超薄型聚合物电池及制作方法_2

文档序号:9868655阅读:来源:国知局
第二极片20a的另一侧向第一极片1a的方向对折,使第二极片20a夹持住第一极片10a,这样就可以形成电芯。而隔膜14a包裹固定在第一极片1a上,而第二极片20a对折夹持第一极片10a,则可以避免第二极片20a与隔膜14a间发生错位,同时可以避免第二极片20a与第一极片1a间发生错位,进而可以防止电芯发生故障。
[0036]请参阅图7-图9,为了方便描述,定义折片治具30a的夹板31a上放置第二极片20a的一面为正面,其另一面为背面。进一步地,为了更好的进行折片组装,折片治具30a的各夹板31a上还开设有若干通孔32a,而各夹板31a的背面还安装有抽真空机,抽真空机与这些通孔32a相连。从而,当第二极片20a放置在两个夹板31a上时,可以吸附住第二极片20a,以更好定位第二极片20a,进而方便将第二极片20a对折。
[0037]更进一步地,各夹板31a的中部还横向开设有凹槽33a,以便容置和定位第二极片20a。当第二极片20a放置在两个夹板31a上时,各夹板31a的凹槽33a可以容置第二极片20a的两侧,并对第二极片20a进行定位。这样可以方便定位第二极片20a。更进一步地,各凹槽33a的深度可以略大于第二极片20a的厚度,则夹板31a上的凹槽33a同时可以对第一极片1a进行定位,以方便将第二极片20a与第一极片1a进行对位。当然,两个凹槽33a的深度之和要小于或等于制成的电芯的厚度,即第二极片20a厚度的两倍加上第一极片1a的厚度之和要大于或等于两个凹槽33a的深度之和。
[0038]更进一步地,至少一个夹板31a上开设有容置第一极片1a上第一极耳13a的第一开口 34a和容置第二极片20a上的第二极耳23a的第二开口 35a,在夹板3 Ia上开设第一开口34a和第二开口 35a来分别容置第一极耳13a和第二极耳23a,即可以在对折第二极片20a时避免损坏第一极耳13a与第二极耳23a,也可以在放置第二极片20a与第一极片1a时,对第二极片20a与第一极片1a进行定位。
[0039]进一步地,第一极耳13a与第二极耳23a的位置相错开,不仅可以方便制作的电池的使用,同时可以方便设置夹板31a上第一开口 34a与第二开口 35a的位置。
[0040]进一步地,该折片治具30a还包括驱动两个夹板31a相对转动的气动转轴36a,设置气动转轴36a,以实现自动对折。本实施例中,气动转轴36a为两个,分别设置在两个夹板31a相交处的相对两端,以平稳的驱动两个夹板31a相对转动。
[0041]在其它实施例中,两个夹板31a可以使用合页相连,也可以通过转轴相连,以实现两个夹板31a的相互枢接。
[0042]进一步地,在对第一极片1a上通过热压复合工艺固定隔膜14a的过程中,其热压复合工艺中,温度范围为45?85°C,压力范围为0.2Mpa?0.8Mpa,时间为5?lOmin。从而保证隔膜14a可以良好的固定在第一极片1a上。将热压复合工艺的温度范围设为45?85°C,可以使隔膜14a上的粘合粘接剂能良好的与第一极片1a粘接固定,同时还不会影响到第一极片10a。而当温度高于85°C,可能会损坏第一极片1a的第一活性层12a,而当温度低于45°C,则隔膜14a可能无法固定在第一极片1a上。优先地,热压复合工艺的温度范围为50?60°C。将热压复合工艺的压力范围设为0.2Mpa?0.8Mpa,以保证隔膜14a可以良好的固定在第一极片1a上。当压力大于0.8Mpa,有可能会压坏第一极片10a,而当压力小于0.2Mpa,又可能会使隔膜14a无法紧密固定在第一极片1a上。优先地,热压复合工艺的压力范围为0.25Mpa?0.45Mpa。
[0043]进一步地,隔膜14a上涂布的粘合粘接剂可以为PVDF(聚偏氟乙稀,英文简称为PVDF)与PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯,英文简称为PVDF-HFP)的混合物,或者为PAA(聚丙烯酸盐,英文简称为PAA)与PAN(聚丙烯腈,英文简称为PAN)的混合物。粘合粘接剂使用PVDF与PVDF-HFP的混合物或PAA与PAN的混合物,以使隔膜14a可以更好的热压复合固定在第一极片1a上,同时减少对第一极片1a的影响。在其它实施例中,隔膜14a上也可以涂布其它粘接剂。
[0044]进一步地,PVDF与PVDF-HFP的质量比例范围为3:1?5:1,以使隔膜14a可以更好的热压复合固定在第一极片1a上。优先地,PVDF与PVDF-HFP的质量比例范围为4:1。
[0045]进一步地,PAA与PAN的质量比例范围为3:1?1:3。以使隔膜14a可以更好的热压复合固定在第一极片1a上。优先地,PAA与PAN的质量比例范围为1: 1.8。
[0046]进一步地,在上述制成步骤中,对电芯热压固定的过程中,温度范围为45?85°C,时间为3?5min。以便对第二极片20a进行定型,并使第二极片20a与隔膜14a紧密贴合。而当温度高于85°C,可能会损坏第二极片20a的第二活性层22a,而当温度低于45°C,则难以对第二极片20a定型,并使第二极片20a与隔膜14a紧密贴合。优先地,对电芯热压固定的温度范围为75?80°C。
[0047]进一步地,为了方便对电芯热压固定,折片治具30a的两个夹板31a上安装有加热装置。更进一步地,为了方便夹板31a导热,夹板31a可以为金属板,同时可以增加夹板31a的强度。
[0048]请参阅图1-图6,进一步地,第一极片1a可以为正极片,而第一极片1a的第一活性层12a为正极活性层,可以使用正极配料制作;相应的第二极片20a可以为负极片,而第二极片20a的第二活性层22a为负极活性层,可以使用负极配料制作。更进一步地,第一极片1a的第一金属片Ila为铝箔,第二极片20a的第二金属片21a为铜箔。
[0049]当然,在另一些实施例中,第一极片1a可以为负极片,而第一极片1a的第一活性层12a为负极活性层,可以使用负极配料制作;相应的第二极片20a可以为正极片,而第二极片20a的第二活性层22a为正极活性层,可以使用正极配料制作。更进一步地,第一极片1a的第一金属片Ila为铜箔,第二极片20a的第二金属片21a为铝箔。
[0050]进一步地,当第二极片20a为正极片时,为了方便对折第二极片20a,第二活性材料仅涂布在第二金属片21a的两侧,而第二金属片21a的中部则空出一条涂布间隙25a。设置涂布间隙25a是指涂布活性材料时,中间会空出一段,主要是为了让这段铝箔正对负极的集流体横截面。设置涂布间隙25a,以使正极活性物质区域被负极活性物质区域所覆盖,防止锂枝晶的析出,避免发生电池故障,以方便在对折第二极片20a时,沿该涂布间隙25a对折,以方便在对折第二极片20a时进行定位。由于第二活性材料涂布在第二金属片21a的两侧,则对折第二极片20a,实际在对折第二金属片21a。
[0051]所述正极配料包括正主料、正极粘结剂和正极导电剂。其中,所述正主料可以为钴酸锂或三元或磷酸铁锂或锰酸锂;所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯(英文简称为PVDF);所述正极导电剂包括碳纳米管(英文简称为CNT)、导电炭黑、石墨烯中的一种或多种。进一步地,对于正主料采用磷酸铁锂时,正极粘结剂可以采用PVDF加水性粘结剂,如水性粘结剂可以为丙烯腈多元共聚物的水分散液,如采用商品名称为LA133的丙烯腈多元共聚物的水分散液加PVDF来制作正极粘结剂。如导电炭黑可以采用商品名称为Super-p的导电炭黑。由此可知,本发明的超薄型聚合物电池制作方法可以采用多种电极材料制作正极配料。
[0052]进一步地,所述负极配料包括负主料、负极粘结剂和负极导电剂。其中所述负主料为石墨或石墨的改性物;所述负极粘结剂为油性粘结剂或水性粘结剂;所述负极导电剂包括碳纳米管、导电炭黑、石墨烯中的一种或多种。具体地,上述石墨的改性物可以为硅碳复合石墨。上述油性粘结剂可以为聚偏氟乙烯(英文简称为PVDF)。上述水性粘结剂可以为丁苯乳胶(英文简称为SBR)加羧甲基纤维素钠(英文简称为CMC),即SBR+CMC体系的水性粘结剂。如导电炭黑可以采用商品名称为Super-p的导电炭黑。由此可知,本发明的超薄型聚合物电池制作方法可以采用多种电极材料制作负极配料
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