分子凝膠型鋰離子電池的製造方法

2023-06-05 07:15:31

專利名稱：分子凝膠型鋰離子電池的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種液態鋰離子電池與聚合物鋰離子電池的製造方法，特別是一種分子凝膠型鋰離子電池的製造方法。
背景技術：
鋰離子電池(含液態鋰離子電池與聚合物鋰離子電池)作為一種最新型的化學電源體系，它具有工作電壓高(3.6～3.7V)、質量輕、比能量高、循環壽命長(＞1000周)、儲存性能好、寬廣的溫度範圍(-20～50℃)、相對安全可靠等許多突出的優點，因此鋰離子電池在手機等可攜式電子設備中得到了廣泛的使用，在動力電源領域也顯示出良好的應用前景。
但是，近年來鋰離子電池在使用過程中也暴露出許多問題。
採用剛性外殼的液態鋰離子電池存在比較嚴重的安全隱患，應用在手機、筆記本電腦、電動自行車等領域內均不同程度地出現了一些安全問題。這是因為液態鋰離子電池採用液態有機電解質(即電解液)與剛性外殼，在長期使用過程中這些電解液會逐漸分解生成一些有機氣體，電解液與有機氣體均為可燃性物質。在過充等濫用情況下，電池發生熱失控反應，並同時引起電解液與有機氣體燃燒，造成鋰離子內部壓力急劇升高，外殼破裂，電池發生燃燒、爆炸，導致安全事故發生。
而採用柔性鋁塑膜軟包裝材料的聚合物鋰離子雖然安全性能得到了提高，但目前的聚合物鋰離子電池製造工藝仍存在較大缺陷。目前，已取得實用化的聚合物鋰離子電池製造中採用網狀集流體，其工藝流程中涉及到噴網、複合、萃取等步驟，非常複雜，難於進行產業化生產。
因此，這些問題在一定程度上制約了鋰離子電池在移動通訊領域尤其是電動汽車等動力電源領域中的使用。

發明內容
本發明的目的在於提供一種通過在鋰離子電池電解液中加入一種凝膠因子材料，在一定條件下實現鋰離子電池電解液的凝膠化，使電池內部呈膠態，達到提高剛性外殼鋰離子電池安全性能、簡化聚合物鋰離子電池生產流程的目的。
本發明是這樣實現的它是先製成電池負電極片及電極正電極片，再將凝膠因子加入到鋰離子電解液中，加熱至40～140℃，形成溶液狀分子凝膠電解質，加注到電池中，再冷卻至室溫，將電池液凝膠化，最後以鋼殼或鋁塑膜為外包裝材料製作成鋰離子電池。
電池負電極片的組成和含量如下(重量份)石墨負極材料100份導電碳黑0～15份粘結劑 1～10份溶劑50～100份。
電池正電極片的組成和含量如下(重量份)
正極材料100份導電碳黑0～15份粘結劑 1～10份溶劑50～100份。
凝膠因子在電解液中的濃度為1～20％。
本發明是通過凝膠因子在鋰離子電解液中，在一定條件下自組裝成有序結構，溶劑分子被包裹在三維網狀結構中，失去流動性，從而形成分子凝膠電解質。在分子凝膠電解質形成後，因其與隔膜及正、負極均具有良好的表面粘附性能，該特殊性能使鋰離子電池內部形成類似固態的穩定的凝膠結構。這種結構一方面起到了緩衝鋰離子電池熱失控反應的發生，達到了提高鋰離子電池安全性的目的。另一方面使電池即使在長期使用過程中也能保持電池內部結構的穩定，賦予電池性能上的穩定性。
本發明與現有技術相比，具有使液態鋰離子電池具有良好的安全性，並且簡化了聚合物鋰離子電池的生產流程等優點。


附圖1為發明的結構示意圖。
圖中，1、負電極片2、隔膜+分子凝膠電解質3、正電極片
具體實施例方式
具體實施例方式按重量份計，採用石墨負極材料100份、導電碳黑10份(福建化工廠)、粘結劑5份(PVdF761，美國ATOFINA公司)及溶劑80份(NMP，南京金龍化工廠)製成負電極片1。正極材料包括鋰鈷氧100份(湖南瑞翔新材料發展有限公司)、導電碳黑10份、粘結劑5份及溶劑80份製成正電極片3。電解液選用LiPF6+EC∶EMC∶DMC(1∶1∶1)，在電解液加入10％的中國專利申請02115941.6號所公開的凝膠因子材料(華中科技大學生產)，在80℃下將分子凝膠電解質溶解，加入電池中，再冷卻到室溫，將電池液凝膠化。隔膜採用聚丙烯或聚乙烯，形成隔膜+分子凝膠電解質2。最後以鋼殼或鋁塑膜為外包裝材料製作成鋰離子電池。
權利要求
1.一種分子凝膠型鋰離子電池的製造方法，其特徵在於它是先製成電池負電極片及電極正電極片，再將凝膠因子加入到鋰離子電解液中，加熱至40～140℃，形成溶液狀分子凝膠電解質，加注到電池中，再冷卻至室溫，將電池液凝膠化，最後以鋼殼或鋁塑膜為外包裝材料製作成鋰離子電池。
2.按照權利要求1所述的分子凝膠型鋰離子電池的製造方法，其特徵在於電池負電極片的組成和含量如下(重量份)石墨負極材料 100份導電碳黑 0～15份粘結劑1～10份溶劑 50～100份。
3.按照權利要求1所述的分子凝膠型鋰離子電池的製造方法，其特徵在於電池正電極片的組成和含量如下(重量份)正極材料 100份導電碳黑 0～15份粘結劑1～10份溶劑 50～100份。
4.按照權利要求1所述的分子凝膠型鋰離子電池的製造方法，其特徵在於凝膠因子在電解液中的濃度為1～20％。
全文摘要
本發明公開了一種分子凝膠型鋰離子電池的製造方法，它是先製成電池負電極片及電極正電極片，再將凝膠因子加入到鋰離子電解液中，形成分子凝膠電解質，加注到電池中，在一定溫度下將電池液凝膠化，最後以鋼殼或鋁塑膜為外包裝材料製作成鋰離子電池。本發明與現有技術相比，具有使液態鋰離子電池具有良好的安全性，並且簡化了聚合物鋰離子電池的生產流程等優點。
文檔編號H01M10/40GK1702903SQ20051000312
公開日2005年11月30日 申請日期2005年6月28日 優先權日2005年6月28日
發明者徐茂德, 魏俊華, 林永, 王慶傑, 王 琦, 雷剛, 蔡波, 褚金紅, 餘新喜 申請人:梅嶺化工廠