[發(fā)明專利]低溫化學(xué)電源及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510040586.9
• 申請(qǐng)日: 2015-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104617335A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃廷立;安仲勛;吳明霞;顏亮亮;許檢紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海奧威科技開(kāi)發(fā)有限公司;上海潤(rùn)通電動(dòng)車技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/058
• 分類號(hào): H01M10/058;H01G11/84;H01M10/0569;H01G11/60
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低溫化學(xué)電源及其制造方法。

背景技術(shù)

鋰離子電容器是一種新型的儲(chǔ)能元件，采用了以雙電層電容器材料為正極，鋰離子電池材料為負(fù)極的設(shè)計(jì)。這種組合使具有電容器高功率的特性的同時(shí)也大大提高了儲(chǔ)存能量密度。鋰離子電池是90年代出現(xiàn)的新一代化學(xué)電源，由于具有優(yōu)良的電性能，成為各種設(shè)備理想的配套電源。

在鋰離子電容器和鋰離子電池電性能不斷提高的同時(shí)，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。與此同時(shí)，鋰離子電容器和鋰離子電池的應(yīng)用環(huán)境也越來(lái)越苛刻。但是由于受設(shè)計(jì)原理和材料本身性能的限制，鋰離子電容器和鋰離子電池采用了一樣的負(fù)極和相類似的電解液，在實(shí)際的低溫環(huán)境中運(yùn)用性能并不理想，特別是在低于-20℃的環(huán)境中由于電解液的電導(dǎo)率的下降，使得鋰離子電容器和鋰離子電池該種環(huán)境中充放電所發(fā)揮的的容量只有室溫下的30%。鋰離子電容器和鋰離子電池的這種特性使得其在一些特殊的環(huán)境和領(lǐng)域（如航天，深海等）中的應(yīng)用受到了限制。

目前，鋰離子電容器和鋰離子電池都采用以脂類有機(jī)溶劑為主要溶劑的電解液體系，該體系電解液在低溫情況下電解液電導(dǎo)率嚴(yán)重降低，使得鋰離子電容器和鋰離子電池內(nèi)阻增大最終無(wú)法正常使用。同時(shí)乙腈作為一種特殊的非水有機(jī)溶劑，能夠使得電解液在低溫環(huán)境下具有較高的電導(dǎo)率，是低溫化學(xué)電源用電解液的理想溶劑，但是乙腈無(wú)法在化成過(guò)程中生成SEI膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種低溫化學(xué)電源及其制造方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。

所述的低溫化學(xué)電源，包括極、負(fù)極、介于兩者之間的隔膜和電解液，其制造方法，包括如下步驟：電芯的制備、封裝、注液前干燥、一次注液、化成、二次注液和封口。

所述電芯為傳統(tǒng)的鋰離子電容器和鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程中所得到的電芯，由正極和負(fù)極片，經(jīng)疊片或卷繞而成；

所述一次注液所注的電解液溶質(zhì)為鋰鹽，溶劑為非水有機(jī)溶劑

優(yōu)選的，所述的一次注液的電解液的溶質(zhì)為L(zhǎng)iClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)、LiBOB或LiAsF₆中的一種以上，所述電解液中的非水有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯或乙酸乙酯中的一種以上；

所述二次注液所注的電解液溶質(zhì)為鋰鹽，溶劑為非水有機(jī)溶劑；

優(yōu)選的，所述的二次注液的電解液的溶質(zhì)由LiClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)、LiBOB或LiAsF₆中的一種以上，所述電解液中的非水有機(jī)溶劑為乙腈；

具體的，其制造方法，包括如下步驟：

1）制備電芯，并焊接極耳將電芯入殼封裝完成后進(jìn)行干燥。

2）將電芯入殼封裝完成后進(jìn)行干燥，并完成一次注液。

3）對(duì)鋰離子電容器或鋰離子電池進(jìn)行化成處理。

4）將化成完成的單體進(jìn)行第二次注液。

5）對(duì)單體進(jìn)行整型，進(jìn)行后續(xù)處理。

所述化成處理，為本領(lǐng)域常規(guī)的方法，即化學(xué)電源性能的激活，可采用中南大學(xué)出版社出版的《鋰離子電池》報(bào)道的方法；

所述電芯的制備方法，包括以下步驟：

（1）正極片的制備步驟：首先將活性炭或者鋰離子嵌入化合物、導(dǎo)電劑、球磨混合，溶解粘結(jié)劑，將球磨好的混合物倒入溶解好的粘結(jié)劑溶液，調(diào)成漿料，然后涂布在正極集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁切、真空干燥制備成正極片；

（2）負(fù)極片的制備步驟：首先將石墨、MCMB或者硬碳、粘結(jié)劑混合，調(diào)成漿料，然后涂布在負(fù)極集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁切、真空干燥制備成負(fù)極片；

（3）組裝步驟：將制備好的正、負(fù)極片經(jīng)疊片或卷繞成電芯

所述導(dǎo)電劑包括石墨粉、炭黑、乙炔黑或它們的混合物。

所述粘結(jié)劑包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素納和丁苯橡膠中的一種或幾種。

所述正極片的集流體包括鋁箔、鋁網(wǎng)。

所述負(fù)極片的集流體包括銅箔、銅網(wǎng)，鈦箔、鈦網(wǎng)。