一种新型聚合物锂电池的提取工艺的制作方法

本发明涉及锂电池技术领域，具体来说，涉及一种新型聚合物锂电池的提取工艺。

背景技术：

锂离子电池是目前世界上技术性能最好的可充电化学电池，具有工作电压高、比能量大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、无污染等优点，广泛用于移动通讯、笔记本电脑、便携式工具、电动自行车等领域。

目前，传统锂电池内阻容易在大倍率电流下温度持续升高，从而使得持续高温产生的热辐射不仅损坏元器件，也使得电池内部结构发生变化，从而损伤电池寿命。因此，迫切需要开发一种新型聚合物锂电池的提取工艺，来解决了传统锂电池内阻在大倍率电流下温度持续升高的问题，最终来实现锂电池的循环使用寿命。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本发明提出一种新型聚合物锂电池的提取工艺，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种新型聚合物锂电池的提取工艺，包括以下步骤：

在电池正极搅拌过程中首先加入60-90％正极活性物质和1-15％导电剂并进行搅拌均匀，然后将醇类有机溶剂加热至40-45℃并加入1％-15％粘合剂和1％-15％造孔剂高速搅拌至均匀，最后加入混合好的正极活性物质和导电剂，便可完成正极的制浆涂覆成膜；

在电池负极搅拌过程中首先加入60％-90％负极活性物质和1％-15％导电剂并进行搅拌均匀，然后将醇类有机溶剂加热至40-45℃并加入1％-15％粘合剂和1％-15％造孔剂高速搅拌至均匀，最后加入混合好的负极活性物质和导电剂，便可完成负极的制浆涂覆成膜；

制作隔膜专用浆，将其涂覆到隔膜上，并烘干冲切成电池尺寸；

在正极集流体铝箔顶部预留20-30mm，其他区域全部打孔，再涂上厚度为3-6μm的水溶性胶水和超导电炭涂层并进行烘干处理，再将烘干后的正极集流体铝箔与电池正极膜片进行热辊压聚合成极片，并将其冲切成电池尺寸；

在负极集流体铜箔双面涂覆厚度为4-10μm的水溶性胶水和超导电炭的双面涂层并进行烘干处理，再将烘干后的负极集流体铜箔与电池负极上下两层膜片进行热辊压聚合成极片，并将其冲切成电池尺寸；

将两片正极片、两片隔膜、一片负极片进行堆叠，再经过调节加热钢带中的缝隙将堆叠好的五片片料平压成一个固体的单片；

将单片固定在架子上并浸入带有醇类有机溶剂的槽箱内进行1.5-2h的冲洗，再提取不同清洗槽箱内醇类溶剂并将其放入分光光度计内测试杂质含量；

正负极浆料、隔膜浆料搅拌中加入的液体dbp经过涂覆烘烤热复合形成固化物，并将其在醇类有机溶剂中进行冲洗，使得固化物从内部膜片向外部铝箔孔径外透出，使得透明片状固化物被萃取出来，留下正负极膜片、隔膜片中形成大大小小的细微孔，再提纯后进行单片检测阻值，并在萃取后进行hi-pot测试，测试内容为将电压表调整到欧姆档，拿起测试笔轻放在极耳上，阻值≥40mω即欧姆档显示成ol确认为良品；

将电解液浸润并贮存到正负极膜片、隔膜片中的大大小小的细微孔内，在初始充放电后80-90℃夹紧高温热共聚，便可形成一个表层无液体的聚合物电池。

进一步的，所述正极活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰ncm、镍钴铝nca、钴酸锂、锰酸锂等，所述负极活性物质为石墨、碳化硅。

进一步的，所述电池正极和负极的制浆涂覆成膜过程中加入的所述导电剂均为导电炭黑、导电石墨、导电纤维等，所述造孔剂均为dbp邻苯二甲酸二丁酯。

进一步的，所述电池的正极和负极搅拌过程中的所述搅拌均采用双行星高速剪切分散干法。

进一步的，所述隔膜专用浆内含有粘合剂和dbp邻苯二甲酸二丁酯，且所述隔膜上的涂层厚度为2-4μm。

进一步的，所述打孔的孔径1.3～2.5μm，孔形状为圆形、椭圆形、菱形。

进一步的，所述正极集流体铜箔和所述负极集流体铜箔上涂覆的超导电炭均为石墨烯。

进一步的，所述两片正极片、两片隔膜、一片负极片的堆叠顺序为：正极片、隔膜、负极片、隔膜、正极片。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过该提取工艺制程电池是常规液态聚合物电池内阻的二分之一，在安全性、高低温性能、大电流倍率性能上显著，多次热聚合内阻低、sei膜稳固，极片与隔膜界面稳定，无流动电解液，此工艺有助于更长的循环寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种新型聚合物锂电池的提取工艺的流程示意图；

图2是根据本发明实施例的一种新型聚合物锂电池的提取工艺中单片的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种新型聚合物锂电池的提取工艺中提取工艺示意图；

图4是根据本发明实施例的一种新型聚合物锂电池的提取工艺中电池在25℃与-43℃的保持率的对比图；

图5是根据本发明实施例的一种新型聚合物锂电池的提取工艺中电池在25℃、0.5℃放电与0℃、15℃放电保持率的对比图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本发明的实施例，提供了一种新型聚合物锂电池的提取工艺。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，根据本发明实施例的一种新型聚合物锂电池的提取工艺，如图1-3所示，包括以下步骤：

步骤s101，在电池正极搅拌过程中首先加入60-90％正极活性物质和1-15％导电剂并进行搅拌均匀，然后将醇类有机溶剂加热至40-45℃并加入1％-15％粘合剂和1％-15％造孔剂高速搅拌至均匀，最后加入混合好的正极活性物质和导电剂，便可完成正极的制浆涂覆成膜；

步骤s103，在电池负极搅拌过程中首先加入60％-90％负极活性物质和1％-15％导电剂并进行搅拌均匀，然后将醇类有机溶剂加热至40-45℃并加入1％-15％粘合剂和1％-15％造孔剂高速搅拌至均匀，最后加入混合好的负极活性物质和导电剂，便可完成负极的制浆涂覆成膜；

步骤s105，制作隔膜专用浆，将其涂覆到隔膜上，并烘干冲切成电池尺寸；

步骤s107，在正极集流体铝箔顶部预留20-30mm，其他区域全部打孔，再涂上厚度为3-6μm的水溶性胶水和超导电炭涂层并进行烘干处理，再将烘干后的正极集流体铝箔与电池正极膜片进行热辊压聚合成极片，并将其冲切成电池尺寸；

步骤s109，在负极集流体铜箔双面涂覆厚度为4-10μm的水溶性胶水和超导电炭的双面涂层并进行烘干处理，再将烘干后的负极集流体铜箔与电池负极上下两层膜片进行热辊压聚合成极片，并将其冲切成电池尺寸；

步骤s111，将两片正极片、两片隔膜、一片负极片进行堆叠，再经过调节加热钢带中的缝隙将堆叠好的五片片料平压成一个固体的单片；

步骤s113，将单片固定在架子上并浸入带有醇类有机溶剂的槽箱内进行1.5-2h的冲洗，再提取不同清洗槽箱内醇类溶剂并将其放入分光光度计内测试杂质含量；

步骤s115，正负极浆料、隔膜浆料搅拌中加入的液体dbp经过涂覆烘烤热复合形成固化物，并将其在醇类有机溶剂中进行冲洗，使得固化物从内部膜片向外部铝箔孔径外透出，使得透明片状固化物被萃取出来，留下正负极膜片、隔膜片中形成大大小小的细微孔，再提纯后进行单片检测阻值，并在萃取后进行hi-pot测试，测试内容为将电压表调整到欧姆档，拿起测试笔轻放在极耳上，阻值≥40mω即欧姆档显示成ol确认为良品；

步骤s117，将电解液浸润并贮存到正负极膜片、隔膜片中的大大小小的细微孔内，在初始充放电后80-90℃夹紧高温热共聚，便可形成一个表层无液体的聚合物电池。

在一个实施例中，所述正极活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰ncm、镍钴铝nca、钴酸锂、锰酸锂等，所述负极活性物质为石墨、碳化硅。

在一个实施例中，所述电池正极和负极的制浆涂覆成膜过程中加入的所述导电剂均为导电炭黑、导电石墨、导电纤维等，所述造孔剂均为dbp邻苯二甲酸二丁酯。所述dbp邻苯二甲酸二丁酯为液体类溶剂，后期增加成膜塑性。

在一个实施例中，所述电池的正极和负极搅拌过程中的所述搅拌均采用双行星高速剪切分散干法。

在一个实施例中，所述隔膜专用浆内含有粘合剂和dbp邻苯二甲酸二丁酯，且所述隔膜上的涂层厚度为2-4μm。

在一个实施例中，所述打孔的孔径1.3～2.5μm，孔形状为圆形、椭圆形、菱形。

在一个实施例中，所述正极集流体铜箔和所述负极集流体铜箔上涂覆的超导电炭均为石墨烯。

在一个实施例中，所述两片正极片、两片隔膜、一片负极片的堆叠顺序为：正极片、隔膜、负极片、隔膜、正极片。

锂电池萃取的目的:使用有机溶剂将电池单片中的添加物附着物萃取出来，从而提升通道导电率，降低内阻损耗。锂电池内阻由制作材料和制作工艺决定的，本发明解决了传统锂电池内阻在大倍率电流下温度持续升高问题，持续高温产生的热辐射不仅损坏元器件，也使得电池内部结构发生变化，从而损伤电池寿命。

本发明的电池内阻极低，单体500ah内阻在0.2～0.3mω之间，在高低温特殊环境中性能优异，在低温-43℃下冰冻24h，后以1c电流持续放电至安全截止电压。

本发明电池在-43℃低温容量保持率为常温容量的98％，25℃与-43℃对比分析如图4所示。

本发明电池在0℃低温15℃放电容量保持率为常温0.5℃放电容量的88％，25℃、0.5℃放电与0℃、15℃放电对比对比分析如图5所示。

室温下15℃放电后温度仅为48.6℃，正常放电温度为40℃，温升仅高出9℃。如下表所示：

该电池高温性能优异，将电池充满电放置在80～150℃保温箱内电池体积无变化，不臌胀、不燃烧。

在常温下正常使用无需冷却系统，低温环境中无需加热启动，该电池单体能量密度为220～400wh/kg，系统能量密度180～300wh/kg。循环寿命1000～5000次(根据正极材料不同)待国内高压材料及高压电解液成熟后，能量密度可达500～750wh/kg。

本提取工艺与材料匹配性好，性能显著，可适应-50℃～75℃环境下正常放电，无需辅助系统，在航空航天航海领域有很大的市场空间。

电池安全性极高，在充满电情况下做枪击试验，射距25m，用狙击步枪7.62mm普通弹射击电池，全程未起火。子弹加速发射中旋转与空气摩擦产生热量，穿过满电电池电池被射穿一个大洞也没有起火燃烧。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过该提取工艺制程电池是常规液态聚合物电池内阻的二分之一，在安全性、高低温性能、大电流倍率性能上显著，多次热聚合内阻低、sei膜稳固，极片与隔膜界面稳定，无流动电解液，此工艺有助于更长的循环寿命。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。