锂离子电池复合极片用粘结剂及其制备方法、复合极片、电芯、锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种锂离子电池复合极片用粘结剂及其制备方法、复合极片、电芯、锂 离子电池，属于锂离子电池技术领域。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池以其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等特点而成为 目前电动汽车使用的主流动力电池。当前，我国的新能源汽车产业迎来了快速增长时期，对 锂离子动力电池的需求量猛增。但是，目前许多企业的锂离子动力电池产量不能满足电动 汽车快速增长的需求，其根本原因在于，锂离子电池生产工艺复杂，特别是大容量的锂离子 动力电池，生产工序繁多，而且工艺控制对锂离子电池的电化学性能和安全性有着至关重 要的影响，这就导致大容量的锂离子动力电池的生产效率较低。
[0003] 电芯制备是锂离子电池制造工艺中的一个重要工序，传统的小容量锂离子电池的 电芯制备主要采用卷绕的方式。该方式效率较高，生产出的电池的一致性较好，但是其生产 出的电池的阻抗较大，电芯的散热性能差，不适合于用作动力电池，一般在电子设备使用的 小容量电池制造时使用较多。大容量锂离子动力电池一般采用叠片式制造，即将制得的正 极片和负极片的极卷进行裁切，制成所需大小的极片，然后将裁切后的正极片、负极片和隔 膜按照一定次序叠放制成电芯。该方式制得的电池阻抗小，散热性能好，适于制备大容量锂 离子电池。但是这种方式相对于卷绕式电池的制备效率较低，制作电芯时，极片与隔膜之间 的位置需要进行严格对齐，避免出现错位，导致部分极片的容量无法充分利用，或者导致正 极片和负极片接触引起短路进而引发安全性问题。为了保证极片和隔膜之间出现错位，通 常情况下会采用较为复杂的工装来进行控制极片和隔膜的位置及移动，甚至加入人工操作 来提高电芯的对齐精度。这样就大大降低了电池的生产效率，而且很难做到较高的对齐精 度，在制成的锂离子电池中仍然会出现极片错位现象，造成电池容量下降，甚至引发安全事 故。
[0004] 为了解决上述问题，现有技术中有采用"制袋式"电芯制备方法，即将隔膜制成袋 装，将极片装入袋子内，完全避免了极片与隔膜之间的错位现象。但是这种方式生产效率极 低，无法满足锂离子动力电池的生产需求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种离子电池复合极片用粘结剂，以解决现有技术中存在 极片错位的问题。本发明的目的还在于提供上述粘结剂的制备方法以及使用上述锂离子电 池复合极片用粘结剂的锂离子电池复合极片、锂离子电池电芯、电池。
[0006] 为了实现以上目的，本发明的离子电池复合极片用粘结剂的技术方案如下：
[0007] -种锂离子电池复合极片用粘结剂，由如下重量份数的组分组成：0. 5-1. 5份的 乙烯-醋酸乙烯共聚物、100-150份的硫酸钡颗粒、1-1. 5份的增稠剂、98. 5-99份的水。
[0008] 本发明的锂离子电池复合极片用粘结剂，采用乙烯-醋酸乙烯共聚物与硫酸钡颗 粒配合，能够将隔膜牢固地粘结在极片表面，避免隔膜相对于极片出现错位而引起正极和 负极之间的短路，而且不会导致极片的阻抗出现较大幅度的增加。硫酸钡化学稳定性强，热 稳定性好，拥有良好的机械强度，当有毛刺刺穿隔膜时能够避免发生热失控，从而可以提高 电芯的安全性能。
[0009] 所述增稠剂为本领域常用的增稠剂，如羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素、聚乙烯基 吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯中的任意一种。。
[0010] 为提高硫酸钡在粘结剂中的分散均匀性，所述硫酸钡颗粒采用纳米颗粒，一般的， 硫酸钡颗粒的粒径D50为0. 2-0. 6μm，进一步优选为0. 3μm。
[0011] 本发明的离子电池复合极片用粘结剂的制备方法的技术方案如下：
[0012] 上述锂离子电池复合极片用粘结剂的制备方法包括如下步骤：
[0013] 1)将增稠剂加入水中，制成增稠剂水溶液；
[0014] 2)向步骤1)中得到的增稠剂水溶液中加入乙烯-醋酸乙烯共聚物，搅拌，得混合 液；
[0015] 3)向步骤2)中得到的混合液中加入硫酸钡颗粒，搅拌，真空脱泡，调节粘度至 1000-2500mPas，即得。
[0016] 本发明的锂离子电池复合极片用粘结剂的制备方法采用先将增稠剂制成增稠剂 的水溶液，便于后期加入的乙烯-醋酸乙烯共聚物能够较好地与增稠剂均匀混合，提高了 分散均匀程度及分散效率，最后再加入硫酸钡颗粒，便于硫酸钡颗粒在混合体系中分散和 悬浮，避免硫酸钡颗粒发生团聚现象。
[0017] 为了提高乙烯-醋酸乙烯共聚物在混合体系中的分散效率，所述步骤2)中的乙 烯-醋酸乙烯共聚物为固含量为38-45%的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液。
[0018] 所述步骤2)中搅拌时间为2h。
[0019] 为了提高粘结剂在涂覆是的均匀性，所述步骤3)中调节粘度后过150目筛。
[0020] 所述步骤3)中搅拌时间为5-10h。
[0021] 本发明的复合极片的技术方案如下：
[0022] -种复合极片，是由包括如下步骤的方法制备的：
[0023]1)将如权利要求1所述的锂离子电池复合极片用粘结剂涂覆在电极片的两个表 面，每一面的涂覆厚度为2-4μm，在50-80°C下干燥，得涂覆有粘结剂的电极片；
[0024] 2)将涂覆有粘结剂的极片的两个表面上分别覆上隔膜，在80_100°C下热压覆合， 即得。
[0025] 本发明的复合极片采用将粘结剂涂覆在极片表面并干燥，在极片表面形成一层粘 结层，在与隔膜热压覆合时，粘结剂层能够牢固地将隔膜均匀地粘结在极片表面，保证较小 厚度的粘结剂层即能起到较强的粘合作用，避免隔膜在极片表面产生位移、起泡等现象。
[0026] 所述涂覆采用挤压涂布，涂布速度为20-50m/min。
[0027] 所述热压覆合的压力为0· 1-0. 3MPa，热压覆合的时间为2_5s。
[0028] 所述的电极片为锂离子电池正极片或者负极片，正极片由正极集流体铝箱及涂覆 在铝箱两个表面的正极活性物质层构成，负极片由负极集流体铜箱及涂覆在铜箱两个表面 的负极活性物质层构成。
[0029] 本发明的电芯的技术方案如下：
[0030] -种电芯，是由包括如下步骤的方法制备的：将上述复合极片及与其极性相反的 电极片依次交替叠放，制得极组，将极组在80-10(TC下热压，即得。
[0031] 本发明的电芯使用上述复合极片与现有技术中的电极片结合制备成极组，由于复 合极片表面已经粘结了隔膜，在极组制备时省掉了现有技术中向正极片和负极片之间放置 隔膜的步骤，大大提高了生产效率，还避免了隔膜位置调整不当导致的错位现象，提高了电 芯制作时的精度。极组通过热压工序后可以实现所有极片以及隔膜的粘结，从而使得整个 极组成为一体，后工序的再加工将更为方便。
[0032] 所述极性相反的电极片是与复合极片中心使用的电极片的极性相反，即当复合极 片中心的电极片为正极片时，使用负极片与其依次交替叠放，当复合极片中心的电极片为 负极片时，使用正极片与其依次交替叠放。
[0033] 所述热压的压力为0· 1-0.3MPa，热压时间为0· 5-2min。
[0034] 本发明的锂离子电池的技术方案如下：
[0035] 一种使用上述电芯的锂离子电池。
[0036] 本发明的锂离子电池使用上述复合极片，由于复合极片是在电极片表面涂覆一层 粘结剂并将隔膜放置在极片上的粘结剂层表面热压覆合后制得的，处于中心的电极片与隔 膜牢固地粘结在一起，实现了电极片与隔膜的绝对定位，避免了后续装配过程中出现极片 与隔膜之间的错位现象，