一种超低温聚合物电池及制作工艺的制作方法

本发明涉及超低温聚合物电池技术领域，具体为一种超低温聚合物电池及制作工艺。

背景技术：

超低温聚合物电池被广泛用于军用平板电脑、伞兵装置、军用导航仪、无人机后备启动电源、特种飞行仪器电源、卫星信号接收装置、海洋数据监测设备、大气数据监测设备等领域，因此，市场上对于一些超低温聚合物电池的使用及制造工艺有了一定的要求；但是，现有的超低温聚合物电池大多仅仅只能在-40℃的环境下使用，不方便在一些更加恶劣的环境下使用，且制作工艺较为简单；因此，现阶段发明出一种超低温聚合物电池的制作工艺是非常有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种超低温聚合物电池及制作工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种超低温聚合物电池，配方包括：碳化硅、导电剂、粘结剂、分散剂、碳酸锂、电解液添加剂、长链有机醇和聚合物液，各组分的重量份数分别是：60-80份的碳化硅、0.2-6份的导电剂、0.5-10份的粘结剂、0.2-6份的分散剂、5-10份的碳酸锂、5-10份的电解液添加剂、3-10份的长链有机醇和5-10份的聚合物液。

一种超低温聚合物电池的制作工艺，包括以下步骤，步骤一，选材配料；步骤二，隔膜加工；步骤三，电芯制作；步骤四，电解液制作；步骤五，电池成型；

其中上述步骤一中，按各组分的重量份数分别是：60-80份的碳化硅、0.2-6份的导电剂、0.5-10份的粘结剂、0.2-6份的分散剂、5-10份的碳酸锂、5-10份的电解液添加剂、3-10份的长链有机醇和5-10份的聚合物液进行选取；

其中上述步骤二中，隔膜加工包括以下步骤：

1)将制作正极片和负极片，正极片由正极集流体和正极活性材料组成，负极片由负极集流体和负极活性材料组成；

2)将聚合物液涂覆到隔膜两侧和负极片的表面；

3)进行造孔处理，使隔膜两侧以及负极片的负极材料上形成聚合物多孔膜；

其中上述步骤三中，将上正极片、隔膜和负极片依次层叠并制成电芯；

其中上述步骤四中，电解液制作包括以下步骤；

1)将碳酸锂、电解液添加剂、长链有机醇混合制成电解液；

2)将电芯容纳于电池壳体中，注入电解液并进行封装处理，得到电池前体物；

其中上述步骤五中，对电池前体物进行塑化处理和化成处理，加工成超低温聚合物电池。

根据上述技术方案，所述组分的重量份数分别是：70份的碳化硅、2.3份的导电剂、0.5份的粘结剂、0.2份的分散剂、6份的碳酸锂、7份的电解液添加剂、8份的长链有机醇和6份的聚合物液。

根据上述技术方案，所述步骤二1)中，负极活性材料由碳化硅、导电剂、粘结剂和分散剂组成。

根据上述技术方案，所述步骤二2)中，聚合物液由聚合物、溶剂、增塑剂和填料组成，聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氨基甲酸酯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷等中的一种或多种；溶剂选自丙酮、丁酮、环己酮、甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一种或多种；填料选自氧化铝、氧化硅、氧化锆和氧化钛中的一种或多种；增塑剂选自邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、甲苯、二甲苯、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种；聚合物液中各组分重量份数为：1-15份的聚合物、50-90份的溶剂、1.5-20份的增塑剂和0.1-15份的填料。

根据上述技术方案，所述步骤二3)中，聚合物多孔膜的厚度为2-8um，负极片的负极材料表面上的聚合物多孔膜的厚度为2-8um。

根据上述技术方案，所述步骤五中，塑化的温度为70-90℃，塑化的压力为500-4000kpa。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该发明安全、可靠，本发明在电解液中加入长链有机醇，使电解液溶质在-50℃低温情况下呈现非连续相即分散相分布，从而增强离子运动速度，当离子在正负极间迁移时，会重组溶质分散相，形成新的有序排列，在溶剂中携电荷漂移，提高了该聚合物电池的使用性能；且对隔膜和负极片表面的涂覆的聚合物进行造孔加工，增强离子运动速度，进一步增强了超低温聚合物电池的使用性能；该超低温聚合物电池制作工艺简单，在不增加成本的同时，提高了电池的使用性能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的工艺立流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

实施例1：

一种超低温聚合物电池，配方包括：碳化硅、导电剂、粘结剂、分散剂、碳酸锂、电解液添加剂、长链有机醇和聚合物液，各组分的重量份数分别是：70份的碳化硅、2.3份的导电剂、0.5份的粘结剂、0.2份的分散剂、6份的碳酸锂、7份的电解液添加剂、8份的长链有机醇和6份的聚合物液。

一种超低温聚合物电池的制作工艺，包括以下步骤，步骤一，选材配料；步骤二，隔膜加工；步骤三，电芯制作；步骤四，电解液制作；步骤五，电池成型；

其中上述步骤一中，按各组分的重量份数分别是：70份的碳化硅、2.3份的导电剂、0.5份的粘结剂、0.2份的分散剂、6份的碳酸锂、7份的电解液添加剂、8份的长链有机醇和6份的聚合物液进行选取；

其中上述步骤二中，隔膜加工包括以下步骤：

1)将制作正极片和负极片，正极片由正极集流体和正极活性材料组成，负极片由负极集流体和负极活性材料组成，负极活性材料由碳化硅、导电剂、粘结剂和分散剂组成；

2)将聚合物液涂覆到隔膜两侧和负极片的表面，聚合物液由聚合物、溶剂、增塑剂和填料组成，聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氨基甲酸酯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷等中的一种或多种；溶剂选自丙酮、丁酮、环己酮、甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一种或多种；填料选自氧化铝、氧化硅、氧化锆和氧化钛中的一种或多种；增塑剂选自邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、甲苯、二甲苯、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种；聚合物液中各组分重量份数为：10份的聚合物、75份的溶剂、15份的增塑剂和5份的填料；

3)进行造孔处理，使隔膜两侧以及负极片的负极材料上形成聚合物多孔膜，聚合物多孔膜的厚度为4um，负极片的负极材料表面上的聚合物多孔膜的厚度为4um；

其中上述步骤三中，将上正极片、隔膜和负极片依次层叠并制成电芯；

其中上述步骤四中，电解液制作包括以下步骤；

1)将碳酸锂、电解液添加剂、长链有机醇混合制成电解液；

2)将电芯容纳于电池壳体中，注入电解液并进行封装处理，得到电池前体物；

其中上述步骤五中，对电池前体物进行塑化处理和化成处理，加工成超低温聚合物电池，塑化的温度为70-90℃，塑化的压力为500-4000kpa。

实施例2：

一种超低温聚合物电池，配方包括：碳化硅、导电剂、粘结剂、分散剂、碳酸锂、电解液添加剂、长链有机醇和聚合物液，各组分的重量份数分别是：70份的碳化硅、2.3份的导电剂、0.5份的粘结剂、0.2份的分散剂、10份的碳酸锂、10份的电解液添加剂和7份的聚合物液。

一种超低温聚合物电池的制作工艺，包括以下步骤，步骤一，选材配料；步骤二，隔膜加工；步骤三，电芯制作；步骤四，电解液制作；步骤五，电池成型；

其中上述步骤一中，按各组分的重量份数分别是：70份的碳化硅、2.3份的导电剂、0.5份的粘结剂、0.2份的分散剂、10份的碳酸锂、10份的电解液添加剂和7份的聚合物液进行选取；

其中上述步骤二中，隔膜加工包括以下步骤：

1)将制作正极片和负极片，正极片由正极集流体和正极活性材料组成，负极片由负极集流体和负极活性材料组成，负极活性材料由碳化硅、导电剂、粘结剂和分散剂组成；

2)将聚合物液涂覆到隔膜两侧和负极片的表面，聚合物液由聚合物、溶剂、增塑剂和填料组成，聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氨基甲酸酯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷等中的一种或多种；溶剂选自丙酮、丁酮、环己酮、甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一种或多种；填料选自氧化铝、氧化硅、氧化锆和氧化钛中的一种或多种；增塑剂选自邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、甲苯、二甲苯、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种；聚合物液中各组分重量份数为：10份的聚合物、75份的溶剂、15份的增塑剂和5份的填料；

3)进行造孔处理，使隔膜两侧以及负极片的负极材料上形成聚合物多孔膜，聚合物多孔膜的厚度为5um，负极片的负极材料表面上的聚合物多孔膜的厚度为5um；

其中上述步骤三中，将上正极片、隔膜和负极片依次层叠并制成电芯；

其中上述步骤四中，电解液制作包括以下步骤；

1)将碳酸锂、电解液添加剂混合制成电解液；

2)将电芯容纳于电池壳体中，注入电解液并进行封装处理，得到电池前体物；

其中上述步骤五中，对电池前体物进行塑化处理和化成处理，加工成超低温聚合物电池，塑化的温度为70-90℃，塑化的压力为500-4000kpa。

实施例3：

一种超低温聚合物电池，配方包括：碳化硅、导电剂、粘结剂、分散剂、碳酸锂、电解液添加剂、长链有机醇和聚合物液，各组分的重量份数分别是：70份的碳化硅、2.3份的导电剂、0.5份的粘结剂、0.2份的分散剂、8份的碳酸锂、9份的电解液添加剂和10份的聚合物液。

一种超低温聚合物电池的制作工艺，包括以下步骤，步骤一，选材配料；步骤二，隔膜加工；步骤三，电芯制作；步骤四，电解液制作；步骤五，电池成型；

其中上述步骤一中，按各组分的重量份数分别是：70份的碳化硅、2.3份的导电剂、0.5份的粘结剂、0.2份的分散剂、10份的碳酸锂、10份的电解液添加剂和7份的聚合物液进行选取；

其中上述步骤二中，隔膜加工包括以下步骤：

1)将制作正极片和负极片，正极片由正极集流体和正极活性材料组成，负极片由负极集流体和负极活性材料组成，负极活性材料由碳化硅、导电剂、粘结剂和分散剂组成；

2)将聚合物液涂覆到隔膜两侧和负极片的表面，聚合物液由聚合物、溶剂、增塑剂和填料组成，聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氨基甲酸酯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷等中的一种或多种；溶剂选自丙酮、丁酮、环己酮、甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一种或多种；填料选自氧化铝、氧化硅、氧化锆和氧化钛中的一种或多种；增塑剂选自邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、甲苯、二甲苯、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种；聚合物液中各组分重量份数为：10份的聚合物、75份的溶剂、15份的增塑剂和5份的填料；

其中上述步骤三中，将上正极片、隔膜和负极片依次层叠并制成电芯；

其中上述步骤四中，电解液制作包括以下步骤；

1)将碳酸锂、电解液添加剂混合制成电解液；

2)将电芯容纳于电池壳体中，注入电解液并进行封装处理，得到电池前体物；

其中上述步骤五中，对电池前体物进行塑化处理和化成处理，加工成超低温聚合物电池，塑化的温度为70-90℃，塑化的压力为500-4000kpa。

各实施例性质对比如下表：

基于上述，本发明的优点在于相较于现有的超低温聚合物电池，本发明在电解液中加入长链有机醇，使电解液溶质在-50℃低温情况下呈现非连续相即分散相分布，从而增强离子运动速度，当离子在正负极间迁移时，会重组溶质分散相，形成新的有序排列，在溶剂中携电荷漂移，提高了该聚合物电池的使用性能；且对隔膜和负极片表面的涂覆的聚合物进行造孔加工，增强离子运动速度，进一步增强了超低温聚合物电池的使用性能；该超低温聚合物电池制作工艺简单，在不增加成本的同时，提高了电池的使用性能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。