[發(fā)明專利]一體型電池電芯的制備方法

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• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109713370A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童慶松;何雨悅;高峰;李秀華;席強(qiáng);童君開
• 申請（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M4/62;H01M2/20;H01G11/10;H01G11/84
• 代理公司: 福州君誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發(fā)明涉及一體型電池電芯的制備方法，其特征在于制備步驟如下：在電池正極和負(fù)極極片上分別噴涂膠狀物質(zhì)，形成膠狀物粘結(jié)層。按照”正極極片/膠狀物粘結(jié)層/隔膜/膠狀物粘結(jié)層/負(fù)極極片”的順序裝配單體電芯。將單體電芯烘干。在兩層或多層干燥單體電芯間噴涂膠狀物質(zhì)，形成膠狀物粘結(jié)層，經(jīng)過干燥粘結(jié)成多體電芯。本發(fā)明在隔膜表面引入極性基團(tuán)，增大隔膜對極性電解液的吸液性和保液性；粘結(jié)劑改善了隔膜的機(jī)械性能及電池的安全性能。本發(fā)明的制備工藝綠色，操作工藝簡單，適合工業(yè)應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一體型電池電芯的制備方法，具體涉及一種可用于鋰電池、鋰離子電池、聚合物電池和超級電容器的電池電芯的改性方法，屬于電池制備的技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

鋰離子電池具有理論容量高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)等優(yōu)秀性能。隔膜是鋰離子電池的重要組成部分之一。隔膜主要用于隔離電池的正極和負(fù)極，并使電池內(nèi)的鋰離子通過。鋰電池的電解液為有機(jī)溶劑，因此，隔膜材料需耐有機(jī)溶劑侵蝕。由于聚乙烯和聚丙烯膜具有孔隙率高、電阻低、抗撕裂性能好、彈性良好等性能，在鋰離子電池體系中得到廣泛的應(yīng)用。然而，聚乙烯和聚丙烯膜與電解液的親和性差，在電池體系中，采用這些隔膜的電池容易出現(xiàn)短路、燃燒，甚至爆炸等問題。為了改善電池的安全性，在聚乙烯或聚丙烯膜上涂覆Al₂O₃層，可以改善隔膜的耐熱性能。目前的做法大多在聚乙烯或聚丙烯膜上涂覆油性粘結(jié)劑，將Al₂O₃等耐熱性好的材料粘附在隔膜基體上。不過，上述方法制備的隔膜常出現(xiàn)涂層厚度不均勻、Al₂O₃顆粒分布不均勻、掉粉等問題，將這種隔膜應(yīng)用于電池體系中，常出現(xiàn)電池阻抗大、一致性不佳等問題，使得電池的放電能力明顯減弱。針對上述問題，本發(fā)明在制備電池電芯的過程中，在正極極片及負(fù)極極片上涂覆粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑會(huì)將電池的正極、隔膜、負(fù)極粘結(jié)為一體，明顯減小了電池正極、隔膜和負(fù)極之間的空間距離，從而在一方面明顯減小了電池的內(nèi)阻，在另一方面增大了電池電芯的空間利用率而增大了電池的能量密度。此外，一體型電池電芯可避免電芯在使用過程受振動(dòng)等因素影響引起的正負(fù)極錯(cuò)位，而導(dǎo)致的電池短路問題，改善電池的安全性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案由以下步驟組成：

在預(yù)先制備的電池正極和負(fù)極極片上分別噴涂膠狀物質(zhì)形成膠狀物粘結(jié)層，按照”正極極片/膠狀物粘結(jié)層/隔膜/膠狀物粘結(jié)層/負(fù)極極片”的順序裝配單體電芯。

將單體電芯置于真空或氣流干燥機(jī)中烘干，形成干燥單體電芯。

在兩層或多層干燥單體電芯間噴涂膠狀物質(zhì)形成膠狀物粘結(jié)層，經(jīng)過干燥粘結(jié)成多體電芯。

所述單體電芯的正極極片的集流體和負(fù)極極片的集流體均是含有穿透性孔洞的多孔型集流體。

所述的正極極片、負(fù)極極片和膠狀物質(zhì)形成的膠狀物粘結(jié)層中不含有能與金屬鋰反應(yīng)的物質(zhì)。

所述的膠狀物質(zhì)是粘結(jié)劑和不與金屬鋰反應(yīng)的溶劑的混合物。

所述的不與金屬鋰反應(yīng)的溶劑是鋰電池的電解液或電解液的添加劑，或是固態(tài)電解質(zhì)的溶劑。

干燥單體電芯或多體電芯通過串聯(lián)或并聯(lián)連接，增大了電芯的耐電流或電壓的能力。

所述粘結(jié)劑是聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯的共混物、聚偏氟乙烯的共聚物或羥丙基甲基纖維素。

本發(fā)明采用隔膜、正極、負(fù)極粘結(jié)為一體的一體型電池電芯。其作用是：一方面在隔膜表面引入極性基團(tuán)，改善隔膜表面的極性，增大隔膜對極性電解液的吸液性和保液性；另一方面，粘結(jié)隔膜、正極、負(fù)極的粘結(jié)劑與非極性隔膜材料的相容性好，使得正極、負(fù)極與隔膜間結(jié)合緊密；第三方面，粘結(jié)劑改善了隔膜的機(jī)械性能，明顯改善了隔膜耐穿刺性能以及電池的安全性能。此外，本發(fā)明的制備工藝綠色，操作工藝簡單，適合工業(yè)應(yīng)用。

具體實(shí)施方式