑复合膜(铝塑复合膜的内层为流延聚丙烯薄膜，中层为铝箔层，外层为尼龙层)进行第二次封装，封装温度为175℃，压力为0.3MPa，时间为2秒，相对湿度为≤40％，制得大容量聚合锂离子电池。实施例6与实施例1不同的是铝塑复合膜的内层为流延聚丙烯薄膜，中间两层为铝箔层和尼龙层，最外层为聚酯薄膜。比较例1与实施例1不同的是；大容量聚合物锂离子电池的制备：将制得电芯正极用超声波或激光焊接上带有极耳胶的正极耳，负极用超声波或激光焊接上带有极耳胶的负极极耳，直接把裸电芯装铝塑复合膜(厚度为0.15mm)进行封装，封装温度为175℃，压力为0.3MPa，时间为2秒，相对湿度为≤1％，露点为-60℃；烘烤去除水份后注入电解液，经化成、二封等工序并整形处理后制得大容量聚合锂离子电池。其余同实施例1，这里不再赘述。对实施例1至6的大容量聚合物锂离子电池，其容量可以达到100～2000Ah，远高于当前工艺技术生产的聚合物锂离子电池的容量。对实施例1至6的大容量聚合物锂离子电池的高湿环境做循环测试，具体而言用1C的电流进行恒流恒压充电到4.2V，恒压到0.05C，用1C的电流进行放电，放电到3.0V，重复循环以上动作，直至电池容量衰减到额定容量的80％，结果如下表1。表1组别循环寿命胀气比较例11200次循环后失效胀气实施例12000次循环后正常实施例22000次循环后正常实施例32000次循环后正常实施例42000次循环后正常实施例52000次循环后正常实施例62000次循环后正常从表中表明，在实施例1-6中，电池在高湿循环测试中均不胀气，且各性能良好，而没有经过一次内层封装保护的对比例电池，出现容量衰减过快，胀气严重等不良现象，由此可知，本实用新型可以极大的改善大型锂离子动力电池的使用寿命和安全性能。应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的任何限制。通过参照典型实施例对本实用新型进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本实用新型权利要求的范围内对本实用新型作出修改，以及在不背离本实用新型的范围和精神内对本实用新型进行修订。尽管其中描述的本实用新型涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本实用新型限于其中公开的特定例，相反，本实用新型可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。当前第1页1 2 3