专利名称：一种磷酸铁锂铝壳方形电池及制备方法
技术领域：
本发明属于锂离子电池领域，主要应用于电动自行车、电动车等动力电池领域。特别是涉及一种磷酸铁锂铝壳方形电池及制备方法。
背景技术：
在动力电池领域主要有铅酸电池和锂离子电池两大类。过去几十年铅酸电池依靠其低成本和成熟的工艺以及良好的安全性能占据了动力电池领域的大部分市场。但是铅酸电池也有其致命的弱点能量密度低、循环性能差。铅酸电池的质量比容量仅在30Wh/Kg-50Wh/Kg，体积比能量仅在70 ffh/1-ΙΟΟ Wh/Ι，循环寿命仅在300次左右。并且铅酸电池对环境有污染，所以近几年来政府出台一系列政策，提高了铅酸电池的入行门槛。
锂离子电池以其高电压、高能量密度、良好的循环性能、环保无污染等优势迅速崛起。特别是以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池，在动力电池领域得到了越来越多的应用。磷酸铁锂正极材料电池质量比能量为80 Wh/Kg-120Wh/Kg，体积比能量220 ffh/1-300 Wh/1，循环性能达2000次以上。磷酸铁锂正极材料热稳定性好、安全性能优越，是一种理想的锂离子动力电池正极材料。锂离子动力电池特别是方形电池，一般使用金属外壳对电芯起到保护作用，同时也起到辅助注液的作用，但是金属外壳受到外力挤压后金属外壳变形，对里面的卷芯有一定程度的伤害而损坏电芯。另外，方形壳体内置入圆柱形卷芯后壳体和卷芯之间间隙较大，不利于注液，因此需要采取辅助注液的模块来解决注液问题。这正是本发明重点解决的问题。锂离子电池特别是磷酸铁锂正极材料的锂离子电池虽然具有一系列优点，但是由于成本较高，很难在短时间大规模内取代铅酸电池，这需要一个循序渐进的过程，因此设计的磷酸铁锂动力电池的尺寸成组后如果接近铅酸电池的尺寸，无疑对锂离子动力电池的推广起到良好的推动作用。电池隔膜是指在电池正极和负极之间一层隔膜材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响，其主要作用是隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，让电解液中的离子在正负极之间自由通过。电池隔膜的的离子传导能力直接关系到电池的整体性能，其隔离正负极的作用使电池在过度充电或者温度升高的情况下能限制电流的升高，防止电池短路引起爆炸，具有微孔自闭保护作用，对电池使用者和设备起到安全保护的作用。目前的电池所用的常规隔膜通常是采用聚乙烯、聚丙烯制备，在实际使用中存在绝缘效果不佳易短路、离子扩散不理想并且强度较差的缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种磷酸铁锂铝壳方形电池及制备方法，主要解决了铝壳电池易变形而损坏电芯的问题；主要解决了方形电池内置入圆柱形卷芯后电解液浸润电芯的问题。为实现上述目的，本发明采取以下方案
一种磷酸铁锂招壳方形电池，包括招制壳体、卷芯和电解液，其中，壳体由外壳和盖板两部分组成，盖板上设有正极集流柱、负极集流柱、防爆阀和绝缘片；卷芯是正、负极片和隔膜依次层叠卷绕成的圆柱形卷芯，卷芯置于壳体内，卷芯的正极耳、负极耳分别通过正极集流体、负极集流体与盖板的正极集流柱、负极集流柱连接。卷芯由多个同规格的卷芯单元组成，多个卷芯单元外部由卷芯辅助模块夹持排列固定后置于壳体内，卷芯辅助模块为PP材质；正极片是以正极浆料涂敷在铝箔上，负极片是由负极浆料涂敷在铜箔上；所述正极浆料是由磷酸铁锂和导电剂、粘结剂混合而成，负极浆料是由天然石墨和导电剂、粘结剂混合。所述正极浆料是将重量份为87 91份的磷酸铁锂、4飞份的导电剂、5 7份的粘结剂用N-甲基-2-吡咯烷酮调和成固含量459Γ65%的浆料；所述负极浆料是将重量份为8扩93份的天然石墨、2 4份的导电剂、5 7份的粘结剂用去离子水调和成固含量309Γ50%的 浆料。所述的导电剂为导电炭黑和/或导电石墨，所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯或水性胶、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶的一种或几种组合。所述的卷芯辅助模块为两块卷芯辅助模块沿卷芯的轴向对合组成的长方形整体结构，其外部与长方形的壳体插接配合，内部设有与卷芯插接配合的柱形凹槽，两块卷芯辅助模块在其对合面上设有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯辅助模块上设有内外贯通的通孔或通槽。所述的卷芯辅助模块为两块卷芯辅助模块沿卷芯的外周边对合组成的长方形整体结构，其外部与长方形的壳体插接配合，内部设有与卷芯插接配合的弧形凹槽，两块卷芯辅助模块在其对合面上设有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯辅助模块上设有内外贯通的通孔或通槽。两块卷芯辅助模块沿卷芯的外周边对合方式包括上、下对合结构和左、右对合结构。所述的隔膜的组成如下以聚丙烯、聚乙烯材质的隔膜为基体，在基体表面涂敷由聚合物胶体材料和无机填料组成的涂层；所述的聚合物胶体材料是由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯组成的混合物；所述的无机填料是由纳米级无机粉体材料三氧化二铝、二氧化硅的一种或其混合物组成。所述的聚丙烯、聚乙烯材质的隔膜基体选用聚丙烯微孔薄膜或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合微孔隔膜；所述的无机填料粒度是50nm-200nm ;所述隔膜涂层厚度为1_5 μ m ;经过涂聚合物胶体材料和无机填料处理的隔膜孔隙率在30%-50%之间；所述隔膜涂层厚度优选为2-3 μ m ;所述无机填料的重量占涂层聚合物胶体材料重量的30%-100%。聚合物胶体材料中的聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物占总体聚合物胶体材料重量的40%-70% ;聚丙烯腈占总体聚合物胶体材料重量的5%-20% ;聚甲基丙烯酸甲酯占总体聚合物胶体材料重量的10%-40%。聚合物胶体材料所用溶剂选自下列溶剂的一种或几种丁酮、丙酮、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乙醇、碳酸二乙酯、丁醇。前面所述的磷酸铁锂铝壳方形电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)配料正极浆料的配制是将导电剂和磷酸铁锂先烘烤，将粘结剂加入N-甲基-2-吡咯烷酮调和搅拌，加入导电剂继续搅拌，最后加入磷酸铁锂搅拌成粘稠的浆料；负极浆料配制是将各原料按配比搅拌成粘稠的浆料；
(2)涂布将搅拌好的正极和负极浆料分别均匀地涂覆在铝箔和铜箔上，并留出空白区域，作为极耳区；
(3)烘烤极片涂布完毕后先进行烘烤，在真空烤箱中循环烘烤20-26小时后转到下一
工序；
(4)辊压将正负极片通过辊压机先切边再辊压到合适的厚度； (5)分条制片将辊压后的极片通过分条机进行分条，然后在留白处焊接纯镍材料或纯铝材料的极耳；
(6)烘烤极片制作完毕再进行循环烘烤20-26小时，然后转到下一工序；
(7)卷绕装配时，将隔膜夹在正负极片之间叠放，以平均的张紧力卷绕在卷针上，卷绕好之后用胶带将卷芯缠绕包好；
(8)装配将卷好的卷芯正极耳采用超声波焊机焊接到正极集流体铝带上；负极耳焊接到负极集流体镍带或铜带上；然后装入卷芯辅助模块并装入壳体，再将正极集流体铝带采用激光焊或超声波焊与盖板的正极集流柱连接，将负极集流体镍带或铜带采用激光焊或超声波焊与盖板的负极集流柱连接；最后将盖板和壳体密封焊接；
(9)注液从盖板的注液孔内进行注液。注液后还包括以下步骤(10)化成注液后24 48小时内必须上柜化成，首先以O. 02C-0. 05C的电流进行预充至电压3. 0V，然后以O. 2C的电流充电至3. 8V转为恒压充电，终止电流O. 02C -O. 05C。充满后再以O. 2C放电至2. 2V，再以O. 5C的电流充放电一次，将O. 5C的放电容量作为电池的化成容量。在配制负极浆料过程中，当使用包括羧甲基纤维素纳的粘结剂时，先将羧甲基纤维素纳加入去离子水中搅拌，再加入导电剂继续搅拌，然后加入天然石墨搅拌，最后加入其它粘结剂搅拌成浆料。正负极片均采取双极耳。本发明采用的是圆柱卷绕式的卷芯单元组合，具有圆柱卷绕式电芯的优点；采取了卷芯辅助模块，增强了电池的安全性能，同时也有利于卷芯的注液；该电池的成组尺寸匹配同容量的铅酸电池，有利于该电池的推广应用。同时本发明的电池用隔膜为凝胶聚合物电解质膜，其采用以聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物电解质胶体为基质，加入聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、无机纳米级粉体材料提高胶体的吸液能力、离子导电能力，采用聚丙烯、聚乙烯材质的隔膜为聚合物胶体的基体，解决了聚合物电解质胶体薄膜机械强度难控制的问题。本发明调整聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的含量提高隔膜表面聚合物胶体粘结性能和聚合物非结晶物质含量，加入聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、无机纳米级粉体材料提闻I父体的吸液能力、尚子导电能力。综上本隔I旲提闻了电池的耐短路、耐针刺、抗冲击、抗挤压能力，进而提高和改善了锂离子电池的安全性能。
图I为一种磷酸铁锂10安时铝壳方形电池的整体示意图。
图2为卷芯辅助模块的三视图，其中2a为主视图，2b为右视图，2c为仰视图。图3为卷芯和卷芯辅助模块的装配示意图。
具体实施例方式下面对本发明实施例中的技术方案进行进一步的说明。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，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例I
本发明公开一种磷酸铁锂10安时铝壳方形电池，包括壳体、卷芯辅助模块、正极片、负极片和电解液。壳体为铝壳，包括外壳和盖板；卷芯辅助模块为PP材质，作用为(I)辅助电解液浸润卷芯。(2)支撑和保护卷芯；正极片是由正极浆料涂敷在铝箔上，负极片是由负极浆料涂敷在铜箔上。正极浆料是由磷酸铁锂材料和导电剂、粘结剂混合而成。负极浆料是 由天然石墨和导电剂、粘结剂混合而成。正负极片和隔膜依次层叠卷绕成两个圆柱形卷芯，然后与卷芯辅助模块、铝壳进行装配，最后注液化成。电池整体示意图如图I所示。所述的一种磷酸铁锂10安时方形电池,尺寸为长70mm± Imm,宽35mm± Imm,高度为73mm±lmm。优选的是，铝壳的厚度为O. 25-0. 5mm。目前6-DZM-10型号的12V10Ah铅酸电池的尺寸为151mmX99mmX95mm,而4个本实施例的10安时磷酸铁锂方形电池经过一定方式的串联组合后的尺寸为140mmX 73mmX 70mm，因此可以匹配放置铅酸电池的空间，有利于在不改变电池盒的情况下放置同容量的磷酸铁锂电池。这为锂离子电池的推广提供了有利的条件。所述的卷芯辅助模块，结构如图2所示。其中c-Ι为凸柱，c-2为凹槽。c-Ι与c-2起到固定两块卷芯辅助模块的作用。c-3为一凹槽，是正极集流体和负极集流体引出的通道。c-4为条形孔，是电解液浸润卷芯的通道。辅助模块中间的圆形孔隙，用于圆柱形卷芯单元的装配和固定。卷芯辅助模块起到两个作用(1)辅助电解液浸润卷芯。(2)支撑和保护卷芯。优选的是，辅助模块是PP材质加入阻燃剂和玻璃纤维以增强安全性能与机械强度。所述的一种磷酸铁锂10安时铝壳方形电池，优选的是，
正极浆料的重量百分比配比
正极材料87% 91%
导电碳黑2% 3%
导电石墨2°/Γ3%
聚偏二氟乙烯5°/Γ7%
固含量45% 65%。负极浆料的重量百分比配比
负极材料89% 93%
导电炭黑1°/Γ2%
导电石墨· 1% 2%
羧甲基纤维素纳1°/Γ2%丁苯橡胶(固体量)49Γ5%
固含量30% 50%。所述的一种磷酸铁锂10安时铝壳方形电池的制作工艺，优选以下步骤
(I)配料优选以下方法
a.配制正极浆料。所需材料为聚偏二氟乙烯5°/Γ7%、磷酸铁锂87°/Γ91%、导电碳黑2°/Γ3%、导电石墨2°/Γ3%。固含量45°/Γ65%。导电剂和磷酸铁锂均需烘烤，将聚偏二氟乙烯加入N-甲基-2-吡咯烷酮搅拌，加入导电炭黑和导电石墨继续搅拌，最后加入磷酸铁锂搅拌成粘稠的浆料。b.配制负极浆料。所需材料为天然石墨89°/Γ93% ;导电炭黑1°/Γ2% ;导电石墨1% 2% ;羧甲基纤维素纳1% 2% ;丁苯橡胶4% 5% ;固含量30% 50%。先将羧甲基纤维素纳加 入去离子水中搅拌，再加入导电炭黑和导电石墨继续搅拌，然后加入天然石墨搅拌，最后加入丁苯橡胶乳液搅拌成衆料。(2)涂布将搅拌好的正极或负极浆料均匀地涂覆在金属箔集流体上，并留出空白区域，作为极耳焊接区，然后进入涂布机烘箱烘烤，烘烤干后即成为正负极极片。(3)烘烤极片涂布完毕后先进行烘烤，在真空烤箱中循环烘烤24小时转到下一工序。(4)辊压将正负极片通过辊压机先切边再辊压到合适的厚度。(5)分条制片将辊压后的极片通过分条机进行分条，然后在留白处焊接纯镍材料或纯铝材料的极耳。为了保证电池良好的倍率性能，正负极片均采取双极耳。(6)烘烤极片制作完毕再进行循环烘烤24小时，然后转到下一工序。(7)卷绕装配时，将一对正负极片和隔膜依次叠放，以适当而且平均的张紧力卷绕在卷针上，卷绕好之后用胶带将卷芯缠绕包好。(8)装配将卷好的两个卷芯正极耳采用超声波焊机焊接到特定正极集流体铝带上；负极耳焊接到特定负极集流体镍带或铜带上。然后装入卷芯辅助模块并装入铝壳，再将正极集流体铝带采用激光焊或超声波焊与盖板的正极集流柱连接，将负极集流体镍带或铜带采用激光焊或超声波焊与盖板的负极集流柱连接。最后将盖板和铝壳密封焊接。装配示意图如图3所示。(9)注液从盖板的注液孔内进行注液，注液量为40±2g。(10)化成注液后2Γ48小时内必须上柜化成。首先以O. 02C-0. 05C的电流进行预充至电压3. 0V，然后以O. 2C的电流充电至3. 8V转为恒压充电，终止电流O. 02C-0. 05C。充满后再以O. 2C放电至2. 2V，再以O. 5C的电流充放电一次，将O. 5C的放电容量作为电池的化成容量。(11)分容将电性能各项指标均符合工艺要求的电池分别放置人库。以下提供本发明中卷芯所采用的隔膜制备的几个典型实施例。实施例2
将3000g聚偏氟乙烯、6000g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到50000g丙酮、2000g乙酸乙酯、IOOOg乙醇溶剂中，溶解温度40_80°C，再加入2500g三氧化二铝、2500g 二氧化硅进行搅拌分散，制得粘稠状浆体。用涂敷设备将制备的粘稠状浆体涂敷在聚丙烯微孔薄膜上，涂敷浆体的隔膜在涂敷设备烘箱内进行烘干，烘干后的隔膜在经过80°C真空烘烤，除去残留的溶剂，便得到前述实施例中卷芯所用的隔膜，根据锂离子动カ电池生产厂家需求，隔膜经分切，可做成不同宽度隔膜。实施例3 将3000g聚偏氟こ烯、3000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、4500g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到15000g丙酮、15000g四氢呋喃、2000gこ酸こ酷、IOOOgこ醇溶剂中，溶解温度40-80°C，再加入5000g三氧化ニ铝进行搅拌分散，制得粘稠状浆体，用涂敷设备将制的粘稠状浆体涂敷在聚丙烯、聚こ烯材质的隔膜上，涂敷浆体的隔膜在涂敷设备烘箱内进行烘干，烘干后的隔膜在经过80°C真空烘烤，除去残留的溶剂，便得到前述实施例中卷芯所用的隔膜，根据锂离子动カ电池生产厂家需求，隔膜经分切，可做成不同宽度隔膜。实施例4
将4000g聚偏氟こ烯、6000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到50000g N-甲基吡咯烷酮、2000gこ酸こ酷、IOOOgこ醇溶剂中，溶解温度40-80°C，再加入6000g三氧化ニ铝进行搅拌分散，制得粘稠状浆体，用涂敷设备将制的粘稠状浆体涂敷在聚丙烯、聚こ烯材质的隔膜上，涂敷浆体的隔膜在涂敷设备烘箱内进行烘干，烘干后的隔膜在经过80°C真空烘烤，除去残留的溶剂，便得到前述实施例中卷芯所用的隔膜，根据锂离子动カ电池生产厂家需求，隔膜经分切，可做成不同宽度隔膜。实施例5
将4000g聚偏氟こ烯、6000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到25000g 丁酮、25000g四氢呋喃、IOOOg碳酸ニこ酷、IOOOgこ酸こ酷、IOOOg 丁醇溶剂中，溶解温度40-80°C，再加入3500g三氧化ニ铝、2500g ニ氧化硅进行搅拌分散，制得粘稠状浆体，用涂敷设备将制的粘稠状浆体涂敷在聚丙烯、聚こ烯材质的隔膜上，涂敷浆体的隔膜在涂敷设备烘箱内进行烘干，烘干后的隔膜在经过80°C真空烘烤，除去残留的溶剂，便得到前述实施例中卷芯所用的隔膜，根据锂离子动カ电池生产厂家需求，隔膜经分切，可做成不同宽度隔膜。实施例6
将5000g聚偏氟こ烯、4000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到25000g 丁酮、25000g四氢呋喃、IOOOg碳酸ニこ酷、IOOOgこ酸こ酷、IOOOg 丁醇溶剂中，溶解温度40-80°C，再加入6500g ニ氧化硅进行搅拌分散，制得粘稠状浆体，用涂敷设备将制的粘稠状浆体涂敷在聚丙烯、聚こ烯材质的隔膜上，涂敷浆体的隔膜在涂敷设备烘箱内进行烘干，烘干后的隔膜在经过80°C真空烘烤，除去残留的溶剂，便得到前述实施例中卷芯所用的隔膜，根据锂离子动カ电池生产厂家需求，隔膜经分切，可做成不同览度隔月旲。实施例I
将3000g聚偏氟こ烯、6000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到50000g N-甲基吡咯烷酮、IOOOg碳酸ニこ酷、IOOOgこ酸こ酷、IOOOg 丁醇溶剂中，溶解温度40-80°C，再加入7500g三氧化ニ铝进行搅拌分散，制得粘稠状浆体，用涂敷设备将制的粘稠状浆体涂敷在聚丙烯、聚こ烯材质的隔膜上，涂敷浆体的隔膜在涂敷设备烘箱内进行烘干，烘干后的隔膜在经过80°C真空烘烤，除去残留的溶剂，便得到前述实施例中卷芯所用的隔膜，根据锂离子动カ电池生产厂家需求，隔膜经分切，可做成不同宽度隔膜。以此方法制造的锂离子电池，采用的是圆柱卷绕式的卷芯单元组合，具有圆柱卷绕式电芯的优点；采取了卷芯辅助模块，增强了电池的安全性能，同时也有利于卷芯的注液；该电池的成组尺寸匹配同容量的铅酸电池，有利于该电池的推广应用。对于所公开的实施例的上述说明，仅为本发明较佳的实施例而已，并非用来限定 本发明的实施范围。即凡是依照本发明申请专利范围内的内容作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
权利要求
1.一种磷酸铁锂招壳方形电池,包括招制壳体、卷芯和电解液，其中，壳体由外壳和盖板两部分组成，盖板上设有正极集流柱、负极集流柱、防爆阀和绝缘片；卷芯是正、负极片和隔膜依次层叠卷绕成的圆柱形卷芯，卷芯置于壳体内，卷芯的正极耳、负极耳分别通过正极集流体、负极集流体与盖板的正极集流柱、负极集流柱连接，其特征在于卷芯为多个同规格的卷芯单元组成，多个卷芯单元外部由卷芯辅助模块夹持排列固定后置于壳体内，卷芯辅助模块为PP材质；正极片是以正极浆料涂敷在铝箔上，负极片是由负极浆料涂敷在铜箔上；所述正极浆料是由磷酸铁锂和导电剂、粘结剂混合而成，负极浆料是由天然石墨和导电齐U、粘结剂混合而成。
2.根据权利要求I所述的磷酸铁锂铝壳方形电池，其特征在于所述正极浆料是将重量份为87、1份的磷酸铁锂、4飞份的导电剂、5 7份的粘结剂用N-甲基-2-吡咯烷酮调和成固含量45%飞5%的浆料；所述负极浆料是将重量份为89 93份的天然石墨、2 4份的导电剂、5 7份的粘结剂用去离子水调和成固含量309^50%的浆料。
3.根据权利要求2所述的磷酸铁锂铝壳方形电池，其特征在于所述的导电剂为导电 炭黑和/或导电石墨，所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯或水性胶、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶的一种或几种组合。
4.根据权利要求I或2、3所述的磷酸铁锂铝壳方形电池，其特征在于所述的卷芯辅助模块为两块卷芯辅助模块沿卷芯的轴向对合组成的长方形整体结构，其外部与长方形的壳体插接配合，内部设有与卷芯插接配合的柱形凹槽，两块卷芯辅助模块在其对合面上设有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯辅助模块上设有内外贯通的通孔或通槽。
5.根据权利要求I或2、3所述的磷酸铁锂铝壳方形电池，其特征在于所述的卷芯辅助模块为两块卷芯辅助模块沿卷芯的外周边对合组成的长方形整体结构，其外部与长方形的壳体插接配合，内部设有与卷芯插接配合的弧形凹槽，两块卷芯辅助模块在其对合面上设有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯辅助模块上设有内外贯通的通孔或通槽。
6.根据权利要求5所述的磷酸铁锂铝壳方形电池，其特征在于两块卷芯辅助模块沿卷芯的外周边对合方式包括上、下对合结构和左、右对合结构。
7.根据权利要求I所述的磷酸铁锂铝壳方形电池，其特征在于所述的隔膜的组成如下以聚丙烯、聚乙烯材质的隔膜为基体，在基体表面涂敷由聚合物胶体材料和无机填料组成的涂层；所述的聚合物胶体材料是由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯组成的混合物；所述的无机填料是由纳米级无机粉体材料三氧化二铝、二氧化硅的一种或其混合物组成；所述的聚丙烯、聚乙烯材质的隔膜基体选用聚丙烯微孔薄膜或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合微孔隔膜；所述的无机填料粒度是50nm-200nm ;所述隔膜涂层厚度为1_5 u m ;经过涂聚合物胶体材料和无机填料处理的隔膜孔隙率在30%-50%之间；所述隔膜涂层厚度优选为2-3 u m ;所述无机填料的重量占涂层聚合物胶体材料重量的30%-100%。
8.根据权利要求7所述的磷酸铁锂铝壳方形电池，其特征是聚合物胶体材料中的聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物占总体聚合物胶体材料重量的40%-70% ;聚丙烯腈占总体聚合物胶体材料重量的5%-20% ;聚甲基丙烯酸甲酯占总体聚合物胶体材料重量的10%-40%。
9.根据权利要求8所述的磷酸铁锂铝壳方形电池，其特征是聚合物胶体材料所用溶剂选自下列溶剂的一种或几种丁酮、丙酮、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乙醇、碳酸二乙酯、丁醇。
10.根据4-9任一权利要求所述的磷酸铁锂铝壳方形电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)配料正极浆料的配制是将导电剂和磷酸铁锂先烘烤，将粘结剂加入N-甲基-2-吡咯烷酮调和搅拌，加入导电剂继续搅拌，最后加入磷酸铁锂搅拌成粘稠的浆料；负极浆料配制是将各原料按配比搅拌成粘稠的浆料； (2)涂布将搅拌好的正极和负极浆料分别均匀地涂覆在铝箔和铜箔上，并留出空白区域，作为极耳区；(3)烘烤极片涂布完毕后先进行烘烤，在真空烤箱中循环烘烤20-26小时后转到下一 工序； (4)辊压将正负极片通过辊压机先切边再辊压到合适的厚度； (5)分条制片将辊压后的极片通过分条机进行分条，然后在留白处焊接纯镍材料或纯铝材料的极耳； (6)烘烤极片制作完毕再进行循环烘烤20-26小时，然后转到下一工序； (7)卷绕装配时，将隔膜夹在正负极片之间叠放，以平均的张紧力卷绕在卷针上，卷绕好之后用胶带将卷芯缠绕包好； (8)装配将卷好的卷芯正极耳采用超声波焊机焊接到正极集流体铝带上；负极耳焊接到负极集流体镍带或铜带上；然后装入卷芯辅助模块并装入壳体，再将正极集流体铝带采用激光焊或超声波焊与盖板的正极集流柱连接，将负极集流体镍带或铜带采用激光焊或超声波焊与盖板的负极集流柱连接；最后将盖板和壳体密封焊接； (9)注液从盖板的注液孔内进行注液。
11.根据前述权利要求10所述的磷酸铁锂铝壳方形电池的制备方法，其特征在于，注液后还包括以下步骤 (10)化成注液后24 48小时内必须上柜化成，首先以0.02C-0. 05C的电流进行预充至电压3. 0V，然后以0. 2C的电流充电至3. 8V转为恒压充电，终止电流0. 02C -0. 05C ； 充满后再以0. 2C放电至2. 2V，再以0. 5C的电流充放电一次，将0. 5C的放电容量作为电池的化成容量。
12.根据前述权利要求10所述的磷酸铁锂铝壳方形电池的制备方法，其特征在于在配制负极浆料过程中，当使用包括羧甲基纤维素纳的粘结剂时，先将羧甲基纤维素纳加入去离子水中搅拌，再加入导电剂继续搅拌，然后加入天然石墨搅拌，最后加入其它粘结剂搅拌成浆料。
13.根据前述权利要求10所述的磷酸铁锂铝壳方形电池的制备方法，其特征在于正负极片均采取双极耳。
全文摘要
一种磷酸铁锂铝壳方形电池，其卷芯由多个同规格的卷芯单元组成，多个卷芯单元外部由卷芯辅助模块夹持排列固定后置于壳体内，卷芯辅助模块为PP材质；正极片是以正极浆料涂敷在铝箔上，负极片是由负极浆料涂敷在铜箔上；所述正极浆料是由磷酸铁锂和导电剂、粘结剂混合而成，负极浆料是由天然石墨和导电剂、粘结剂混合而成。这种方形电池的特点为(1)采取圆柱卷绕式卷芯，极片间隙和松紧度均匀，生产效率高；(2)卷芯辅助模块能够支撑和保护卷芯，提升了电池的机械强度和安全性。(3)该方形电池成组后的尺寸能够匹配相同容量的铅酸电池，特别是电动自行车的铅酸电池。
文档编号H01M10/0587GK102856581SQ20121038275
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者徐建贞, 朱玉法, 柳艾美, 孟庆帅 申请人:山东天阳新能源有限公司