凝胶电解质电芯、凝胶聚合物锂离子电池及其制备方法,及电动车的制作方法_2

文档序号:9923059阅读:来源:国知局
如下组分比进行混合:混合液添加剂:0%~50%; 有机溶剂:5%~54%,并分散处理配置成液态混合液B;
[0033] 步骤P3,制备混合液C,将所述液态混合液A与所述液态混合液B进行混合,得到混 合液C;
[0034] 步骤P4,制备电解液D,按照如下的组分比进行混合:复合裡盐:0.1 %~50% ;增塑 剂:0.5%~89% ;电解液添加剂:0%~50% ;并进行分散处理获得电解液D。
[0035] 其中,上述步骤P2中,所述混合液B中所述混合液添加剂包括增塑剂、无机材料纳 米颗粒、抗氧化剂、表面活性添加剂等中的一种或几种。
[0036] 上述步骤P4中,所述电解液D中的所述电解液添加剂包括表面活性添加剂、阻燃添 加剂、成膜添加剂、防过充添加剂、润湿添加剂等中的一种或几种。
[0037] 所述混合液添加剂与所述电解液添加剂所选用的组分的类型及其用量可根据所 需制备的凝胶电解质电忍的性能要求不同而进行调整,在此不作限定。
[0038] 在本发明中,所述混合液C的最终状态与组成所述液态混合液A、所述液态混合液B 的各组分的添加顺序无直接关系。
[0039] 在本发明中,上述混合液C与电解液D的制备顺序并不局限于上述步骤Pl-步骤P4 的制备过程,如在本发明一些实施例中,所述混合液C与所述电解液D可同时进行制备,或先 进行所述电解液D的制备后,再进行混合液C的制备。上述混合液C与电解液D的制备顺序仅 作为说明,不作为具体限定。
[0040] 更进一步地,在本发明一些较优的实施例中,所述混合液C包括如下的组分:高分 子聚合物:0.1 %~20%,有机溶剂:60%~90%及混合液添加剂:0%~10 % ;所述电解液D 包括如下的组分:复合裡盐:0.1 %~20% ;增塑剂:5%~20% ;电解液添加剂:0%~10%。
[0041] 在本发明一些较优的实施例中,所述步骤Sl中,上述各组分可在如下的溫度条件 下进行揽拌:-10 °C ~0°C、-5 °C ~0°C、-rc ~3°C、TC ~10°C、10 °C ~15°C、15°C ~25°C、25 °C ~30°C或25°C ~28°C ;具体的揽拌溫度条件还可为:-10°C、-7°C、-3°C、0 °C、4°C、7°C、10 °C、13°C、15°C、2rC、25°C、28°C^(rC。
[0042] 在本发明一些较优的实施例中,所述步骤SI,上述各组分可在如下的时间进行揽 拌:0.加~9地、化~90h、化~84h、10h ~72h、24h ~72h、24h ~60h、24h ~4 她、2地~36h、24h ~30h、0.化~地、0.5h~4.化、比~化、0.5h~0.化、1.5h~4.化或4.化~8.化;具体的揽拌 时间还可为:〇.5h、化、2.5h、4.化、5h、7.5h、化、9.5h、11.5h、13.5h、16.5h、18.5h、20.5h、 24h、36.化、45.化、4 化、69.化、7 化、78.化、84h、88.化、94.化或 96h。
[0043] 在本发明一些实施例中,在制备获得所述混合液C的过程中,揽拌的方式可为超声 揽拌、机械揽拌,具体的揽拌方式在此不做限定。在一些较优的实施例中,选用超声揽拌方 式,可W使各组分之间分散等更加均匀。
[0044] 在本发明一些较优的实施例中,所述步骤S2可具体为:
[0045] 步骤Ql,将上述步骤S2中获得的混合液C涂覆于正极极片和/或负极极片至少一表 面上;
[0046] 步骤Q2,混合液C涂覆完成后,将所述正极极片与所述负极极片置于真空烘箱中, 烘干溫度为-l〇°C~120°C,压力为-5Mpa~5Mpa,烘干时间为30s~24h;
[0047] 待涂覆在所述正极极片和/或所述负极极片至少一表面上的混合液C中的所述有 机溶剂完全挥发,则在所述正极极片和/或所述负极极片至少一表面形成凝胶膜。
[0048] 上述步骤Q2中,采用真空烘箱进行真空烘干操作,在真空烘干过程中可设置自动 换气0~100次,W保持所述真空烘箱中的有机溶剂被置换出烘箱外。
[0049] 上述步骤Q2中,所述烘干溫度的范围还可为-10°C~110°C、-10°C~90°C、-10°C~ 30°(:、30°(:~50°(:、50°(:~80°(:、80°(:~120°(:,所述烘干溫度的具体可为-101:、121:、17°(:、 2rC、27°C、33°C、39°C、45°C、48°C、53°C、57°C、59°C、6rC、63°C、68°C、7(TC、71.5°C、75°C、 78°C、8rC、83°C、85°C、87°C、9rC、93°C、95°C、99°C、l〇rC、105°C、109°C、112°C、115°C、 117°C、119°C、12(TC。
[00加]上述步骤Q2中,所述烘干的压力范围还可为-5Mpa~OMpa、-0.5Mpa~OMpa、OMpa~ IMpa、IMpa ~3Mpa、3Mpa ~5Mpa,所述烘干压力具体可为-5193、-4.5193、-419曰、-3.71口曰、-2.4Mpa、-l.7Mpa、-〇.9Mpa、-〇.5Mpa、-〇.3Mpa、-〇.09Mpa、-0.05Mpa、、-〇.OlMpa、OMpa、 0.01Mpa、0.03Mpa、0.07Mpa、IMpa、I .6Mpa、2.lMpa、2.5Mpa、3.lMpa、3.9Mpa、4.2Mpa、 4.7Mpa、5Mpa。
[0化1 ] 上述步骤Q2中,所述烘干操作的时间范围还可为35s~24h、2min~23.5h、4min~ 2化、50min~20h、化~19h、10h~2地及5min~化等,所述烘干操作的时间具体为30s、35s、 Imin、2min、4min、26min、35min、41min、SOmin、Ih、3h、4h30min、6h、9h、IOh、1Ih、llh40min、 13hl0min、lMi、iai20min、l^、20h5min、2^、2:^S24h。
[0052] 在本发明一些较优的实施例中,所述步骤S3可具体为将所述负极极片和/或所述 正极极片组装为未注液电忍;其中,至少一所述负极极片或至少一所述正极极片上形成有 所述凝胶膜,在所述未注液电忍中注入所述电解液D,所述凝胶膜吸收所述电解液D形成含 驻液的凝胶电解质膜,并形成含驻液的凝胶电解质膜与极片的复合体,所述凝胶膜吸收所 述电解液D完全后,进行进一步的封装、化成、排气、整形获得所需的凝胶电解质电忍。
[0053] 在本发明另外的一些实施例中,上述步骤S3中将表面生长有凝胶膜的所述正极极 片或将所述负极极片浸入所述电解液D中的浸泡时间为Is~2地,待所述凝胶膜吸收所述电 解液D完全后,得到含驻液的凝胶电解质膜,并形成含驻液的凝胶电解质膜与极片的复合 体,将所述正极极片与所述负极极片进行组装,进一步制成所述凝胶电解质电忍,其中,至 少一所述正极极片或至少一所述负极极片上形成有含驻液的凝胶电解质膜。
[0054] 上述步骤S3中,具体为将至少一所述负极极片与至少一所述正极极片W交替叠片 设置。在本发明中,上述的凝胶电解质电忍的制备过程对于制备的溫度、气体气氛环境无特 殊的要求,具有较广的适用性。
[0055] 在本发明一些较优的实施例中,所述混合液C中含有挥发性物质,在涂覆过程中, 所述混合液C中的部分挥发性物质挥发,从而发生相分离过程。在上述步骤S2的涂覆过程 中,凝胶电解质均匀生长在极片表面,并形成具有一定厚度及多孔网状结构的凝胶膜。其 中,上述步骤S2中制备获得的凝胶膜的厚度为IOwii~200WH,所制备获得的凝胶膜的多孔网 状结构的孔径为50nm~化m。其中,在本发明一些较优的实施例中,所述凝胶膜的膜厚可优 选为10皿~21皿、22皿~29皿、29皿~37皿、37皿~43皿、43皿~50皿、50皿~100皿、100皿 ~146皿、146皿~17祉m、178皿~200皿,还可进一步具体限定为10皿、11.5皿、13.2皿、14.1 皿、15.4皿、15.7皿、16.0皿、16.3皿、16.7皿、17.1皿、17.5皿、19.3皿、21.7皿、23.4皿、25.9 皿、27.6皿、29.0皿、30.1皿、31.6皿、32.5皿、33.8皿、34.9皿、35.7皿、36.1皿、36.7皿、37.8 皿、38.4皿、39.6皿、39.9皿、40.1皿、41.2皿、42.5皿、43.6皿、44.7皿、48.化111、48.9皿、49.5 皿、50.0皿、63.:[皿、74.5皿、81.化m、89.3皿、91.化m、95.6皿、101.0皿、103.6皿、107.9皿、 121.8皿、131.0皿、145.0皿、151.2皿、166.2皿、178.3皿、181.5皿、189.2皿、196.:3皿、或200 Jifflo
[0056] 在本发明一些较优的实施例中,上述的步骤S3进一步包括将步骤S2中的电忍进行 外壳封装处理。其中,所述的外壳封装方式主要包括纽扣电池封装、软包电池封装、钢壳封 装等。
[0057] 其中,在本实施例中,所述正极极片可选自但不受限于如下材料:钻酸裡、儘酸裡、 憐酸铁裡、儀钻儘=元正极材料、儀钻侣=元正极材料等中的一种或几种的混合液。所述负 极极片可选自但不受限于如下材料:碳类负极材料、铁酸裡、合金类负极材料、过渡金属氧 化物负极材料等中的一种或几种的混合液。
[0058] 所述高分子聚合物为一种或两种及其W上的复合物,所述高分子聚合物可选自但 不受限于:聚氯乙締(PVC)、氯化聚氯乙締(CPVC)、聚苯乙締(PS)、聚氧化乙締(PEO)、聚甲基 丙締酸甲醋(PMMA)、聚偏氣乙締(PVW)、聚丙締腊(PAN)、偏氣乙締-六氣丙締共聚物(PVdF-HFP)、聚乙締(PE)、甲基丙締酸甲醋(MMA)、热塑性丙締酸树脂(B72、B44)等高分子聚合物中 的一种或几种的混合液。在本发明中一些较优的实施例中,所述高分子聚合物的用量占所 述混合液C与电解液D总质量之比进一步为:1%~21%、21%~39%、39%~53%、53%~ 60%、1 %~11 %、5%~13%、13%~25%或33%~59%等,在本发明一些更优的实施例中, 所述高分子聚合物的用量占所述混合液C与电解液D总质量之比的质量比具体可为:1%、 2%、2.5%、3%、5%、4.5%、6%、7%、8.6%、9%、9.3%、10%、10.1%、13%、14%、16%、 18%、20%、21%、25%、27%、30%、32%、34%、35%、37%、40%、42%、45%、47%、50%、 53%、57%、59% 或 60%。
[0059] 所述有机溶剂可选自但不受限于:丙酬、N-甲基化咯烧酬(NMP)、无水乙醇、二甲基 亚讽(DMSO)、二甲基甲酯胺(DMF)、四氨巧喃(THF)及乙酸乙醋等中的一种或几种。所述有机 溶剂的用量占所述混合液C与电解液D总质量之比进一步为:21 %~89%、23 %~87 %、27 % ~83%'31%~76%'31%~57%'23%~57%'44%~67%'45%~71 %'47%~59%'71% ~90 %、75.1 %~86.3 %或78.2%~85.2 %等
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