用于电化学装置的隔板的制作方法_5

文档序号:9830008阅读:来源:国知局
合,以及B-为阴离子,如 PF6-、BF4-、Cl -、Br-、Γ、Cl 〇4-、AsF6-、CH3 ⑶2一、 CF3SOhN(CF3SO2)2'(XCF 2SO2K或它们的组合,所述有机溶剂包括,但并不仅限于,碳酸丙 烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲 亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸甲乙 酯(EMC)、γ -丁内酯或它们的混合物。
[0147] 基于最终产品的制造过程和所需的物理性能,所述电解质溶液的注入可在电池制 造过程的任意适宜的步骤中进行。即,所述电解质溶液的注入可在电化学装置的电池装配 之前或在电池装配的最终步骤中实施。
[0148] 将根据本发明的一个示例性实施方式的隔板应用于电池的过程包括常规的过程, 如卷绕过程,以及所述隔板与电极的层压/堆叠过程和折叠过程。
[0149] 在25至55°C的温度下,所述电化学装置在300次循环之后可具有80至95%,更优选 83至90%的容量保持率。这来自于以下事实:由于本发明的电化学装置中提供的隔板是通 过在比相关领域更高的温度下的热定型处理而制造的,所述隔板的多孔聚合物膜中的纤维 相互粘合,故粘合密度增大,以及透气性和比电阻降低,因而改善了所述多孔涂层与所述多 孔聚合物膜之间的粘合强度(剥离强度),并确保了结构稳定性。
[0150] 下文中,将通过实施例详细地描述本发明以帮助理解。然而,本发明的实施方式可 具有若干的其它形式,且本发明的范围不应被解读为仅限于以下实施例。本发明的实施方 式用于向本发明有关的领域的具有一般知识水平的技术人员更加充分地解释本发明。
[0151] 实施例1-1:隔板的制造
[0152] 在210°C的温度下,采用35:65的重量比挤出作为聚烯烃的具有500,000重均分子 量的高密度聚乙烯和作为稀释剂的具有68. OOcSt的运动粘度的液体石蜡。在115°C的拉伸 温度和七倍的拉伸比下在纵向方向和横向方向上各自进行拉伸。其后,在2米/分钟的条件 下利用二氯甲烷作为萃取溶剂萃取所述稀释剂,即所述液体石蜡,以获得具有〇. 〇4μπι的平 均孔隙尺寸的多孔聚烯烃膜。
[0153] 其后,在18.0/0.3/1.7/80的重量比下混合具有0.5μπι的平均粒径的Al2O 3颗粒/氰 基乙基聚乙烯醇(氰基树脂CR-V,信越化学有限公司(Shin-Etsu Chemical ,Ltd.) )/PVDF-HFP5 (LBG2,阿科玛公司(Arkema,Inc.)) /丙酮,以制备用于形成多孔层的衆料。
[0154]在经历了稀释剂萃取过程的多孔聚烯烃膜的一个表面上涂布3.5μπι厚度的所述浆 料,之后在132.5°C和5米/分钟下进行热定型,以制造14.5μπι厚度的具有多孔涂层的隔板。 所述隔板的多孔涂层具有〇.4μπι的平均孔隙尺寸和58%的平均孔隙率。
[0155] 实施例1-2:隔板的制造
[0156] 除了在两个表面上涂布4.Ομπι厚度的所述浆料,以及所述隔板的厚度为19.Oynut 外,通过与实施例1-1相同的方法制造了隔板。所述隔板的多孔涂层具有〇.4μπι的平均孔隙 尺寸和55%的平均孔隙率。
[0157] 实施例1-3:圆柱型(18650)二次电池的制造
[0158]采用基于体积比的20/10/70配比的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯化合 物。其后,加入作为锂盐的LiPF6至1.0 M的浓度,以获得非电解质溶液。
[0159]随着作为阴极活性材料的三元系统阴极材料(LiNiv3Cov3Mnv3O 2)的使用,将包含 I · 3wt %的作为导电材料的Super-P(注册商标)、I · 8wt %的PVDF(KF1100粘合剂)和O · 4wt % 的作为添加剂的Li2C03(碳酸锂)的阴极混合物加入到溶剂NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)中以 制备具有75%固体的阴极浆料,然后将其涂布至铝集流体上以制备阴极。
[0160]随着作为阳极活性材料的石墨的使用,将0.7wt %的作为导电材料的Super-p (注 册商标)、约〇.9wt%的SBR粘合剂和约0.9wt%的CMC分散剂一起加入到去离子水(DI-Water)中以制备具有51%固体的阳极浆料,然后将其涂布至铜集流体上以制备阳极。
[0161] 用非电解质溶液浸渍如上制得的阴极和阳极,并且实施例1-1制得的隔板介于所 述阴极与所述阳极之间,以制造具有2,800mAh容量的圆柱型(18650)二次电池。
[0162] 实施例1-4:圆柱型(18650)二次电池的制造
[0163] 除了采用实施例1-2的隔板来作为隔板之外,以与实施例1-3相同的方式制造了电 化学装置。
[0164] 实施例2-1:隔板的制造
[0165] 除了利用以18/1.5/0.5/80的重量比的丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸乙酯的交联聚合 物化合物、作为粘合剂聚合物的聚丙烯酸丁酯、作为分散剂的羧甲基纤维素(CMC)以及作为 溶剂的水组成的具有〇. 5μπι的平均粒径的有机颗粒(瑞翁公司(Zeon),FX9022)来制备用于 形成多孔层的浆料之外,通过与实施例1-1相同的方法制造了用于电化学装置的隔板。所述 隔板的多孔涂层具有〇.4μπι的平均孔隙尺寸和58%的平均孔隙率。
[0166] 实施例2-2:隔板的制造
[0167] 除了在两个表面上涂布4.Ομπι厚度的所述浆料,以及所述隔板的厚度为19.Oynut 外,通过与实施例2-1相同的方法制造了隔板。所述隔板的多孔涂层具有0.4μπι的平均孔隙 尺寸和55%的平均孔隙率。
[0168] 实施例2-3:圆柱型(18650)二次电池的制造
[0169] 除了采用实施例2-1的隔板来作为隔板之外,以与实施例1-3相同的方式制造了电 化学装置。
[0170] 实施例2-4:圆柱型(18650)二次电池的制造
[0171]除了采用实施例2-2的隔板来作为隔板之外,以与实施例1-3相同的方式制造了电 化学装置。
[0172] 对比实施例1-1:隔板的制造
[0173] 进行与实施例1相同的方法直至从聚乙烯膜中萃取稀释剂的过程。即,在210°C的 温度下,采用35:65的重量比挤出作为聚烯烃的具有500,000重均分子量的高密度聚乙烯和 具有68.OOcSt的运动粘度的液体石蜡。其后,在115°C的拉伸温度和七倍的拉伸比下在纵向 方向和横向方向上各自进行拉伸。其后,萃取所述稀释剂之后,在130°C和5米/分钟下进行 热定型,以获得多孔聚烯烃膜,并将此制备为隔板。
[0174] 对比实施例1-2:隔板的制造
[0175] 制备包含13.5/0.225/1.275/85的重量配比的Al2O3颗粒/氰基乙基聚乙烯醇/ PVDF-HFP5/丙酮的用于形成多孔涂层的浆料。
[0176] 在对比实施例1-1中获得的多孔聚烯烃膜的一个表面上涂布3.5μπι厚度的所述用 于形成多孔涂层的浆料,然后在60°C和5米/分钟下干燥,以制造14.5μπι厚度的隔板。
[0177] 对比实施例1-3:隔板的制造
[0178] 除了在两个表面上涂布4.Ομπι厚度的所述浆料,以及所述隔板的厚度为19.Oynut 外,通过与对比实施例1-2相同的方法制造了隔板。
[0179] 对比实施例1-4:圆柱型(18650)二次电池的制造
[0180] 除了采用对比实施例1-2的隔板来作为隔板之外,以与实施例1-3相同的方式制造 了电化学装置。
[0181] 对比实施例1-5:圆柱型(18650)二次电池的制造
[0182] 除了采用对比实施例1-3的隔板来作为隔板之外,以与实施例1-3相同的方式制造 了电化学装置。
[0183] 对比实施例2-1:隔板的制造
[0184] 除了在132.5°C和5米/分钟下进行热定型之外,通过与对比实施例1-1相同的方法 获得了多孔聚烯烃膜,并将此制备为隔板。
[0185] 对比实施例2-2:隔板的制造
[0186] 制备包含13.5/0.225/1.275/85的重量配比的Al2O3颗粒/氰基乙基聚乙烯醇/ PVDF-HFP5/丙酮的用于形成多孔涂层的浆料。
[0187] 在对比实施例2-1中获得的多孔聚烯烃膜的一个表面上涂布3.5μπι厚度的所述用 于形成多孔涂层的浆料,然后在60°C和5米/分钟下干燥,以制造14.5μπι厚度的隔板。
[0188] 对比实施例2-3:隔板的制造
[0189] 除了在两个表面上涂布4.Ομπι厚度的所述浆料,以及所述隔板的厚度为19.Oynut 外,通过与对比实施例2-2相同的方法制造了隔板。
[0190] 对比实施例2-4:圆柱型(18650)二次电池的制造
[0191] 除了采用对比实施例2-2的隔板来作为隔板之外,以与实施例1-3相同的方式制造 了电化学装置。
[0192] 对比实施例2-5:圆柱型(18650)二次电池的制造
[0193] 除了采用对比实施例2-3的隔板来作为隔板之外,以与实施例1-3相同的方式制造 了电化学装置。
[0194] 对比实施例3-1:隔板的制造
[0195] 除了利用以18/1.5/0.5/80的重量比的丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸乙酯的交联聚合 物化合物、作为粘合剂聚合物的聚丙烯酸丁酯、作为分散剂的羧甲基纤维素(CMC)以及作为 溶剂的水组成的具有〇.5μπι的平均粒径的有机颗粒(瑞翁公司,FX9022)来制备用于形成多 孔涂层的浆料之外,通过与对比实施例1-2相同的方法制造了用于电化学装置的隔板。
[0196] 对比实施例3-2:隔板的制造
[0197] 除了利用以18/1.5/0.5/80的重量比的丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸乙酯的交联聚合 物化合物、作为粘合剂聚合物的聚丙烯酸丁酯、作为分散剂的羧甲基纤维素(CMC)以及作为 溶剂的水组成的具有〇.5μπι的平均粒径的有机颗粒(瑞翁公司,FX9022)来制备用于形成多 孔涂层的浆料之外,通过与对比实施例1-3相同的方法制造了用于电化学装置的隔板。
[0198] 对比实施例3-3:圆柱型(18650)二次电池的制造
[0199] 除了采用对比实施例3-1的隔板来作为隔板之外,以与实施例1-3相同的方式制造 了电化学装置。
[0200] 对比实施例3-4:圆柱型(18650)二次电池的制
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