[發明專利]高倍率凝膠聚合物鋰離子動力電池及其制造方法

無效

• 申請號: 200610053763.8
• 申請日: 2006-09-30
• 公開（公告）號: CN101154750A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 鄭利峰;鄧龍征;唐偉;張興國;何峰;俞琴;張克儉
• 申請（專利權）人: 萬向電動汽車有限公司
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M10/04;H01M6/16;H01M2/16
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明屬于電化學領域的鋰離子電池及其制造方法，尤其是涉及一種高倍率凝膠聚合物鋰離子動力電池及其制造方法。

背景技術

在全球面臨日益嚴重的環境問題和未來石油等能源將要枯竭的情況下，尋求可再生能源已成為人類緊迫的任務。動力電池作為目前世界發達國家重點發展的新型綠色電源之一，在電動車、電動工具、移動電子設備等方面具有良好的市場應用前景。目前的動力電池主要有鉛酸電池、鎳鎘電池和鋰離子電池三種，鉛酸電池的使用已有200多年的歷史，但隨著人們的環保意識不斷增強，其已經被越來越多的國家禁止使用，其比能量低也限制了它的使用，鉛酸電池已越來越不能滿足人們的要求。鎳鎘電池由于記憶效應和鎘污染，其產量也將逐漸減小，而鋰離子電池具有無污染、無記憶效應、比能量高(能量密度為鉛酸電池的3-4倍，鎳氫電池的2倍)、質輕等優點，近年來得到了快速發展，已經在移動通訊和筆記本電腦中得到廣泛的應用，在動力電池方面也將具有廣闊的發展空間。

動力電池對安全性能、比功率等方面要求相對較高，聚合物鋰離子電池由于采用具有離子導電性并兼具隔膜作用的凝膠聚合物電解質代替液態電解質，沒有游離的液態電解質存在，大大提高了電池的安全性能。但是凝膠聚合物鋰離子電池的高倍率性能還不能滿足電動車的需要，還有待于進一步提高。

目前市面上的聚合物鋰離子動力電池均為液態和軟包裝型鋰離子電池，如一種國內專利號為02149399.5的軟包裝液態鋰離子蓄電池，其內容為：蓄電池的外殼為用鋁塑復合膜制作的軟包裝體，軟包裝壁內為固定電池極組的硬固定架，固定架為金屬材料或非金屬材料制作的多孔框架形，外殼也可是硬固定架，內層用軟包裝封裝電池極組。凝膠型聚合物鋰離子動力電池的研究屈指可數，本發明專利主要針對凝膠型聚合物鋰離子動力電池進行了詳細的闡述。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的安全性能等的技術問題；提供了一種設計合理，結構簡單，安全性能高成本低廉的高倍率凝膠聚合物鋰離子動力電池及其制造方法。

本發明還有一目的是解決現有技術所存在的電池容量低，充放電性能不高等技術問題；提供了一種高倍率，充放電性能良好的高倍率凝膠聚合物鋰離子動力電池及其制造方法。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：鋰離子動力電池由陰陽極集流體、陰陽極膜、隔膜和電解液組成，隔膜為凝膠聚合物電解質，在陰陽極集流體上均勻涂布或熱壓上陰陽極膜，由陰極集流體、陰極膜、隔膜、陽極膜、陽極集流體依次疊加形成方形單包。

作為優選，所述的電芯內部結構主要由三種復合元件構成：

a.陰極片是由陰極膜和陰極集流體組成的復合元件，

b.陽極片是由陽極膜和陽極集流體組成的復合元件，

c.隔膜是一種凝膠聚合物電解質膜。

作為優選，所述的陰極集流體是鋁網或沖孔鋁箔，陰極膜是由陰極活性物質+導電劑+粘結劑+增塑劑組成，陰極膜涂敷或熱壓在陰極集流體一面表面或雙面表面上；所述的陰極活性物質是一種或幾種鋰插層氧化物的組合，例如鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳氧化物、鋰鈷鎳氧化物或它們的固溶體等；導電劑是各種高導電率碳黑，例如乙炔黑、丙酮黑、SupperS、Supper?P和超細石墨粉等；粘結劑是聚合物，例如聚偏氟乙烯均聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物等。

作為優選，所述的陽極集流體是銅網、銅箔或沖孔銅箔，陽極膜是由陽極活性物質+導電劑+粘結劑+增塑劑組成，陽極膜涂敷或熱壓在陽極集流體表面一面表面或雙面表面上；所述的陽極活性物質是一種或幾種碳質材料的組合，例如天然或合成石墨、中間相碳微球和中間相碳纖維等能夠使鋰離子反復嵌入和脫嵌的石墨化碳系材料。導電劑是各種高導電率碳黑，例如丙酮黑、Supper?S和Supper?P等；粘結劑是聚合物，例如聚偏氟乙烯均聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物等。

作為優選，所述的隔膜是一種多孔聚合物膜，由聚合物材料、無機填料、增塑劑經有機溶劑制成。