[發明專利]一種錳酸鋰軟包電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201210382756.8
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102881947A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 徐建貞;朱玉法;柳艾美;孟慶帥
• 申請（專利權）人: 山東天陽新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/0587
• 分類號: H01M10/0587;H01M2/02;H01M4/505;H01M2/16
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，特別是中小容量的錳酸鋰軟包電池及其制備方法。

技術背景

鋰離子電池以其高電壓、高能量密度、良好的循環性能等優點越來越多地應用到了儲能和動力等領域。目前常見的鋰離子電池從外殼分類主要有金屬殼體鋰離子電池和硬質塑料外殼鋰離子電池，這類電池使用不當容易產生爆炸，并且成本高；從電芯裝配方式分類主要有卷繞式和疊片式兩類，卷繞式電芯（通常稱為卷芯）和疊片式電芯相比較，卷繞式工藝成熟穩定，生產成本低，生產效率高；而疊片式工藝流程復雜，生產效率低。另外卷繞式工藝也有其局限性，比如容量不能做大，原因是當極片過長時卷繞難度增大、卷芯對齊度下降等不利因素出現。特別是金屬殼體的卷繞式圓柱鋰離子電池（以鋼殼18650圓柱電池為例），需要進行負極極耳與殼體底部焊接、滾槽、正極極耳與蓋帽焊接、封口等一系列的復雜工藝流程，增加了生產成本。

電池隔膜是指在電池正極和負極之間一層隔膜材料，是電池中非常關鍵的部分，對電池安全性和成本有直接影響，其主要作用是：隔離正、負極并使電池內的電子不能自由穿過，讓電解液中的離子在正負極之間自由通過。電池隔膜的的離子傳導能力直接關系到電池的整體性能，其隔離正負極的作用使電池在過度充電或者溫度升高的情況下能限制電流的升高，防止電池短路引起爆炸，具有微孔自閉保護作用，對電池使用者和設備起到安全保護的作用。目前的電池所用的常規隔膜通常是采用聚乙烯、聚丙烯制備，在實際使用中存在絕緣效果不佳易短路、離子擴散不理想并且強度較差的缺陷。

發明內容

????本發明的目的就是針對現有技術存在的問題，提供一種采用卷繞式卷芯單元組合，容量調整范圍大、工藝穩定、生產成本低，兼顧防爆特性的錳酸鋰軟包電池及其制備方法。

????本發明的技術方案包括：

一種錳酸鋰軟包電池，包括外殼、外極耳、卷芯和電解液，其特征是：卷芯是由多個卷芯單元連接組成，多個卷芯單元被兩塊卷芯輔助模塊夾持固定在其中，外殼采用鋁塑膜軟包裝袋，兩個外極耳被密封粘接在鋁塑膜軟包裝袋的袋口處，所有卷芯單元的極耳通過對應的正負極集流體與外極耳連接；所述的卷芯單元是由正極片、隔膜和負極片卷繞組成，正極片是將以錳酸鋰為主要成分的正極漿料涂敷在鋁箔上制成，負極片是將負極漿料涂敷在銅箔上制成；所述的正極集流體為鋁帶，負極集流體為銅帶或鎳帶。

所述的卷芯輔助模塊組合方式包括：一種是兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的軸向對合組成的長方體結構，其內部設有與卷芯插接配合的柱形凹槽，兩塊卷芯輔助模塊在其對合面上設有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯輔助模塊上設有內外貫通的通孔或通槽；另一種是兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的外周邊對合組成的長方體結構，其內部設有與卷芯插接配合的弧形凹槽，兩塊卷芯輔助模塊在其對合面上設有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯輔助模塊上設有內外貫通的通孔或通槽，兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的外周邊對合方式包括上、下對合結構和左、右對合結構；所述的卷芯輔助模塊是PP材質或耐電解液腐蝕的軟質橡膠材料制成；所述的卷芯輔助模塊在其封閉端設置插槽，正極集流體、負極集流體分別插接固定在卷芯輔助模塊對應的端部插槽內。

上述方案還包括，在外極耳與鋁塑膜外包裝袋的袋口封裝面上預制有極耳緊固片，極耳緊固片是由PP材料制成。

所述的正極漿料是將重量份為5~7份的粘結劑、87~91份的錳酸鋰、2~3份的導電碳黑、2~3份的導電石墨與N-甲基-2-吡咯烷酮調和成固含量55~70%的漿料；所述的負極漿料是將重量份為89~93份的石墨、1~2份的導電炭黑、1~2份的導電石墨、5~7份的粘結劑與去離子水調和成固含量30~50%的漿料。

所述的粘結劑包括：聚偏二氟乙烯或者水性膠，或者是重量份1~2份的羧甲基纖維素納與4~5份的丁苯橡膠的混合物，或者是重量份1~2份的羧甲基纖維素納、2~2.5份的丁苯橡膠和2~2.5份的水性膠混合物。

所述的隔膜的組成如下：以聚丙烯、聚乙烯材質的隔膜為基體，在基體表面涂敷由聚合物膠體材料和無機填料組成的涂層；所述的聚合物膠體材料是由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯組成的混合物；所述的無機填料是由納米級無機粉體材料三氧化二鋁、二氧化硅的一種或其混合物組成。