[發明專利]一種柔性聚合物薄型鋰離子電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201611244248.8
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106784993A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王磊;桑林;丁飛;許寒
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/058;H01M4/64;H01M4/66
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司12101
• 代理人: 李鳳

1.一種柔性聚合物薄型鋰離子電池，其特征是：柔性聚合物薄型鋰離子電池采用柔性薄膜材料為柔性襯底，電池的集流層和封裝層合二為一，分別用PI/Al和PI/Cu柔性復合膜作為柔性聚合物薄型鋰離子電池正負極的集流層和封裝層。

2.根據權利要求1所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池，其特征是：柔性薄膜材料為尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯或聚酰亞胺薄膜材料中的一種或幾種混合物，優選聚酰亞胺(PI)薄膜材料。

3.一種柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特征是：柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備包括以下工藝步驟：

(1)涂膜：在PI/Al和PI/Cu柔性復合膜上用涂膜機或手動分別涂覆正極漿料和負極漿料；

(2)烘干：將涂覆完成的極片烘烤至溶劑完全揮發；

(3)裁切：裁切極片，使活性材料周圍均留出0.5cm-3cm的空白，并在其中一邊裁出正負極片的極耳；

(4)碾壓：用雙輥壓機對正負極片進行碾壓至適合厚度；

(5)真空干燥：將碾壓完成的極片進行真空干燥；

(6)電池組裝:裁切隔膜覆蓋于負極活性材料之上，用熱熔性膠帶將隔膜與負極極片熱合，然后將正極極片與粘好隔膜和熱熔膠的負極極片調整為正面相對位置后定位在一起，用熱壓機將正負極板的三邊熱合在一起，留其中一邊不進行熱封，留作注液口；

(7)配制凝膠聚合物電解液：凝膠聚合物電解液由電解質鋰鹽、有機溶劑、聚合單體、交聯劑和引發劑組成；

(8)電池注液，電解液凝膠化：將配制完成的凝膠聚合物電解液從預留的注液口注入柔性聚合物薄型鋰離子電池中，液態電解液完全變為凝膠態電解質，然后在惰性氣氛保護下移出；

(9)真空封口，柔性聚合物薄型鋰離子電池制備完成。

4.根據權利要求3所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特征是：涂膜時，正極漿料包括正極活性材料、導電劑和粘結劑，溶劑為N-甲基吡咯烷酮；正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料或富鎳鎳鈷鋁三元材料，導電劑為乙炔黑、科琴黑或SP導電碳材料中的一種或幾種混合物，粘結劑為聚偏氟乙烯；負極漿料包括負極活性材料、導電劑和粘結劑，溶劑為N-甲基吡咯烷酮；負極活性材料為鈦酸鋰、人造石墨、天然石墨、中間相炭微球或中間相石墨，導電劑為乙炔黑、科琴黑或SP導電碳材料中的一種或幾種混合物，粘結劑為聚偏氟乙烯。

5.根據權利要求3所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特征是：真空干燥時，將碾壓完成的極片置于真空干燥箱中進行100℃-150℃真空干燥20－30h。

6.根據權利要求3所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特征是：電池組裝時，用熱熔性膠帶將隔膜與負極極片在加熱臺上在100℃-150℃條件下熱合在一起，正極極片與粘好隔膜和熱熔膠的負極極片調整為正面相對位置后定位在一起后，用熱壓機在150℃-200℃溫度下，熱壓3s-8s將正負極板的三邊熱合在一起。

7.根據權利要求3所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特征是：電池組裝時，隔膜材質可為PP單層膜、PP/PE/PP三層復合膜或者陶瓷涂層隔膜；熱熔膠是單層的馬來酸或丙烯酸改性PP熱熔膠，環氧樹脂、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚亞胺、硅氧樹脂、或者為三層復合PP材質的白色、黃色、黑色極耳膠帶。

8.根據權利要求3所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特征是：配制凝膠聚合物電解液時，電解質鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰的一種或兩者混合物；有機溶劑為碳酸酯類有機溶劑碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯；聚合單體為甲基丙烯酸甲酯，丙烯腈、環氧乙烷、四氟乙烯四種之中的一種；交聯劑為正己基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯；引發劑為偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸異丙酯中的一種或幾種。

9.根據權利要求3所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特征是：電池注液后，電解液凝膠化；將配制完成的凝膠聚合物電解液從預留的注液口注入柔性聚合物薄型鋰離子電池后，在常溫條件下，放置2-4h，或加熱30-60℃放置1-3h液態電解液完全變為凝膠態電解質。

10.根據權利要求3所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特征是：真空封口時，在干燥氣氛下，將電池從惰性氣氛保護下取出置于真空封口機中，將柔性聚合物薄型鋰離子電池進行抽真空熱合封口，熱合溫度150℃-200℃，熱合時間3s-10s。