一种高阻水阻氧耐高温电芯的制备方法与流程

本发明属于锂离子电池制备领域，具体涉及一种高阻水阻氧耐高温电芯的制备方法。

背景技术：

随着新能源汽车领域的快速发展，锂离子动力电池也得到了突飞猛进的发展。我们知道锂离子电池所用的主要原材料如正极LFP/NCM、电解液等水分极其敏感，为此锂离子动力电池在生产制造过程中对环境的湿度控制要求特别高，电池制造整个过程都是在低湿度条件下进行(RH≤40％)。尤其是从电芯注入电解液开始，为确保电池性能，注液开始的所有工序必须在露点≤-40℃的环境中进行。高规格的环境控制是的锂离子动力电池在制造过程中对能源消耗的附加成本较高，同时环境控制的好坏对锂离子电池性能产生的影响非常巨大，所以如何尽量减小环境因素对锂离子动力电池的影响，是一个亟待解决的难题。

同时，随着使用者对整车续航里程要求的提高，整车对锂离子动力电池能量密度要求越来越高。国内前几年普遍使用的LFP-C体系的锂离子动力电池在能量密度上稍显力不从心，以CATL为首的国内动力电池制造商纷纷转向NCM-C及NCM-SIC体系电池的生产。但是众所周知，NCM(尤其是高镍体系)没有LFP安全，为此在进行NCM体系锂离子动力电池生产制造及应用时，提高电芯的耐高温性能从而提高其安全性能是有必要的。

技术实现要素：

为解决上述存在的问题，本发明的目的是提供一种高阻水阻氧耐高温电芯的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高阻水阻氧耐高温电芯的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过卷绕或叠片方式将正极极片、隔膜、负极极片制备成卷芯；将卷芯中单一的正极极耳和负极极耳分别超声焊接在正极连接片和负极连接片上，所述正极连接片和负极连接片表面涂覆有热熔胶层；

(2)在卷芯的顶部和底部对称放置Al2O3/PET/CPP绝缘膜，所述Al2O3/PET/CPP绝缘膜的CPP层朝内与卷芯接触，Al2O3层显露在外侧；所述Al2O3/PET/CPP绝缘膜能够包覆卷芯全部面积，且Al2O3/PET/CPP绝缘膜的长度大于卷芯的长度；

(3)对Al2O3/PET/CPP绝缘膜的顶边、底边和第一侧边进行热封，且这三边的热封位置贴近卷芯边缘，热封温度为160-190℃；所述Al2O3/PET/CPP绝缘膜的顶边的热封位置与正极连接片和负极连接片上的热熔胶层对齐；

(4)卷芯放置在70-90℃温度中抽真空烘烤除水，冷却至常温后在-60～-40℃环境中注入电解液；

(5)静置16-24h，待电解液完全浸润卷芯后，在-60～-40℃环境中对Al2O3/PET/CPP绝缘膜的第二侧边进行热封，第二侧边的热封位置远离卷芯，热封温度为160-190℃；

(6)在常温常湿的环境中对卷芯进行充电活化；

(7)充电活化后的卷芯抽真空排气后，对Al2O3/PET/CPP绝缘膜进行整形热封，所述整形热封边位于Al2O3/PET/CPP绝缘膜的中部且靠近卷芯边缘，切除多余Al2O3/PET/CPP绝缘膜，得到Al2O3/PET/CPP绝缘膜包覆的电芯；

(8)将Al2O3/PET/CPP绝缘膜包覆的电芯入壳组装成型。

进一步方案，所述第二侧边的热封位置与第一侧边的热封位置之间的距离为卷芯长度的2-3倍，目的是在两层Al2O3/PET/CPP绝缘膜内预留足够的空间容纳电芯化成时产生的气体。

进一步方案，所述Al2O3/PET/CPP绝缘膜通过以下方法制备得到：

(1)首先将CPP膜复合在PET膜上，得到PET/CPP膜；所述CPP膜厚度为60-100μm，PET膜厚度为10-20μm；进一步优选的，所述CPP膜与PET膜的复合方式为涂布胶粘方式或熔融挤出热贴合方式；

(2)将Al2O3浆料涂覆在PET/CPP膜中的PET层表面形成Al2O3层，得到Al2O3/PET/CPP绝缘膜。

进一步方案，所述Al2O3浆料由Al2O3粉末、粘结剂、水混合制备得到，Al2O3层的厚度为2-3μm。

进一步方案，所述粘结剂为丁苯橡胶类粘结剂或聚丙烯酸类粘结剂。

进一步方案，所述步骤(1)中热熔胶层为PP胶或是改性PP胶等。

进一步方案，所述步骤(1)中热熔胶层的涂覆位置距离正极连接片或负极连接片顶边的距离为正极连接片或负极连接片宽度的1/2-1/3，热熔胶层的长度与正极连接片或负极连接片的长度相等，热熔胶层的厚度为100-500μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的一种高阻水阻氧耐高温电芯的制备方法，在电芯表面包覆一层Al2O3/PET/CPP绝缘膜，这层绝缘膜可以有效的起到阻水、阻氧和耐高温的功能，通过Al2O3/PET/CPP绝缘膜的包覆作用，使制备得到的卷芯在热封结束后，在后段充电、活化工序中对环境湿度的控制要求有所降低，在一般常温常湿条件下就可以进行，大大减少了电芯制备工序过程中能源的消耗，降低动力电池的制造成本。并且由于Al2O3/PET/CPP绝缘膜外层为Al2O3层，Al2O3层具有良好的耐高温性能，使得制备得到的电芯在较高的温度中仍能正常工作，提升动力电池的使用寿命和安全性能。

附图说明

图1为Al2O3/PET/CPP绝缘膜热封示意图；

附图标记：1-卷芯，11-正极连接片，12-负极连接片，2-Al2O3/PET/CPP绝缘膜，3-PP胶，21-第一侧边，22-顶边，23-底边，24-第二侧边，25-整形热封边，4-热封位置。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1涂布胶粘方式制备Al2O3/PET/CPP绝缘膜

(1)用凹版式涂布机在PET膜表面均匀涂覆上胶水，实现CPP膜与PET膜之间的粘附制成PET/CPP膜，其中CPP膜厚度为60μm，PET膜厚度为10μm；

(2)将Al2O3粉末、丁苯橡胶类粘结剂、水按照质量百分比49:0.5：50混合，然后通过高速分散机制备均一稳定的Al2O3浆料，使用凹版式涂布机将Al2O3浆料均匀涂覆在PET/CPP膜的PET层表面，Al2O3涂层厚度在3μm，制备得到阻水、阻氧和耐高温的Al2O3/PET/CPP绝缘膜。

实施例2熔融挤出热贴合方式制备Al2O3/PET/CPP绝缘膜

(1)使用热挤出设备将CPP粒子在180℃高温条件下熔融，通过挤出摸头加工成厚度为70μm的薄膜，CPP膜挤出宽度与PET膜同宽；挤出的CPP膜与PET膜通过热复机实现二者的复合，PET膜厚度为20μm，热复温度控制在150℃，制备得到PET/CPP膜；

(2)将Al2O3粉末、聚丙烯酸类粘结剂、水按照质量百分比49:0.5：50混合，然后通过高速分散机制备均一稳定的Al2O3浆料，使用凹版式涂布机将Al2O3浆料均匀涂覆在PET/CPP膜的PET层表面，Al2O3涂层厚度在2μm，制备得到阻水、阻氧和耐高温的Al2O3/PET/CPP绝缘膜。

实施例3高阻水阻氧耐高温电芯的制备

(1)将含有正极活性物质的粘性浆料涂覆在铝箔上烘干，激光制片，制成正极极片，以铝箔作为正极极耳；将含有负极活性物质的粘性浆料涂覆在铜箔上，烘干，激光制片，制成负极极片，以铜箔作为负极极耳；通过叠片的方式将正极极片、隔膜、负极极片制成卷芯1；如图1所示，将卷芯中单一的正极极耳和负极极耳分别超声焊接在正极连接片11和负极连接片12上，所述正极连接片11和负极连接片12的表面涂覆有PP胶3，所述PP胶3的涂覆位置距离正极连接片或负极连接片顶边的距离为正极连接片或负极连接片宽度的1/3，PP胶3的长度与正极连接片或负极连接片的长度相等，PP胶3的厚度为500μm。

(2)在卷芯的顶部和底部对称放置由实施例1制备得到的Al2O3/PET/CPP绝缘膜2，所述Al2O3/PET/CPP绝缘膜2的CPP层朝内与卷芯接触，Al2O3层显露在外侧；所述Al2O3/PET/CPP绝缘膜能够包覆卷芯全部面积，且Al2O3/PET/CPP绝缘膜的长度是卷芯长度的2.5倍。

(3)对Al2O3/PET/CPP绝缘膜的顶边22、底边23和第一侧边21进行热封，且这三边的热封位置4贴近卷芯边缘，热封温度为190℃，同时确保热封的三边上下绝缘膜完全融合在一起没有空隙，所述Al2O3/PET/CPP绝缘膜的顶边的热封位置与正极连接片和负极连接片上的PP胶3对齐；

(4)卷芯放置在80℃温度中抽真空烘烤除水，冷却至常温后在-60℃环境中注入电解液；

(5)静置24h，待电解液完全浸润卷芯后，在-60℃环境中对Al2O3/PET/CPP绝缘膜的第二侧边24进行热封，热封温度为190℃，第二侧边热封的位置与第一侧边热封的位置之间的距离为卷芯长度的2倍，从而在两层Al2O3/PET/CPP绝缘膜内预留足够的空间容纳电芯化成时产生的气体；

(6)在常温常湿的环境中对卷芯进行充电活化；

(7)充电活化后的卷芯抽真空排气后，对Al2O3/PET/CPP绝缘膜进行整形热封，所述整形热封边25位于Al2O3/PET/CPP绝缘膜的中部且靠近卷芯边缘，切除多余Al2O3/PET/CPP绝缘膜，得到Al2O3/PET/CPP绝缘膜包覆的电芯；

(8)将Al2O3/PET/CPP绝缘膜包覆的电芯入壳组装成型。

实施例4高阻水阻氧耐高温电芯的制备

(1)将含有正极活性物质的粘性浆料涂覆在铝箔上烘干，激光制片，制成正极极片，以铝箔作为正极极耳；将含有负极活性物质的粘性浆料涂覆在铜箔上，烘干，激光制片，制成负极极片，以铜箔作为负极极耳；通过卷绕的方式将正极极片、隔膜、负极极片制成卷芯1；将卷芯中单一的正极极耳和负极极耳分别超声焊接在正极连接片11和负极连接片12上，所述正极连接片11和负极连接片12的表面涂覆有PP胶3，所述PP胶3的涂覆位置距离正极连接片或负极连接片顶边的距离为正极连接片或负极连接片宽度的1/2，PP胶3的长度与正极连接片或负极连接片的长度相等，PP胶3的厚度为100μm。

(2)在卷芯的顶部和底部对称放置由实施例2制备得到的Al2O3/PET/CPP绝缘膜2，所述Al2O3/PET/CPP绝缘膜2的CPP层朝内与卷芯接触，Al2O3层显露在外侧；所述Al2O3/PET/CPP绝缘膜能够包覆卷芯全部面积，且Al2O3/PET/CPP绝缘膜的长度是卷芯长度的3倍；

(3)对Al2O3/PET/CPP绝缘膜的顶边22、底边23和第一侧边21进行热封，且这三边的热封位置4贴近卷芯边缘，热封温度为160℃，同时确保热封的三边上下绝缘膜完全融合在一起没有空隙，所述Al2O3/PET/CPP绝缘膜的顶边的热封位置与正极连接片和负极连接片上的PP胶3对齐；

(4)卷芯放置在80℃温度中抽真空烘烤除水，冷却至常温后在-40℃环境中注入电解液；

(5)静置16h，待电解液完全浸润卷芯后，在-40℃环境中对Al2O3/PET/CPP绝缘膜的第二侧边24进行热封，热封温度为160℃，第二侧边热封的位置与第一侧边热封的位置之间的距离为卷芯长度的2.5倍，即第二侧边24热封的位置远离卷芯，从而在两层Al2O3/PET/CPP绝缘膜内预留足够的空间容纳电芯化成时产生的气体；

(6)在常温常湿的环境中对卷芯进行充电活化；

(7)充电活化后的卷芯抽真空排气后，对Al2O3/PET/CPP绝缘膜进行整形热封，所述整形热封边25位于Al2O3/PET/CPP绝缘膜的中部且靠近卷芯边缘，切除多余Al2O3/PET/CPP绝缘膜，得到Al2O3/PET/CPP绝缘膜包覆的电芯；

(8)将Al2O3/PET/CPP绝缘膜包覆的电芯入壳组装成型。