评测用方形—圆芯铝塑膜锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种评测用方形-圆芯铝塑膜锂离子电池的制作方法。按照锂离子电池的通常方法制备正极、负极，再卷绕成一个圆芯，封入一个方形电池级铝塑膜袋子，且保留气室。这种结构设计避免了现有电池的结构在评测电极材料时装配比、装配压力不易控制、材料产气引起电池鼓胀及泄露无法继续测试等缺陷，适应评测各种材料在不同工艺下的性能而且具有投入设备成本低的特点。
【专利说明】评测用方形一圆芯铝塑膜锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种评测用方形-圆芯铝塑膜锂离子电池的制作方法，属于化学储能技术的材料评测技术的创新。
【背景技术】
[0002]锂离子电池自20世纪90年代问世以来，一直在迅猛发展。新型锂离子电池电极材料的创新，推动锂离子电池性能不断提高。而材料开发过程中对于材料功能特性的评测是一个重要的环节。然而，评测一种新材料的功能是否满足实际应用要求是一件耗时、耗力工作。
[0003]通常，评测电极材料功能特性的方法是把电极材料做成实际电池，再测试电池的性能来反应材料的特性。而这种方法上存在诸多的问题。现有的锂离子电池几种结构形式，包括圆柱型钢壳电池、圆柱型铝壳电池、方形钢壳(或铝壳、塑壳)电池、聚合物方形电池、圆柱型铝塑膜电池，这些结构的电池都不适合作为材料的评测。
[0004]如果做成圆柱型钢壳电池或圆柱型铝壳电池，一是需要精确计算卷芯的装配比，否则可能做不出电池或者电池的性能不稳定。而被测材料因处于研发阶段往往存在某些不确定性，导致精确计算卷芯的装配比几乎不可能，故而需要多次试验摸索，直至找到一个合适的装配比才能比较有效的评测材料功能特性；二是需要投入的设备较多，投资较大；要求对大型设备操作经验丰富，对于专门从事材料研发的人员不易较快掌握；三是如果材料测试中释放较多气体会使电池盖上安全阀打开而终止后续测试。
[0005]如果做成方形钢壳(或铝壳、塑壳)电池，则存在装配比不容易控制、装配压力不易控制，数据的一致性差的问题，遇到材料测试中释放较多气体会使电池鼓胀，无法继续后续测试。
[0006]如果做成聚合物方形电池，虽然解决了装配比问题，但是遇到材料测试中释放较多气体会使电池鼓胀，严重的电解液泄露，也无法继续后续测试。
[0007]如果使用圆柱铝塑膜电池结构，如专利200510126420.5圆柱铝塑复合膜软包装锂离子蓄电池、专利200520136509.5圆柱铝塑复合膜软包装锂离子蓄电池和专利200920026097.8 一种圆柱形铝塑复合膜软包装锂离子蓄电池所公开的圆柱型铝塑膜电池，可以比较好的解决装配比和电极材料释放气体的问题，但是对于电解液的调节和电池释放气体的收集就不能方便的实现，因此不能很好满足材料功能评测的要求。
[0008]本发明公开一种评测用方形一圆芯铝塑膜锂离子电池的制作方法，其既能避免已有电池在评测材料功能特性方面的缺点，又可以投资少，满足评测材料的需要。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种评测用方形-圆芯铝塑膜锂离子电池的制作方法，制作的电池内部是一个圆芯，外部是一个方形铝塑膜袋子，且保留气室，这种结构设计避免了上述的一系列问题，具有测试数据可靠性高、一致性好、投入设备成本低的特点。[0010]本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种评测用方形-圆芯铝塑膜电池的制作方法，制作方法的步骤是:
(1)把需要评测的正极或负极材料制备成为锂离子电池正极或负极，焊接好铝塑膜电池用极耳；
(2)把标准的负极或正极材料对应地制备成为锂离子电池的负极或正极，焊接好铝塑膜电池用极耳；
(3)把隔膜、负极、隔膜、正极按照顺序从下到上层叠，正、负极耳分别位于隔膜的两侧，然后在自动卷绕机上卷绕成为一个圆形卷芯，负极要包住正极，隔膜包住负极，最外层用聚酰亚胺膜胶带缠绕2周来固定，避免卷芯松开；
(4)裁剪一块电池级铝塑复合膜，宽度按照隔膜宽度的1.5?1.8倍，长度按照隔膜宽度的3.0?3.6倍，将铝塑膜沿长度方向对折成后展开，将卷芯放在折痕处，再对折包住卷芯，使铝塑复合膜的长边到卷芯端面距离相等，然后用热合机把铝塑复合膜二个垂直于卷芯轴心的侧边封住，封边宽度为1cm，和极耳良好热合，把平行于卷芯轴心的铝塑复合膜一边留出lcm不热封作为加入电解液预留口，其余封住，封边宽度为lcm;
(5)把封好的袋状物放入干燥箱，80°C鼓风干燥24小时，降温到室温，移入相对湿度(2%的环境中，通过封边上预留口加入锂离子电池电解液浸没卷芯，用热合机把预留口封住，得到评测用方形-圆芯铝塑膜电池；
所述的隔膜为具有微孔的聚丙烯(PP)薄膜，或具有微孔的聚乙烯(PE)薄膜，或者两者结合而成的复合薄膜，所述的电解液为LiPF6、双乙二酸硼酸锂(LiBOB)、LiBF4溶解在碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、乙腈(AN)或碳酸甲乙酯(EMC) —种溶液或者多种混合溶液。
[0011]本方法制备的评测用方形一圆芯铝塑膜锂离子电池内部是一个圆柱型卷芯2，卷芯2向两侧分别伸出正极耳3和负极耳4，外部是一个铝塑膜折叠热封形成的方形袋子1，并形成了一个气室5。对制成的电池进行充电、放电、搁置、不同温度下充电放电来评价正极或负极材料在全电池条件下的性能。
[0012]本发明的优点在于，此结构适应各种材料评测，以及评估不同工艺下的压实密度、注液量，可以观察气体产生，测试过程中如发生气胀，仍然可以评测材料性能，电流密度分布均匀，测试数据可靠性高，电池的一致性好，同时可以方便的抽取产生的气体进行分析，可以把材料的优点、缺点客观地反映出来。
[0013]【专利附图】
【附图说明】
图1评测用方形-圆芯铝塑膜锂离子电池结构示意图。
[0014]1铝塑复合膜袋子2圆柱卷芯3正极耳 4负极耳 5气室。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
正极片制作:将LiFeP04、KS、SP、PVDF按90:2:2:6的比例制成固含量50%的浆料，在涂布机上涂成面密度300g/m2的极片，经110°C鼓风烘干15小时后，取出裁成50X700mm的极片，在对辊机上对辊成压实密度2.20 g/m3的极片，在极片的一端超声焊上铝极耳。
[0016]负极片制作:将FSN、SP、CMC、SBR按95:1:2:2的比例制成固含量40%的浆料，在涂布机上涂成面密度150g/m2的极片，经110°C鼓风烘干15小时后，取出裁成57X800mm的极片，在对辊机上对辊成压实密度1.60g/m3的极片，在极片的一端点焊上镍极耳。
[0017]按从下到上依次放好PE隔膜(25Mm厚、60mm宽)、负极片、隔膜、正极片，用Φ4πιπι卷针卷绕成卷芯，然后用聚酰亚胺膜胶带缠绕2周固定，裁好电池级铝塑复合膜10X20cm，将铝塑膜沿长度方向对折成10X 10cm后展开，然后将卷芯放在折痕处，再对折包住卷芯，使卷芯两端面与铝塑复合膜边缘距离为2cm，然后用热合机把铝塑复合膜二个垂直于卷芯轴心的侧边封住，封边宽度为1cm，确保和极耳良好热合，把平行于卷芯轴心的铝塑复合膜一边留出lcm不热封作为加入电解液预留口，其余封住，封边宽度为lcm;。然后再鼓风80°C烘24小时，降温到室温，移入相对湿度2%的环境中，通过注液口注入lmol/L LiPF6在EC:DMC:EMC质量比为3:1:1电解液15ml浸没卷芯、封口，得到一个10 X 10cm方形-圆芯铝塑膜电池。对此电池进行0.1C充电、放电，检测材料在全电池体系下充电放电效率。
[0018]实施例2
正极片的制作方法同实施例1，压实密度为2.10 g/m3，极片尺寸50X500mm。
[0019]负极片的制作方法同实施例1，极片尺寸57X550mm。
[0020]卷绕同实施例1，将电池级铝塑复合膜裁成10X 16cm尺寸，按照实施例1中同样方法封装、干，再移入相对湿度2%的环境中，通过注液口注入lmol/L LiBOB在EC:DMC:EMC:PC质量比为3:1:1:1电解液10ml浸没卷芯、封口，得到一个10 X 8cm方形-圆芯铝塑膜电池。
实施例3
正极片的制作方法同实施例1，压实密度为2.40 g/m3，极片尺寸50X500mm。
[0021]负极片的制作方法同实施例1，极片尺寸57 X 550mm。
[0022]按从下到上依次放好隔膜、负极片、25Mm的PP、PE复合隔膜、正极片，用Φ4πιπι卷针卷绕成卷芯，然后用胶带缠绕固定，裁好llX22cm的铝塑复合膜，封装和干燥同实施例1，再移入相对湿度2%的环境中，通过注液口注入lmol/L LiBF4在AN:DEC:EMC:GBL质量比为5:1:1:1电解液10ml浸没卷芯、封口，得到一个11X 11cm方形-圆芯铝塑膜电池。
【权利要求】
1.一种评测用方形-圆芯铝塑膜锂离子电池的制作方法，其特征在于:制备方法的步骤是:把需要评测的正极或负极材料制备成为锂离子电池正极或负极，焊接好铝塑膜电池用极耳；把标准的负极或正极材料对应地制备成为锂离子电池的负极或正极，焊接好铝塑膜电池用极耳；把隔膜、负极、隔膜、正极按照顺序从下到上层叠，正、负极耳分别位于隔膜的两侧，然后在自动卷绕机上卷绕成为一个圆形卷芯，负极要包住正极，隔膜包住负极，最外层用聚酰亚胺膜胶带缠绕2周来固定，避免卷芯松开；裁剪一块电池级铝塑复合膜，宽度按照隔膜宽度的1.5?1.8倍，长度按照隔膜宽度的3.0?3.6倍，将铝塑膜沿长度方向对折成后展开，将卷芯放在折痕处，再对折包住卷芯，使铝塑复合膜的长边到卷芯端面距离相等，然后用热合机把铝塑复合膜二个垂直于卷芯轴心的侧边封住，封边宽度为1cm，和极耳良好热合，把平行于卷芯轴心的铝塑复合膜一边留出lcm不热封作为加入电解液预留口，其余封住，封边宽度为1cm ；把封好的袋状物放入干燥箱，80°C鼓风干燥24小时，降温到室温，移入相对湿度< 2%的环境中，通过封边上预留口加入锂离子电池电解液浸没卷芯，用热合机把预留口封住，得到评测用方形-圆芯铝塑膜电池。
2.根据权利要求1所述的评测用方形-圆芯铝塑膜锂离子电池的制作方法，其特征在于:所述的隔膜为具有微孔的聚丙烯薄膜，或具有微孔的聚乙烯薄膜，或者两者结合而成的复合薄膜。
3.根据权利要求1所述的评测用方形-圆芯铝塑膜锂离子电池的制作方法，其特征在于:所述的锂离子电池电解液为LiPF6、双乙二酸硼酸锂、LiBF4溶解在碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、乙腈或碳酸甲乙酯一种溶液或者多种混合溶液。
【文档编号】H01M10/058GK103682455SQ201310645489
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】郝德利, 叶丽光 申请人:天津赫维科技有限公司