用于非水电解质可再充电电池的电极卷绕元件、其制备方法、和非水电解质可再充电电池的制作方法_4

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烯基乙酰胺和所述羧酸改性的聚 丙烯酸丁酯以10:50的比率(质量比)混合。此外,作为耐热性填料的所述交联聚苯乙烯 颗粒和所述氧化铝颗粒以80:20的体积比混合。所述包含氟树脂的微粒、所述用于粘附层 的粘合剂、和所述耐热性填料是以44:6:50的体积比使用的。另一方面,在实施例1以及各 后述实施例和对比例中,所述氧化铝颗粒具有0. 5 ym的平均粒径。
[0123] 随后,将所述粘附层混合浆料涂布在12 ym厚的经电晕处理的多孔聚乙烯隔板膜 的两侧上并且干燥,制得在两侧具有3 y m厚粘附层20a的隔板。
[0124] 卷绕元件的制备
[0125] 将所述负极、所述隔板、所述正极、和所述隔板顺序地堆叠并且通过使用具有3cm 直径的芯(wick)在长度方向上卷绕。在将末端用带固定之后,将所述芯除去,并且将圆柱 形电极卷绕元件置于两片3cm厚金属板之中并且保持3秒,制得扁平的电极卷绕元件。
[0126] 厚度增加率的评价
[0127] 容许所获得的电极卷绕元件静置48小时,并且测量其在48小时之后的厚度增加 率以评价形状稳定性。此处,较小的厚度增加率表明令人满意的形状稳定性(即,卷绕元件 少许变形)。厚度增加率是通过将容许静置48小时之前和之后器件增加的厚度除以在容许 静置之前器件的厚度而获得的。
[0128] 电池单元的制备
[0129] 通过如下制备电池单元:在减压下通过使用由聚丙烯/铝/尼龙三层构成的叠 层体膜密封所述电极卷绕元件与电解质溶液,其中将两个引线露出。所述电解质溶液是通 过如下制备的:以3:7的体积比准备碳酸亚乙酯/碳酸乙甲酯,并且在混合溶剂中溶解1M LiPF 6。将所述电池单元插入到在90°C下加热的两片3cm厚金属板之间5分钟。
[0130] 将所获得的电池单元用设计容量的1/10CA(1CA为1小时放电速率)恒流充电直 至4.4V和以4.4V恒压充电直至1/20CA。然后,将所述单元用1/2CA恒流放电直至3.0V。 此外,将此刻所述单元的容量视为初始放电容量。
[0131] 循环寿命试验
[0132] 通过反复地将所述单元在0. 5CA和4. 4V的条件下恒流充电和将其恒压充电直至 0. 05CA作为充电过程和将其在0. 5CA和3. 0V的条件下放电而进行循环试验,并且测量基于 初始放电容量的在100次循环之后的其放电容量降低率(保持率)以评价循环寿命性能。 当放电容量降低率更小时,循环寿命特性更优异。容量保持率是通过将100次循环之后的 放电容量除以初始放电容量而获得的。
[0133] 循环膨胀
[0134] 测量所制备的电池单元的在测量其初始放电容量之后的厚度作为初始厚度,并且 将所述单元在25°C下反复地在4. 4V和1/2CA条件下低电流充电、在1/20CA的条件下电压 充电、和在1/2CA的条件下恒流放电100次。然后,测量所述电池单元的厚度并且将其与初 始厚度一起用于计算变化率。当膨胀率更小时,电池单元可具有更优异的尺寸稳定性。此 外,当膨胀率更小时,粘附层可具有更大的粘附。
[0135] 通讨弯曲试验的粘附评价
[0136] 在测量所述电池单元的初始放电容量之后,通过使用由Shimadzu Co.制造的台式 万能试验机AGS-X测量其弯曲强度(抗弯曲性)。
[0137] 弯曲强度是通过如下测量的:将电池单元安装在具有15mm间隙的夹具上,并且将 具有拥有2_巾的间隙直径和30_宽度的弯曲部分的压头平行于卷绕元件设置。然后,在 将所述压头以1_/分钟下压时测量施加至所述单元的负荷,并且将所述负荷的最大值视 为弯曲点,获得弯曲强度。对于作为标准电池单元的除了如下之外以与实施例1相同的方 法制备的单元,弯曲实验是根据所采用的相同的方法进行的:使用不具有粘附层的未涂布 的聚乙烯多孔膜作为隔板。测量该标准电池单元的最大负荷。
[0138] 随后,关于实施例1的电池单元进行相同实验以测量其最大负荷。当所获得的最 大负荷小于标准最大负荷的150%时,将单元分类为X,当所获得的最大负荷大于或等于 150%到小于250%时,将单元分类为A,和当大于或等于250%时,将单元分类为〇。
[0139] 实施例2
[0140] 通过将实施例1的包含氟树脂的微粒含水分散材料、聚-N-乙烯基乙酰胺、交联聚 甲基丙烯酸甲酯颗粒(PMMA)、和勃姆石颗粒在作为溶剂的水中溶解和分散而制备粘附层混 合浆料。此处,所述聚-N-乙烯基乙酰胺为用于粘附层的粘合剂。此外,所述交联聚甲基丙 烯酸甲酯颗粒和所述勃姆石颗粒为耐热性填料。所述交联聚甲基丙烯酸甲酯颗粒和所述勃 姆石颗粒以50:50的体积比混合。此外,所述包含氟树脂的微粒、所述用于粘附层的粘合 剂、和所述耐热性填料以45:4:51的体积比混合。然后,根据与实施例1相同的方法制备电 池单元,除了使用所述粘附层混合浆料之外。
[0141] 实施例3
[0142] 将根据实施例1的包含氟树脂的微粒含水分散材料、聚乙烯基吡咯烷酮、羧酸改 性的聚丙烯酸丁酯、交联聚甲基丙烯酸甲酯颗粒、和氧化铝颗粒在作为溶剂的水中溶解和 分散,制得粘附层混合浆料。此处,所述聚乙烯基吡咯烷酮和所述羧酸改性的聚丙烯酸丁酯 以1:5的质量比混合作为用于粘附层的粘合剂。此外,所述交联聚甲基丙烯酸甲酯颗粒和 所述氧化铝颗粒以30:70的体积比混合作为耐热性填料。此外,所述包含氟树脂的微粒、所 述用于粘附层的粘合剂、和所述耐热性填料以44:6:50的体积比混合。根据与实施例1相 同的方法制备电池单元,除了使用所述粘附层混合浆料之外。
[0143] 实施例4
[0144] 将实施例1的包含氟树脂的微粒含水分散材料、聚乙烯醇和交联聚苯乙烯颗粒在 作为溶剂的水中溶解和分散,制得粘附层混合浆料。此处,所述聚乙烯醇为用于粘附层的粘 合剂,和所述交联聚苯乙烯颗粒为耐热性填料。所述包含氟树脂的微粒、所述用于粘附层的 粘合剂、和所述耐热性填料以45:4:51的体积比混合。根据与实施例1相同的方法制备电 池单元,除了使用所述粘附层混合浆料之外。
[0145] 实施例5
[0146] 将实施例1的包含氟树脂的微粒含水分散材料、聚-N-乙烯基乙酰胺、和羧酸改性 的聚丙烯酸丁酯在作为溶剂的水中溶解和分散,制得粘附层混合浆料。此处,所述聚-N-乙 烯基乙酰胺和所述羧酸改性的聚丙烯酸丁酯以1:5的质量比混合作为用于粘附层的粘合 剂。此外,所述包含氟树脂的微粒和所述用于粘附层的粘合剂以93:7的体积比混合。根据 与实施例1相同的方法制备电池单元,除了使用所述粘附层混合浆料之外。
[0147] 实施例6
[0148] 将实施例1的包含氟树脂的微粒含水分散材料、聚-N-乙烯基乙酰胺、未改性的聚 甲基丙烯酸甲酯、交联聚苯乙烯颗粒、和勃姆石颗粒在水中溶解和分散,制得粘附层混合浆 料。此处,所述聚-N-乙烯基乙酰胺和所述未改性的聚甲基丙烯酸甲酯以1:4的质量比混 合作为用于粘附层的粘合剂。此外,所述交联聚苯乙烯颗粒和所述勃姆石颗粒以25:75的 体积比混合作为耐热性填料。此外,所述包含氟树脂的微粒、所述用于粘附层的粘合剂、和 所述耐热性填料以44:6:50的体积比混合。根据与实施例1相同的方法制备电池单元,除 了使用所述粘附层混合浆料之外。
[0149] 实施例7
[0150] 将实施例1的包含氟树脂的微粒含水分散材料、聚乙烯醇、聚乙烯离聚物含水分 散材料、和氧化铝颗粒在作为溶剂的水中溶解和分散,制得粘附层混合浆料。此处,所述聚 乙烯醇和所述聚乙烯离聚物以1:5的质量比混合作为用于粘附层的粘合剂。此外,所述氧 化铝颗粒为耐热性填料。此外,所述包含氟树脂的微粒、所述用于粘附层的粘合剂、和所述 耐热性填料以44:6:50的体积比混合。根据与实施例1相同的方法制备电池单元,除了使 用所述粘附层混合浆料之外。
[0151] 实施例8
[0152] 将实施例1的包含氟树脂的微粒含水分散材料、聚乙烯醇、羧甲基纤维素的钠盐 (CMC-Na)、羧酸改性的聚丙烯酸丁酯含水分散材料、交联聚甲基丙烯酸甲酯颗粒、和勃姆石 颗粒在作为溶剂的水中溶解和分散,制得粘附层混合浆料。
[0153] 所述聚乙烯醇、所述羧甲基纤维素的钠盐、和所述羧酸改性的聚丙烯酸丁酯为用 于粘附层的粘合剂。所述聚乙烯醇、所述羧甲基纤维素的钠盐、和所述羧酸改性的聚丙烯酸 丁酯以45:3:12的重量比混合。
[0154] 此外,所述交联聚甲基丙烯酸甲酯颗粒和所述勃姆石颗粒以50:50的体积比混合 作为耐热性填料。此外,所述包含氟树脂的微粒、所述用于粘附层的粘合剂、和所述耐热性 填料以44:6:50的体积比混合。此处,离子型水溶性粘合剂以基于所述包含氟树脂的微粒 的量的〇. 7重量%的量使用。
[0155] 根据与实施例1相同的方法,使用所述粘附层混合浆料制备电池单元。
[0156] 对比例1
[0157] 通过如下制备隔板:将聚偏氟乙烯溶解在N-甲基吡咯烷酮中,将溶液涂布在 12 y m厚多孔聚乙烯膜的两侧上,将所涂布的膜浸在水中,并且将其干燥以在所述膜的两侧 上形成网型多孔粘附层。此处,所述粘附层为3 ym厚。根据与实施例1相同的方法使用该 隔板,制得电池单元。
[0158] 对比例2
[0159] 将实施例1的包含氟树脂的微粒含水分散材料、羧酸改性的聚丙烯酸丁酯、聚丙 烯酸钠、和氧化铝颗粒在作为溶剂的水中溶解和分散,制得粘附层混合浆料。此处,所述羧 酸改性的聚丙烯酸丁酯和所述聚丙烯酸钠以1:5的质量比混合作为用于粘附层的粘合剂。 所述氧化铝颗粒为耐热性填料。所述包含氟树脂的微粒、所述用于粘附层的粘合剂、和所述 耐热性填料以44:6:50的体积比混合。以基于所述包含氟树脂的微粒的量的11. 4重量% 的量包括离子型水溶性粘合剂聚丙烯酸钠。根据与实施例1相同的方法,使用所述粘附层 混合浆料制备电池单元。
[0160] 对比例3
[0161] 将实施例1的包含氟树脂的微粒含水分散材料、异丁烯马来酸共聚物的钠盐、和 氧化铝颗粒在作为溶剂的水中溶解和分散,制得粘附层混合浆料。所述异丁烯马来酸共聚 物的钠盐为用于粘附层的粘合剂。此外,所述氧化铝颗粒为耐热性填料。所述包含氟树脂 的微粒、所述用于粘附层的粘合剂、和所述耐热性填料以45:4:51的体积比混合。离子型 水溶性粘合剂即所述异丁烯马来酸共聚物的钠盐以基于所述包含氟树脂的微粒的量的8. 9 重量%的量使用。
[0162] 根据与实施例1相同的方法,使用所述粘附层混合浆料制备电池单元。
[0163] 对比例4
[0164] 将实施例1的包含氟树脂的微粒含水分散材料、聚乙烯醇、羧甲基纤维素的钠盐、 和氧化铝颗粒在作为溶剂的水中溶解和分散,制得粘附层混合浆料。所述聚乙烯醇和所述 羧甲基纤维素的钠盐为用于粘附层的粘合剂。所述聚乙烯醇和所述羧甲基纤维素的钠盐以 1:1的质量比混合。此外,所述氧化铝颗粒为耐热性填料。所述包含氟树脂的微粒、所述用 于粘附层的粘合剂、和所述耐热性填料以45:4:51的体积比混合。作为离子型水溶性粘合 剂的羧甲基纤维素钠盐以基于所述包含氟树脂的微粒的量的4. 4重量%的量使用。
[0165] 根据与实施例1相同的方法,使用所述粘附层混合浆料制备电池单元。
[0166]
[0167] 根据实施例1-8和对比例1-4
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