專利名稱：凝膠增效型聚合物鋰離子電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池及其制備方法，尤其公開了一種凝膠增效型聚合物鋰離子電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外聚合物鋰離子電池的工業(yè)化生產(chǎn)中，電池芯體的組裝工藝主要有兩種疊片與卷繞。卷繞工藝適合于制作小型電池芯體如mp3或者藍(lán)牙設(shè)備用電池。手機、PDA、移動DVD以及其它便攜式電子設(shè)備所需更大型號的電池則適合于疊片工藝。
電池芯體循環(huán)過程中，少數(shù)活性物質(zhì)會從極片上脫落，如果這些活性物質(zhì)從電池芯體的兩端滲出，就會導(dǎo)致電池芯體內(nèi)部微短路，造成自放電率增大、低電壓、容量衰減等不良后果。此外，在疊片工藝中，隨著極片厚度的增多，極耳焊接過程中會有少數(shù)極片抽出，由于電池芯體兩端的隔膜是不封閉的，極片會超出隔膜而造成內(nèi)部短路。因此，在進(jìn)行厚的電池芯體設(shè)計時受到很多局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種克服上述不足、阻隔脫落的活性物質(zhì)滲漏的凝膠增效型聚合物鋰離子電池及其降低電池芯體生產(chǎn)不良率、工藝簡單的電池制備方法。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種凝膠增效型聚合物鋰離子電池，包括由正極極片、負(fù)極極片構(gòu)成的電池芯體，在所述電池芯體兩端正、負(fù)極處的隔離膜表面設(shè)置有聚合物凝膠，所述聚合物凝膠為聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯睛或者含有聚偏氟乙烯與六氟丙烯的共聚物，其中六氟丙烯的分子量占共聚物分子量的10～20％。
進(jìn)一步，本發(fā)明提供了一種制備凝膠增效型聚合物鋰離子電池的方法，它包括如下步驟1)將300ml～500ml的低沸點溶劑水浴加熱至40℃～50℃并恒溫；2)邊攪拌邊緩慢加入15～20g的聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯睛或者含有聚偏氟乙烯與六氟丙烯的共聚物，攪拌3～4小時，使所述聚合物完全溶解于所述溶劑中，即形成凝膠先驅(qū)體溶液；
3)將疊片或卷繞后的電池芯體的兩端涂覆凝膠先驅(qū)體溶液，使得兩端的隔膜粘結(jié)在一起；4)將電池芯體放在60～75℃中干燥6～8小時，除去所述溶液中的低沸點溶劑；5)再依次通過極耳焊接，鋁塑膜包裝，電解液注入，使電芯兩端的聚合物先驅(qū)體與電解液完全浸潤，經(jīng)電芯電化學(xué)活化，形成凝膠，最后制得凝膠增效型聚合物鋰離子電池。
本發(fā)明具有以下有益效果a.荷電保持能力將充滿電(4.2V)的電池芯體在室溫下開路放置28天，測其電壓與放電容量。
測試結(jié)果涂膠處理的電池芯體，容量保持能力在95％，電壓為4.1V左右；未做涂膠處理的電池芯體，容量保持能力為87％，電壓為3.97左右。
b.循環(huán)性能1C充放電300周，涂膠處理的電池芯體，剩余容量為70％以上，而未做涂膠處理的電池芯體，在循環(huán)100周以后，容量衰減加快，300周循環(huán)容量為50～60％，同時極片兩端厚度明顯增加，有斷層狀凸起，解剖后發(fā)現(xiàn)，負(fù)極片上尤其是負(fù)極兩端掉料嚴(yán)重，枝晶遇水即燃；而涂膠處理的電池芯體，循環(huán)300周后解剖發(fā)現(xiàn)，兩端厚度沒有明顯變化，隔膜仍然粘結(jié)在一起，正負(fù)極片完全被阻隔開來，少數(shù)極片脫落的活性物質(zhì)仍然停留在極片中間，未造成電池芯體內(nèi)部微短路。
因此，涂膠處理的電池芯體，荷電保持能力提高，循環(huán)性能增強(衰減減慢)，長期循環(huán)(300周以上)后的電池芯體兩端不再出現(xiàn)極片增厚的現(xiàn)象，此外，高內(nèi)阻、低電壓現(xiàn)象也有明顯改善。
具體實施例方式
將450ml的丙酮在水浴中加熱至55℃并恒溫，邊攪拌邊緩慢加入18g的聚偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物粉末，攪拌3～4小時，聚和物完全溶脹于丙酮溶劑中，形成乳白色半透明的液體，即凝膠先驅(qū)體溶液；用排筆蘸取凝膠先驅(qū)體溶液，均勻刷涂電池芯體兩端正、負(fù)極處的隔離膜表面端，使得兩端的隔膜粘結(jié)在一起；將電池芯體放在65℃烘箱中干燥6～7小時，除去溶液中的丙酮，在電芯兩端形成聚合物先驅(qū)體；再依次通過極耳焊接，鋁塑膜包裝，電解液注入、電芯電化學(xué)活化后，制得凝膠增效型聚合物鋰離子電池。由于電芯兩端的聚合物先驅(qū)體與電解液完全浸潤，在電芯電化學(xué)活化過程中形成凝膠，有效地隔開了極耳焊接處的正負(fù)極極片。
權(quán)利要求
1.一種凝膠增效型聚合物鋰離子電池，包括由正極極片、負(fù)極極片構(gòu)成的電池芯體，其特征在于在所述電池芯體兩端正、負(fù)極處的隔離膜表面設(shè)置有聚合物凝膠，所述聚合物凝膠為聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯睛或者含有聚偏氟乙烯與六氟丙烯的共聚物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述凝膠增效型聚合物鋰離子電池，其特征在于所述聚偏氟乙烯與六氟丙烯的共聚物中，六氟丙烯的分子量占共聚物分子量的10～20％。
3.一種制備權(quán)利要求1所述凝膠增效型聚合物鋰離子電池的方法，包括如下步驟1)將300ml～500ml的低沸點溶劑加熱至40℃～50℃并恒溫；2)邊攪拌邊緩慢加入15～20g的聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯睛或者含有聚偏氟乙烯與六氟丙烯的共聚物，攪拌3～4小時，使所述聚合物完全溶解于所述溶劑中，即形成凝膠先驅(qū)體溶液；3)將疊片或卷繞后的電池芯體的兩端涂覆凝膠先驅(qū)體溶液，使得兩端的隔膜粘結(jié)在一起；4)將電池芯體放在60～75℃中干燥6～8小時，除去所述溶液中的低沸點溶劑；5)將電解液注入鋁塑膜包裝后的電池芯體，使電芯兩端的聚合物先驅(qū)體與電解液完全浸潤，經(jīng)電芯電化學(xué)活化，形成凝膠，最后制得凝膠增效型聚合物鋰離子電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述凝膠增效型聚合物鋰離子電池的制備方法，其特征在于所述聚偏氟乙烯與六氟丙烯的共聚物中，六氟丙烯的分子量占共聚物分子量的10～20％。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述凝膠增效型聚合物鋰離子電池的制備方法，其特征在于所述低沸點溶劑為丙酮、乙醇丁酮或甲醇。
全文摘要
本發(fā)明公開一種凝膠增效型聚合物鋰離子電池及其制備方法。該凝膠增效型聚合物鋰離子電池包括由正極極片、負(fù)極極片構(gòu)成的電池芯體，在所述電池芯體兩端正、負(fù)極處的隔離膜表面設(shè)置有聚合物凝膠，所述聚合物凝膠為聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯睛或者含有聚偏氟乙烯與六氟丙烯的共聚物，其中六氟丙烯的分子量占共聚物分子量的10～20％。在制備電池時，將聚合物先驅(qū)體溶液涂覆在電池芯體的兩端，烘干后，注入電解液，使電芯兩端的聚合物先驅(qū)體與電解液完全浸潤，經(jīng)電芯電化學(xué)活化，形成凝膠，最后制得凝膠增效型聚合物鋰離子電池。本發(fā)明解決了電池芯體循環(huán)過程中少數(shù)活性物質(zhì)會從極片上脫落，從電池芯體的兩端滲出，導(dǎo)致電池芯體內(nèi)部微短路，造成自放電率增大、低電壓、容量衰減等問題。
文檔編號H01M10/38GK1838470SQ200610024710
公開日2006年9月27日 申請日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者高蕾, 黃睿, 田波義, 王路, 張小聰, 王眾, 楊蘭生 申請人:上海南都能源科技有限公司