一种聚合物-无机复合电解质的制备方法与流程

文档序号:19480570发布日期:2019-12-21 03:17阅读:375来源:国知局

本发明属于锂电池领域,尤其涉及一种聚合物-无机复合电解质的制备方法及锂电池的制备方法。



背景技术:

现有技术和缺陷:

锂离子电池是目前应用最广泛的电池之一,具有比能量高、比功率大、低温性能好、寿命长、无记忆效应等优点。传统的锂离子电池采用易燃的液态有机电解液,使用过程中各种电池内外部意外情况的发生会导致电池内短路、热失控,从而造成起火爆炸等安全性问题。为了应对这一问题,采用不易燃的聚合物-无机复合电解质作为锂离子电池的隔膜是一种有效的手段。目前聚合物-无机复合电解质的制备通常采用的是无支撑制膜和有支撑制膜两种方法。无支撑制膜是将聚合物、无机纳米粒子、无机氧化物电解质和锂盐加入到溶剂中溶解,将搅拌均匀形成的溶液直接涂布到电池正极或负极上,再真空干燥制得;有支撑制膜是将聚合物、无机纳米粒子、无机复合电解质和锂盐加入到溶剂中溶解,将搅拌均匀形成的溶液涂布到无纺布等基体上,再真空干燥制得。目前这两种制膜方法比较多的应用在前期实验或小规模生产中,在批量生产中较少使用,主要原因有二,一是大多数含有锂盐的聚合物-无机复合电解质在干燥后仍然具有较大的粘度,无法收卷,否则电极卷或电解质隔膜卷会彻底粘死无法打开;二是聚合物-无机复合电解质所用到的锂盐有可能是对水分极其敏感的材料,所以制备过程对环境水分要求极高,一般的干燥间环境可能无法满足,造成生产成本的大幅增加。因此现有的聚合物-无机复合电解质的制备方法难以实现大批量生产。

解决上述技术问题的难度和意义:

因此,基于这些问题,提供一种能够快速、低成本、可规模化生产的锂离子/锂电池用的聚合物-无机复合电解质的制备方法及锂电池的制备方法具有重要的现实意义。



技术实现要素:

本发明目的在于为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够快速、低成本、可规模化生产的锂离子/锂电池用的聚合物-无机复合电解质的制备方法及锂电池的制备方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:

一种聚合物-无机复合电解质的制备方法,所述聚合物-无机复合电解质的制备方法包括以下步骤:

步骤一:将聚合物、无机纳米粒子、无机氧化物电解质加入到溶剂中搅拌形成均匀的浆料;

步骤二:将所述浆料涂布到电极或者隔膜基体上,干燥后形成聚合物-无机复合膜,

可以是先鼓风干燥再真空干燥也可以直接真空干燥,最终必须保证无溶剂残留。

步骤三:将聚合物-无机复合膜用锂盐溶液浸泡,使聚合物-无机复合膜与锂盐充分接触,然后真空干燥得到聚合物-无机复合电解质。

本发明还可以采用以下技术方案:

在上述的聚合物-无机复合电解质的制备方法中,进一步的,所述聚合物-无机复合电解质的制备方法包括以下步骤:

步骤一:在搅拌状态下,先将聚合物加入到溶剂中,质量比1:5~1:20中,并在40℃~70℃下加热状态下搅拌3h-5h;

步骤二:加入无机纳米粒子,质量为聚合物的0~30%,继续搅拌1h-3h;

步骤三:加入无机氧化物电解,质量为聚合物的0~30%,继续搅拌1h-3h,最终形成分散均匀的浆料;步骤二和步骤三顺序可以调换,也可以同时进行;

步骤四:将步骤三所形成的浆料涂布在电极或者隔膜基体上,50℃~100℃干燥20min~60min后,在电极或者隔膜基体上形成聚合物-无机复合膜;

步骤五:添加锂盐溶液:将锂盐加入溶剂中溶解,锂盐与聚合物的质量比1:0.2~1:10,锂盐与溶剂的质量比为1:1~1:10,形成锂盐溶液,用所述锂盐溶液浸泡聚合物-无机复合膜1h~3h,使聚合物-无机复合膜与锂盐充分接触;

步骤六:进行干燥:干燥温度为50℃~100℃,常压干燥3h~5h,然后抽真空至相对真空度至-0.1mpa~-0.09mpa,保持24h~96h,聚合物-无机复合膜与锂盐结合形成聚合物-无机复合电解质。

在上述的聚合物-无机复合电解质的制备方法中,进一步的,所述步骤六中真空度为-0.1mpa~-0.098mpa,干燥时间为72h以上。

此时得到全固态聚合物-无机电解质。

在上述的聚合物-无机复合电解质的制备方法中,进一步的,所述步骤六中真空度为-0.098mpa~-0.095mpa,干燥时间为48h~72h。

此时得到准固态聚合物-无机复合电解质。

在上述的聚合物-无机复合电解质的制备方法中,进一步的,所述步骤六中真空度为-0.095mpa~-0.090mpa,干燥时间为24h-48h。

此时得到凝胶态聚合物-无机复合电解质。

在上述的聚合物-无机复合电解质的制备方法中,进一步的,所述聚合物包括peo(聚环氧乙烷)、ppo(聚环氧丙烷)、pvdf(聚偏氟乙烯)、ppc(聚碳酸亚丙酯)、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)、pan(聚丙烯腈)、pam(聚丙烯酰胺)中的一种或两种;

所述溶剂包括nmp(n-甲基吡咯烷酮)、an(乙腈)、dmf(二甲基甲酰胺)、dmac(二甲基乙酰胺)、dmso(二甲基亚砜)、pc(碳酸丙烯酯)、dec(碳酸二乙酯)、ec(碳酸乙烯酯)、dmc(碳酸二甲酯)、苯甲醚中的一种或两种;

溶剂用于溶解聚合物和锂盐。

所述锂盐lipf6(六氟磷酸锂)、libf4(四氟硼酸锂)、lifsi(双氟磺酰亚胺锂盐)、litfsi(双三氟甲基磺酰亚胺锂)、libob(二草酸硼酸锂)、lidfob(二氟草酸硼酸锂)中的一种或两种;

所述无机纳米粒子包括tio2(二氧化钛)、al2o3(氧化铝)、sio2(二氧化硅)等中的一种或两种;

所述无机氧化物电解质包括latp(磷酸钛铝锂)、lagp(磷酸锗铝锂)、llzo(锂镧锆氧)、llzto(锂镧锆钽氧)、llzno(锂镧锆铌氧)、llto(锂镧钛氧)等中的一种或两种。

一种聚合物-无机复合电解质,所述聚合物-无机复合电解质采用上述任一项所述的聚合物-无机复合电解质的制备方法制备。

一种锂电池的制备方法,所述锂电池的制备方法包括以下步骤:

步骤一:在搅拌状态下,先将聚合物加入到溶剂中,质量比1:5~1:20中,并在40℃~70℃下加热状态下搅拌3h-5h;

步骤二:加入无机纳米粒子,质量为聚合物的0~30%,继续搅拌1h-3h;

步骤三:加入无机氧化物电解,质量为聚合物的0~30%,继续搅拌1h-3h,最终形成分散均匀的浆料;步骤二和步骤三顺序可以调换,也可以同时进行;

步骤四:将步骤三所形成的浆料涂布在电极或者隔膜基体上,50℃~100℃干燥20min~60min后,在电极或者隔膜基体上形成聚合物-无机复合膜,以5mpa~8mpa碾压涂膜电极或者隔膜,组成电极组并装入电池壳;

步骤五:添加锂盐溶液:将锂盐加入溶剂中溶解,锂盐与溶剂的质量比为1:1~1:10,锂盐与聚合物的质量比1:0.2~1:10,并将锂盐溶液加入至步骤四中的电池壳中,浸泡1h~3h,使聚合物-无机复合膜与锂盐充分接触;

步骤六:对电池进行干燥:干燥温度为50℃~100℃,常压干燥3h~5h,然后抽真空至相对真空度至-0.1mpa~-0.09mpa,保持24h~96h,聚合物-无机复合膜与锂盐结合形成聚合物-无机复合电解质,对电池进行密封处理。

一种锂电池,所述锂电池采用所述的锂电池的制备方法制备。

综上所述,本发明具有以下优点和积极效果:

1、本发明在制备聚合物-无机复合电解质的过程中先进行聚合物-无机复合膜的制备,由于此时未添加锂盐,因此制备出的聚合物-无机复合膜不粘,电极涂膜或者隔膜基体涂膜时可以采用现有的涂布设备、收放卷设备,保证了隔膜制备过程的连续、快速,可用于规模化生产。

2、本发明在制备聚合物-无机复合膜时所采用的聚合物材料,无机纳米粒子和无机氧化物电解质均不与干燥空气中(湿度小于5%)的水分发生化学反应,现有的干燥间环境(湿度小于5%)就可以满足要求,有利于控制生产成本。

3、本发明通过控制电池开口时的真空干燥时间就可以实现全固态锂离子电池、准固态锂离子电池或凝胶态锂离子电池的制备,应用广泛且工艺简单。

具体实施方式

本发明提供一种聚合物-无机复合电解质的制备方法,所述聚合物-无机复合电解质的制备方法包括以下步骤:步骤一:将聚合物、无机纳米粒子、无机氧化物电解质加入到溶剂中搅拌形成均匀的浆料;步骤二:将所述浆料涂布到电极或者隔膜基体上,干燥后形成聚合物-无机复合膜,步骤三:将聚合物-无机复合膜用锂盐溶液浸泡,使聚合物-无机复合膜与锂盐充分接触,然后真空干燥得到聚合物-无机复合电解质。

所述聚合物包括peo(聚环氧乙烷)、ppo(聚环氧丙烷)、pvdf(聚偏氟乙烯)、ppc(聚碳酸亚丙酯)、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)、pan(聚丙烯腈)、pam(聚丙烯酰胺)中的一种或两种;

所述溶剂包括nmp(n-甲基吡咯烷酮)、an(乙腈)、dmf(二甲基甲酰胺)、dmac(二甲基乙酰胺)、dmso(二甲基亚砜)、pc(碳酸丙烯酯)、dec(碳酸二乙酯)、ec(碳酸乙烯酯)、dmc(碳酸二甲酯)、苯甲醚中的一种或两种;

所述锂盐lipf6(六氟磷酸锂)、libf4(四氟硼酸锂)、lifsi(双氟磺酰亚胺锂盐)、litfsi(双三氟甲基磺酰亚胺锂)、libob(二草酸硼酸锂)、lidfob(二氟草酸硼酸锂)中的一种或两种;

所述无机纳米粒子包括tio2(二氧化钛)、al2o3(氧化铝)、sio2(二氧化硅)等中的一种或两种;

所述无机氧化物电解质包括latp(磷酸钛铝锂)、lagp(磷酸锗铝锂)、llzo(锂镧锆氧)、llzto(锂镧锆钽氧)、llzno(锂镧锆铌氧)、llto(锂镧钛氧)等中的一种或两种。

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,详细说明如下:

实施例:

步骤一:将聚合物peo、无机纳米粒子sio2和无机氧化物电解质llzo按一定比例混合加入到溶剂an中,充分搅拌溶解分散形成均匀的浆料;

步骤二:将上述浆料涂布到无纺布上,真空干燥去除溶剂an得到peo-sio2-llzo复合膜;

步骤三:将一定量的锂盐lidfob溶解在一定比例的溶剂dec/ec中,然后将peo-sio2-llzo复合膜浸泡在lidfob-dec/ec溶液中,再真空干燥去除溶剂dec/ec,得到peo-lidfob-sio2-llzo聚合物-复合电解质膜。

在上述实施例中,具体方法包括以下步骤:

步骤一:在搅拌状态下,先将聚合物加入到溶剂中,质量比1:5~1:20中,并在40℃~70℃下加热状态下搅拌3h-5h;

步骤二:加入无机纳米粒子,质量为聚合物的0~10%,继续搅拌1h-3h;

步骤三:加入无机氧化物电解,质量为聚合物的0~30%,继续搅拌1h-3h,最终形成分散均匀的浆料;步骤二和步骤三顺序可以调换,也可以同时进行;

步骤四:将步骤三所形成的浆料涂布在电极或者隔膜基体上,50℃~100℃干燥20min~60min后,在电极或者隔膜基体上形成聚合物-无机复合膜;

步骤五:添加锂盐溶液:将锂盐加入溶剂中溶解,锂盐与聚合物的质量比1:0.2~1:10,锂盐与溶剂的质量比为1:1~1:10,形成锂盐溶液,用所述锂盐溶液浸泡聚合物-无机复合膜1h~3h,使聚合物-无机复合膜与锂盐充分接触;

步骤六:进行干燥:干燥温度为50℃~100℃,常压干燥3h~5h,然后抽真空至相对真空度至-0.1mpa~-0.09mpa,保持24h~96h,聚合物-无机复合膜与锂盐结合形成聚合物-无机复合电解质。

在上述的聚合物-无机复合电解质的制备方法中,进一步的,所述步骤六中真空度为-0.1mpa~-0.098mpa,干燥时间为72h以上。

此时得到全固态聚合物-无机电解质。

在上述的聚合物-无机复合电解质的制备方法中,进一步的,所述步骤六中真空度为-0.098mpa~-0.095mpa,干燥时间为48h~72h。

此时得到准固态聚合物-无机复合电解质。

在上述的聚合物-无机复合电解质的制备方法中,进一步的,所述步骤六中真空度为-0.095mpa~-0.090mpa,干燥时间为24h-48h。

此时得到凝胶态聚合物-无机复合电解质。

本发明提供一种锂电池的制备方法,所述锂电池的制备方法包括以下步骤:步骤一:在搅拌状态下,先将聚合物加入到溶剂中,质量比1:5~1:20中,并在40℃~70℃下加热状态下搅拌3h-5h;步骤二:加入无机纳米粒子,质量为聚合物的0~10%,继续搅拌1h-3h;步骤三:加入无机氧化物电解,质量为聚合物的0~30%,继续搅拌1h-3h,最终形成分散均匀的浆料;步骤二和步骤三顺序可以调换,也可以同时进行;步骤四:将步骤三所形成的浆料涂布在电极或者隔膜基体上,50℃~100℃干燥20min~60min后,在电极或者隔膜基体上形成聚合物-无机复合膜,以5mpa~8mpa碾压涂膜电极或者隔膜,组成电极组并装入电池壳;步骤五:添加锂盐溶液:将锂盐加入溶剂中溶解,锂盐与溶剂的质量比为1:1~1:10,锂盐与聚合物的质量比1:0.2~1:10,并将锂盐溶液加入至步骤四中的电池壳中,浸泡1h~3h,使聚合物-无机复合膜与锂盐充分接触;步骤六:对电池进行干燥:干燥温度为50℃~100℃,常压干燥3h~5h,然后抽真空至相对真空度至-0.1mpa~-0.09mpa,保持24h~96h,聚合物-无机复合膜与锂盐结合形成聚合物-无机复合电解质,对电池进行密封处理。

原理:在进行有支撑制膜或无支撑制膜前,聚合物-无机复合电解质溶液的制备不添加锂盐,仅在溶剂中添加聚合物、无机纳米粒子和(或)无机氧化物电解质,搅拌均匀后涂布在电极或者隔膜基体上。70℃干燥20min~60min后以5mpa~8mpa碾压涂膜电极或者隔膜。按照传统工艺组成电极组并装入电池壳,开口状态真空干燥24h。将锂盐加入到溶剂中搅拌溶解,然后加入到开口的锂离子电池中,浸泡2h后,将电池放入真空干燥箱中,设置干燥温度为70℃常压干燥3h,然后抽真空至相对真空度至-0.1mpa~-0.09mpa(即绝对压力0mpa~0.01mpa)保持一段时间。真空干燥后对电池进行密封处理。以上步骤均在干燥间进行,环境湿度小于5%。此方法适用于方形或圆柱形锂离子/锂电池,也适用于硬壳或者软包装锂离子/锂电池。

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,详细说明如下:

实施例一:

以下材料的用量为制作一只15ah软包准固态锂离子电池的用量。

聚合物采用peo和pmma,二者质量比例6:4。

无机纳米粒子采用纳米al2o3,质量为peo和pmma总质量的3%。

无机氧化物电解质采用lagp,质量为peo和pmma总质量的10%。

溶剂采用dmf,质量为peo和pmma总质量的800%。

锂盐采用litfsi和lifsi,质量分别为peo和pmma总质量的60%和20%。

溶解锂盐采用的溶剂为dmc,质量为litfsi和lifsi总质量的500%。

本发明所涉及的制备方法,具体技术内容是:

1、聚合物-无机复合电解质膜的制备

(1)在玻璃容器中倒入80gdmf,然后在搅拌状态下加入6gpeo(分子量10万)和4gpmma,50℃加热状态下搅拌3h;

(2)加入0.3g纳米al2o3继续搅拌1h;

(3)加入1glagp继续搅拌3h,最终形成分散均匀的浆料。

2、聚合物-无机复合膜的涂布与烘干

聚合物-无机复合膜的制备采用无支撑制膜方式。聚合物-无机复合电解质溶液浆料直接涂布到石墨负极上(双面涂布)。具体参数为涂布机刮刀刀口至电极之间的高度0.2mm,涂布机走速3m/min,烘干温度70℃,烘干时间30min。为保证烘干时间充足,采用间歇涂布方式。

3、电池组装

(1)涂膜烘干后的石墨负极以5mpa压强碾压并冲切(总计20片);

(2)制成的涂膜石墨负极和冲切好的钴酸锂正极(总计19片)交叉叠片制成电极组并焊接极耳;

(3)用电池专用铝塑膜封装电极组,一侧留口用以添加锂盐溶液;

4、添加锂盐溶液

将质量为6g的litfsi和2g的lifsi添加到16gdmc中,搅拌溶解后添加到软包电池中,静置2h。

5、真空干燥

将软包电池放入到真空干燥箱,设置干燥温度为70℃,常压干燥3h后抽真空至真空度-0.096mpa,以70℃干燥72h。干燥过程中如果真空度>-0.095mpa,应开启真空泵抽真空至-0.098mpa。完成准固态聚合物-无机复合电解质的制备。

与现有的准固态聚合物-无机复合电解质的制备工艺相比,差别仅仅在于锂盐的加入时间不同,最终形成的聚合物-无机复合电解质完成一致,所以电池性能没有差别,但是制备过程连续,生产效率明显提升。

实施例二:

以下材料的用量为制作一只5ah软包凝胶态固态锂离子电池的用量。

聚合物采用ppc。

不使用无机纳米粒子(即占聚合物质量的0%)。

无机氧化物电解质采用latp,质量为ppc质量的20%。

溶剂采用dmso,质量为ppc总质量的600%。

锂盐采用lifsi,质量为ppc质量的200%。

溶解锂盐采用的溶剂为dmc,质量为lifsi总质量的300%。

本发明所涉及的制备方法,具体技术内容是:

1、聚合物-无机复合膜溶液的制备

(1)在玻璃容器中倒入24gdmf,然后在搅拌状态下加入4gppc,40℃加热状态下搅拌1h;

(2)加入0.8glatp继续搅拌3h,最终形成分散均匀的浆料。

2、聚合物-无机复合膜的涂布与烘干

聚合物-无机复合膜的制备采用无支撑制膜方式。聚合物-无机复合电解质溶液浆料直接涂布到钴酸锂正极上(双面涂布)。具体参数为涂布机刮刀刀口至电极之间的高度0.15mm,涂布机走速4m/min,烘干温度90℃,烘干时间30min。为保证烘干时间充足,采用间歇涂布方式。

3、电池组装

(1)涂膜烘干后的钴酸锂正极以5mpa压强碾压并冲切(总计6片);

(2)制成的涂膜钴酸锂正极和冲切好的石墨负极(总计7片)交叉叠片制成电极组并焊接极耳;

(3)用电池专用铝塑膜封装电极组,一侧留口用以添加锂盐溶液;

4、添加锂盐溶液

将质量为8glifsi添加到24gdmc中,搅拌溶解后添加到软包电池中,静置2h。

5、真空干燥

将软包电池放入到真空干燥箱,设置干燥温度为60℃,常压干燥3h后抽真空至真空度-0.095mpa,以60℃干燥32h。干燥过程中如果真空度>-0.090mpa,应开启真空泵抽真空至-0.095mpa。完成凝胶态聚合物-无机复合电解质的制备。

与现有的凝胶态聚合物-无机复合电解质的制备工艺相比,差别仅仅在于锂盐的加入时间不同,最终形成的聚合物-无机复合电解质完成一致,所以电池性能没有差别,但是制备过程连续,生产效率明显提升。

实施例三:

以下材料的用量为制作一只8ah软包全固态锂离子电池的用量。

聚合物采用peo和ppc,二者质量比例8:2。

无机纳米粒子采用纳米tio2,质量为peo和ppc总质量的5%。

无机氧化物电解质采用llzto,质量为peo和ppc总质量的10%。

溶剂采用pc,质量为peo和ppc总质量的600%。

锂盐采用libob,质量分别为peo和ppc总质量的50%。

溶解锂盐采用的溶剂为dec,质量为libob总质量的400%。

本发明所涉及的制备方法,具体技术内容是:

1、聚合物-无机复合膜溶液的制备

(1)在玻璃容器中倒入30gpc,然后在搅拌状态下加入4gpeo(分子量10万)和1gppc,50℃加热状态下搅拌3h;

(2)加入0.25g纳米tio2继续搅拌1h;

(3)加入0.5gllzto继续搅拌2h,最终形成分散均匀的浆料。

2、聚合物-无机复合膜的涂布与烘干

聚合物-无机复合膜的制备采用有支撑制膜方式。聚合物-无机复合电解质溶液浆料涂布到无纺布上(双面涂布)。具体参数为涂布机刮刀刀口至无纺布之间的高度0.25mm,涂布机走速3m/min,烘干温度75℃,烘干时间30min。为保证烘干时间充足,采用间歇涂布方式。

3、电池组装

(1)涂膜烘干后的隔膜以8mpa压强碾压并冲切;

(2)用制成的隔膜给正极极片(9片)包覆制袋,与负极(10片)交叉叠片制成电极组并焊接极耳;

(3)用电池专用铝塑膜封装电极组,一侧留口用以添加锂盐溶液;

4、添加锂盐溶液

将质量为2.5g的libob添加到10gdec中,搅拌溶解后添加到软包电池中,静置2h。

5、真空干燥

将软包电池放入到真空干燥箱,设置干燥温度为75℃,常压干燥3h后抽真空至真空度-0.1mpa,以75℃干燥96h。干燥过程中如果真空度>-0.098mpa,应开启真空泵抽真空至-0.1mpa。完成全固态聚合物-无机复合电解质的制备。

与现有的凝胶态聚合物-无机复合电解质的制备工艺相比,差别仅仅在于锂盐的加入时间不同,最终形成的聚合物-无机复合电解质完成一致,所以电池性能没有差别,但是制备过程连续,生产效率明显提升。

实施例四:

以下材料的用量为制作一只15ah软包全固态锂离子电池的用量。

聚合物采用ppo和pam,二者质量比例4:1。

无机纳米粒子采用纳米sio2,质量为ppo和pam总质量的30%。

不采用无机氧化物电解质(即无机氧化物占聚合物质量的0%)。

溶剂采用dmac,质量为ppo和pam总质量的2000%。

锂盐采用lipf6和libf4,质量分别为ppo和pam总质量的5%和5%(即lipf6和libf4的总质量为ppo和pam总质量的10%)。

溶解锂盐采用的溶剂为pc,质量为lipf6和libf4总质量的1000%。

本发明所涉及的制备方法,具体技术内容是:

1、聚合物-无机复合电解质膜的制备

(1)在玻璃容器中倒入200gdmac,然后在搅拌状态下加入8gppo和2gpam,70℃加热状态下搅拌5h;

(2)加入3g纳米sio2继续搅拌3h,最终形成分散均匀的浆料。

2、聚合物-无机复合膜的涂布与烘干

聚合物-无机复合膜的制备采用无支撑制膜方式。聚合物-无机复合电解质溶液浆料直接涂布到石墨负极上(双面涂布)。具体参数为涂布机刮刀刀口至电极之间的高度0.2mm,涂布机走速3m/min,烘干温度50℃,烘干时间20min。为保证烘干时间充足,采用间歇涂布方式。

3、电池组装

(1)涂膜烘干后的石墨负极以5mpa压强碾压并冲切(总计20片);

(2)制成的涂膜石墨负极和冲切好的磷酸铁锂正极(总计19片)交叉叠片制成电极组并焊接极耳;

(3)用电池专用铝塑膜封装电极组,一侧留口用以添加锂盐溶液;

4、添加锂盐溶液

将质量为0.5g的lipf6和0.5g的libf4添加到10gpc中,搅拌溶解后添加到软包电池中,静置3h。

5、真空干燥

将软包电池放入到真空干燥箱,设置干燥温度为50℃,常压干燥5h后抽真空至真空度-0.1mpa,以50℃干燥72h。干燥过程中如果真空度>-0.098mpa,应开启真空泵抽真空至-0.1mpa。完成全固态聚合物-无机复合电解质的制备。

与现有的全固态聚合物-无机复合电解质的制备工艺相比,差别仅仅在于锂盐的加入时间不同,最终形成的聚合物-无机复合电解质完成一致,所以电池性能没有差别,但是制备过程连续,生产效率明显提升。

实施例五:

以下材料的用量为制作一只12ah软包凝胶态锂离子电池的用量。

聚合物采用pvdf和pan,二者质量比例9:1。

无机纳米粒子采用纳米tio2,质量为pvdf和pan总质量的10%。

无机氧化物电解质采用llzno和llto,质量为pvdf和pan总质量的20%和10%。

溶剂采用nmp,质量为pvdf和pan总质量的500%。

锂盐采用lidfob,质量为pvdf和pan总质量的500%。

溶解锂盐采用的溶剂为dmc和pc,质量为lidfob总质量的100%。

本发明所涉及的制备方法,具体技术内容是:

1、聚合物-无机复合电解质膜的制备

(1)在玻璃容器中倒入50gdmf,然后在搅拌状态下加入9gpvdf和1gpan,70℃加热状态下搅拌5h;

(2)加入1g纳米tio2继续搅拌3h;

(3)加入2gllzno和1gllto继续搅拌1h,最终形成分散均匀的浆料。

2、聚合物-无机复合膜的涂布与烘干

聚合物-无机复合膜的制备采用无支撑制膜方式。聚合物-无机复合电解质溶液浆料直接涂布到钴酸锂正极上(双面涂布)。具体参数为涂布机刮刀刀口至电极之间的高度0.15mm,涂布机走速3m/min,烘干温度100℃,烘干时间60min。为保证烘干时间充足,采用间歇涂布方式。

3、电池组装

(1)涂膜烘干后的钴酸锂正极以5mpa压强碾压并冲切(总计14片);

(2)制成的钴酸锂正极和冲切好的石墨负极(总计15片)交叉叠片制成电极组并焊接极耳;

(3)用电池专用铝塑膜封装电极组,一侧留口用以添加锂盐溶液;

4、添加锂盐溶液

将质量为50g的lidfob添加到25gdmc和25gpc混合溶剂中,搅拌溶解后添加到软包电池中,静置1h。

5、真空干燥

将软包电池放入到真空干燥箱,设置干燥温度为100℃,常压干燥5h后抽真空至真空度-0.095mpa,以100℃干燥24h。干燥过程中如果真空度>-0.090mpa,应开启真空泵抽真空至-0.095mpa。完成准固态聚合物-无机复合电解质的制备。

与现有的凝胶态聚合物-无机复合电解质的制备工艺相比,差别仅仅在于锂盐的加入时间不同,最终形成的聚合物-无机复合电解质完成一致,所以电池性能没有差别,但是制备过程连续,生产效率明显提升。

综上所述,本发明可提出一种能够快速、低成本、可规模化生产的锂离子/锂电池用的聚合物-无机复合电解质的制备方法及锂电池的制备方法。

以上实施例对本发明进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

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