專利名稱：一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，涉及ー種中大型容量的磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池越來(lái)越多地在動(dòng)カ領(lǐng)域、儲(chǔ)能領(lǐng)域得到了應(yīng)用。動(dòng)カ領(lǐng)域，鋰離子電池應(yīng)用到電動(dòng)轎車和電動(dòng)大巴上時(shí)，需要較大的電池容量以滿足續(xù)航里程；儲(chǔ)能領(lǐng)域，大功率的儲(chǔ)能電站也對(duì)鋰離子電池的容量提出了很高的要求。所以，這些領(lǐng)域的鋰離子電池需要單體容量越來(lái)越大才能滿足要求?，F(xiàn)有的鋰離子電池主要有兩種，一種是圓柱電池，ー種是方形電池。
目前圓柱電池中殼體以鋼殼和鋁殼材質(zhì)居多。但容量都比較小，如18650,26650等。但是在大容量鋰離子圓柱電池領(lǐng)域，使用鋼殼和鋁殼存在的問題是殼體尺寸變大后，殼體容易變形，與蓋帽的裝配困難度增加，導(dǎo)致成品率下降。所以金屬殼體的圓柱電池容量受到了殼體尺寸的制約。方形電池的尺寸靈活，裝配方便，其卷芯主要有疊片式和方形卷繞式兩類。疊片式エ藝復(fù)雜，產(chǎn)能低，不適合大容量鋰離子電池；方形卷繞式エ藝比較簡(jiǎn)單，產(chǎn)能也比較高，但是和圓柱式卷繞相比較后者在エ藝復(fù)雜度和效率方面具有更大的優(yōu)勢(shì)。另外，金屬殼體的電池散熱性能較好，但是在北方寒冷地區(qū)，尤其是磷酸鐵鋰材料的電池低溫性能較差，使用散熱性能好的金屬殼體影響磷酸鐵鋰材料的電池性能的發(fā)揮。而塑料殼體的電池具有一定的保溫作用，有利于寒冷地區(qū)的磷酸鐵鋰電池性能發(fā)揮。電池隔膜是指在電池正極和負(fù)極之間ー層隔膜材料，是電池中非常關(guān)鍵的部分，對(duì)電池安全性和成本有直接影響，其主要作用是隔離正、負(fù)極并使電池內(nèi)的電子不能自由穿過，讓電解液中的離子在正負(fù)極之間自由通過。電池隔膜的的離子傳導(dǎo)能力直接關(guān)系到電池的整體性能，其隔離正負(fù)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(hù)作用，對(duì)電池使用者和設(shè)備起到安全保護(hù)的作用。目前的電池所用的常規(guī)隔膜通常是采用聚こ烯、聚丙烯制備，在實(shí)際使用中存在絕緣效果不佳易短路、離子擴(kuò)散不理想并且強(qiáng)度較差的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開的ー種塑料殼體圓柱電池，解決的是大容量的金屬殼體圓柱電池難裝配、成品率低的問題。改善的是寒冷地區(qū)鋰離子電池性能發(fā)揮問題。改善的是常規(guī)隔膜絕緣效果不佳易短路、離子擴(kuò)散不理想并且強(qiáng)度較差的問題，提高電池的耐短路、耐針刺、抗沖擊、抗擠壓能力等安全性能。本發(fā)明的技術(shù)方案包括
一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，包括外殼、卷芯和電解液。卷芯是由正負(fù)極片加入隔膜卷繞而成的圓柱形卷芯；正極片是將磷酸鐵鋰為主要成分的正極漿料涂敷在鋁箔上制成，負(fù)極片是將負(fù)極漿料涂敷在銅箔上制成；外殼主要由塑料殼體、端蓋、上極柱、下極柱、內(nèi)墊片、外墊片和固定螺母組成。其制備方法是將制作好的卷芯極耳與上極柱、下極柱進(jìn)行焊接，然后加入內(nèi)墊片、外墊片裝入塑料殼體，再裝配端蓋并與塑料殼體熱熔密封，使用固定螺母固定后進(jìn)行注液化成。所述的正極漿料是將重量份為5 7份的粘結(jié)劑、87 91份的磷酸鐵鋰、2 3份的導(dǎo)電碳黒、2 3份的導(dǎo)電石墨與N-甲基-2-吡咯烷酮調(diào)和成固含量35飛0%的漿料；所述的負(fù)極漿料是將重量份為8擴(kuò)93份的石墨、f 2份的導(dǎo)電炭黒、f 2份的導(dǎo)電石墨、5 7份的粘結(jié)劑與去離子水調(diào)和成固含量30飛0%的漿料。所述的粘結(jié)劑包括聚偏ニ氟こ烯或者水性膠，或者是重量份廣2份的羧甲基纖維素納與4飛份的丁苯橡膠的混合物，或者是重量份f 2份的羧甲基纖維素納、2 2. 5份的丁苯橡膠和H5份的水性膠混合物。
所述的隔膜的組成如下以聚丙烯、聚こ烯材質(zhì)的隔膜為基體，在基體表面涂敷由聚合物膠體材料和無(wú)機(jī)填料組成的涂層；所述的聚合物膠體材料是由聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-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(wú)機(jī)填料是由納米級(jí)無(wú)機(jī)粉體材料三氧化ニ鋁、ニ氧化硅的一種或其混合物組成。所述的聚丙烯、聚こ烯材質(zhì)的隔膜基體選用聚丙烯微孔薄膜或者聚丙烯/聚こ烯/聚丙烯三層復(fù)合微孔隔膜；所述的無(wú)機(jī)填料粒度是50nm-200nm ;所述隔膜涂層厚度為1-5 U m ;經(jīng)過涂聚合物膠體材料和無(wú)機(jī)填料處理的隔膜孔隙率在30%-50%之間；所述隔膜涂層厚度優(yōu)選為2-3 u m ;所述無(wú)機(jī)填料的重量占涂層聚合物膠體材料重量的30%-100%。聚合物膠體材料中的聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物占總體聚合物膠體材料重量的40%-70% ;聚丙烯腈占總體聚合物膠體材料重量的5%-20% ;聚甲基丙烯酸甲酯占總體聚合物膠體材料重量的10%-40%。聚合物膠體材料所用溶劑選自下列溶劑的ー種或幾種丁酮、丙酮、四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、こ酸こ酷、こ醇、碳酸ニこ酷、丁醇。所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，外殼主要由塑料殼體、端蓋、上極柱、下極柱、內(nèi)墊片、外墊片和固定螺母組成。塑料殼體一端開ロ，另外一端半密封，在中心處留一圓孔；端蓋是PP材質(zhì)的匹配塑料殼體開ロ端的圓柱體，中間留有圓孔，偏離中心位置處留有注液孔；上極柱、下極柱為金屬材質(zhì)，由兩段不同直徑的圓柱體組合而成，一端用于連接卷芯的正負(fù)極耳，另一端作為電池的正負(fù)極端子，并且該端圓柱體上具有螺紋結(jié)構(gòu)；內(nèi)墊片、外墊片由耐電解液腐蝕的軟質(zhì)彈性材料制作而成，二者的形狀相互契合能夠保證電池的密封性；固定螺母匹配上極柱、下極柱的螺紋，起到固定上極柱和下極柱的作用。前述的一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池的制備方法包括以下步驟
(1)配料正極漿料的配制是將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電碳黑、導(dǎo)電石墨均烘烤后，將粘結(jié)劑加入N-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，加入導(dǎo)電炭黑和導(dǎo)電石墨繼續(xù)攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料；負(fù)極漿料的配制是所述物料攪拌成漿料；
(2)涂布將攪拌好的正極和負(fù)極漿料分別均勻地涂敷在鋁箔和銅箔上，并留出空白區(qū)域作為極耳區(qū)；
(3)烘烤極片涂布完畢后先進(jìn)行烘烤，在真空烤箱中循環(huán)烘烤20-26小時(shí)后轉(zhuǎn)到下一
ェ序；(4)輥壓將正、負(fù)極片通過輥壓機(jī)先切邊再輥壓到合適的厚度；
(5)分條制片將輥壓后的極片通過分條機(jī)進(jìn)行分條，然后在留白處焊接純鎳材料或純鋁材料的極耳；
(6)烘烤極片制作完畢再進(jìn)行循環(huán)烘烤20-26小吋，然后轉(zhuǎn)到下ーエ序；
(7)卷繞將隔膜置于正負(fù)極片中間依次疊放，以平均的張緊カ卷繞在卷針上，卷繞好之后用膠帶將卷芯纏繞包好；
(8)裝配將卷好的卷芯正極耳焊接到正極柱上，負(fù)極耳焊接到負(fù)極柱上；將負(fù)極柱套入內(nèi)墊片，裝入塑料殼體，穿過塑料殼體的半密封端后，再套入外墊片、固定螺母；再將正極柱依次套入內(nèi)墊片、端蓋、外墊片和固定螺母，然后將端蓋扣入塑料殼體的開ロ端，采用熱熔密封的形式將二者密封在一起；
(9)注液、化成由端蓋上的注液孔進(jìn)行注液。注液后24 48小時(shí)內(nèi)化成，首先以0. 02C-0. 05C的電流進(jìn)行預(yù)充至電壓3. 0V，然后以0. 2C的電流充電至3. 8V轉(zhuǎn)為恒壓充電，終止電流0. 02C -0. 05C ;充滿后再以0. 2C放電至2. 2V，再以0. 5C的電流充放電一次，將0. 5C的放電容量作為電池的化成容量；
(10)化成后將電池內(nèi)氣體排出，在端蓋的注液孔內(nèi)裝入防爆閥。前述的一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池的制備方法進(jìn)ー步包括在步驟(I)的正極漿料配制過程中，當(dāng)選用聚偏ニ氟こ烯作為粘結(jié)劑時(shí)，先將聚偏ニ氟こ烯加入N-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，然后加入導(dǎo)電炭黑和導(dǎo)電石墨繼續(xù)攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料。在步驟(I)的負(fù)極漿料配制過程中，當(dāng)選用羧甲基纖維素納和丁苯橡膠或羧甲基纖維素納和丁苯橡膠、水性膠作為粘結(jié)劑時(shí)，先將羧甲基纖維素納加入去離子水中攪拌，再加入導(dǎo)電炭黑和導(dǎo)電石墨繼續(xù)攪拌，然后加入石墨攪拌，最后加入丁苯橡膠或丁苯橡膠和水性膠乳液攪拌成漿料。本發(fā)明的塑料殼體圓柱鋰離子電池及制備方法，相比較金屬硬質(zhì)殼體的鋰離子電池，具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)生產(chǎn)エ藝簡(jiǎn)單，成本低。硬質(zhì)殼體的鋰離子電池，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(jìn)行負(fù)極極耳與殼體底部焊接、滾槽、正極極耳與蓋帽焊接、封ロ等一系列的復(fù)雜エ藝流程，増加了生產(chǎn)成本。(2)安全性能優(yōu)于硬質(zhì)殼體的鋰離子電池。硬質(zhì)殼體的鋰離子電池在使用不當(dāng)?shù)那闆r下，內(nèi)部容易產(chǎn)生高氣壓，導(dǎo)致電池爆炸。而塑料殼體圓柱鋰離子電池在使用不當(dāng)?shù)那闆r下，內(nèi)部產(chǎn)生的高壓氣體，可經(jīng)防爆閥釋放出來(lái)，提高了電池的安全性能。(3)同時(shí)本發(fā)明的電池用隔膜為凝膠聚合物電解質(zhì)膜，其采用以聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物電解質(zhì)膠體為基質(zhì)，加入聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酷、無(wú)機(jī)納米級(jí)粉體材料提高膠體的吸液能力、離子導(dǎo)電能力，采用聚丙烯、聚こ烯材質(zhì)的隔膜為聚合物膠體的基體，解決了聚合物電解質(zhì)膠體薄膜機(jī)械強(qiáng)度難控制的問題。本發(fā)明調(diào)整聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物的含量提高隔膜表面聚合物膠體粘結(jié)性能和聚合物非結(jié)晶物質(zhì)含量，加入聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酷、無(wú)機(jī)納米級(jí)粉體材料提高膠體的吸液能力、離子導(dǎo)電能力。綜上本隔膜提高了電池的耐短路、耐針刺、抗沖擊、抗擠壓能力，進(jìn)而提高和改善了鋰離子電池的安全性能。


圖I是ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是塑料殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是上下極柱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是內(nèi)墊片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是外墊片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有 做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例I
一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，包括外殼、卷芯和電解液。卷芯是由正負(fù)極片加入隔膜卷繞而成的圓柱形卷芯；正極片是將磷酸鐵鋰為主要成分的正極漿料涂敷在鋁箔上制成，負(fù)極片是將負(fù)極漿料涂敷在銅箔上制成；外殼主要由a塑料殼體、b端蓋、c上極柱、d下極柱、e內(nèi)墊片、f外墊片和g固定螺母組成，如圖I所示。a塑料殼體一端開ロ，另外ー端半密封，在中心處留ー圓孔，如圖2所示；b端蓋是PP材質(zhì)的匹配塑料殼體開ロ端的圓柱體，中間留有圓孔，偏離中心位置處留有注液孔，如圖3所示；c上極柱、d下極柱為金屬材質(zhì)，由兩段不同直徑的圓柱體組合而成，一端用于連接卷芯的正負(fù)極耳，另一端作為電池的正負(fù)極端子，并且該端圓柱體上具有螺紋結(jié)構(gòu)，如圖4所示；e內(nèi)墊片、f外墊片由耐電解液腐蝕的軟質(zhì)彈性材料制作而成，二者的形狀相互契合能夠保證電池的密封性，如圖5和圖6所示；g固定螺母匹配c上極柱、d下極柱的螺紋，起到固定上極柱和下極柱的作用。其中，正極漿料是將重量份為5份的聚偏ニ氟こ烯、91份的磷酸鐵鋰、2份的導(dǎo)電碳黑、2份的導(dǎo)電石墨與N-甲基-2-吡咯烷酮調(diào)和成固含量45%的漿料；所述的負(fù)極漿料是將重量份為92份的石墨、I. 5份的導(dǎo)電炭黒、I份的導(dǎo)電石墨、I. 5羧甲基纖維素納、2份的丁苯橡膠和2份水性膠用去離子水調(diào)和成固含量40%的漿料。負(fù)極粘結(jié)劑還可以是以下任意的一種選擇水性膠，或者是重量份廣2份的羧甲基纖維素納與4飛份的丁苯橡膠的混合物，或者是重量份f 2份的羧甲基纖維素納、2 2. 5份的丁苯橡膠和H5份的水性膠混合物。前述的一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池的制備方法包括以下步驟
(I)配料正極漿料的配制是將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電碳黑、導(dǎo)電石墨均烘烤后，先將聚偏ニ氟こ烯加入N-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，然后加入導(dǎo)電炭黑和導(dǎo)電石墨繼續(xù)攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料。負(fù)極漿料配制過程中，先將羧甲基纖維素納加入去離子水中攪拌，再加入導(dǎo)電炭黑和導(dǎo)電石墨繼續(xù)攪拌，然后加入石墨攪拌，最后加入丁苯橡膠和水性膠乳液攪拌成漿料。(2)涂布將攪拌好的正極和負(fù)極漿料分別均勻地涂敷在鋁箔和銅箔上，并留出空白區(qū)域作為極耳區(qū)。(3)烘烤極片涂布完畢后先進(jìn)行烘烤，在真空烤箱中循環(huán)烘烤24小時(shí)后轉(zhuǎn)到下
ーェ序。
(4)輥壓將正、負(fù)極片通過輥壓機(jī)先切邊再輥壓到合適的厚度。(5)分條制片將輥壓后的極片通過分條機(jī)進(jìn)行分條，然后在留白處焊接純鎳材料或純鋁材料的極耳。(6)烘烤極片制作完畢再進(jìn)行循環(huán)烘烤24小吋，然后轉(zhuǎn)到下ーエ序。(7)卷繞將隔膜置于正負(fù)極片中間依次疊放，以平均的張緊カ卷繞在卷針上，卷繞好之后用膠帶將卷芯纏繞包好。(8)裝配將卷好的卷芯正極耳焊接到正極柱上，負(fù)極耳焊接到負(fù)極柱上；將負(fù)極柱套入內(nèi)墊片，裝入塑料殼體，穿過塑料殼體的半密封端后，再套入外墊片、固定螺母；再將正極柱依次套入內(nèi)墊片、端蓋、外墊片和固定螺母，然后將端蓋扣入塑料殼體的開ロ端，采用熱熔密封的形式將二者密封在一起。
(9)注液、化成由端蓋上的注液孔進(jìn)行注液。注液后24 48小時(shí)內(nèi)化成，首先以0. 02C-0. 05C的電流進(jìn)行預(yù)充至電壓3. 0V，然后以0. 2C的電流充電至3. 8V轉(zhuǎn)為恒壓充電，終止電流0. 02C-0. 05C ;充滿后再以0. 2C放電至2. 2V，再以0. 5C的電流充放電一次，將0. 5C的放電容量作為電池的化成容量；
(10)化成后將電池內(nèi)氣體排出，在端蓋的注液孔內(nèi)裝入防爆閥。實(shí)施例2
保持實(shí)施例I其他方案不變，僅將其中的正負(fù)極漿料的配方改為正極漿料是將重量份為7份的聚偏ニ氟こ烯、87份的磷酸鐵鋰、3份的導(dǎo)電碳黒、3份的導(dǎo)電石墨與N-甲基-2-吡咯烷酮調(diào)和成固含量35%的漿料；所述的負(fù)極漿料是將重量份為89份的石墨、2份的導(dǎo)電炭黒、2份的導(dǎo)電石墨、2羧甲基纖維素納、2. 5份的丁苯橡膠和2. 5份水性膠用去離子水調(diào)和成固含量45%的漿料。以下提供本發(fā)明中卷芯所采用的特制隔膜制備的幾個(gè)典型實(shí)施例。實(shí)施例3
將3000g聚偏氟こ烯、6000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到50000g丙酮、2000gこ酸こ酷、IOOOgこ醇溶劑中，溶解溫度40_80°C，再加入2500g三氧化ニ鋁、2500g ニ氧化硅進(jìn)行攪拌分散，制得粘稠狀漿體。用涂敷設(shè)備將制備的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯微孔薄膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設(shè)備烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，烘干后的隔膜在經(jīng)過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實(shí)施例中卷芯所用的隔膜，根據(jù)鋰離子動(dòng)カ電池生產(chǎn)廠家需求，隔膜經(jīng)分切，可做成不同寬度隔膜。實(shí)施例4
將3000g聚偏氟こ烯、3000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、4500g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到15000g丙酮、15000g四氫呋喃、2000gこ酸こ酷、IOOOgこ醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入5000g三氧化ニ鋁進(jìn)行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設(shè)備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚こ烯材質(zhì)的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設(shè)備烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，烘干后的隔膜在經(jīng)過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實(shí)施例中卷芯所用的隔膜，根據(jù)鋰離子動(dòng)カ電池生產(chǎn)廠家需求，隔膜經(jīng)分切，可做成不同寬度隔膜。實(shí)施例5
將4000g聚偏氟こ烯、6000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到50000g N-甲基吡咯烷酮、2000gこ酸こ酷、IOOOgこ醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入6000g三氧化ニ鋁進(jìn)行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設(shè)備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚こ烯材質(zhì)的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設(shè)備烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，烘干后的隔膜在經(jīng)過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實(shí)施例中卷芯所用的隔膜，根據(jù)鋰離子動(dòng)カ電池生產(chǎn)廠家需求，隔膜經(jīng)分切，可做成不同寬度隔膜。實(shí)施例6
將4000g聚偏氟こ烯、6000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到25000g 丁酮、25000g四氫呋喃、IOOOg碳酸ニこ酷、IOOOgこ酸こ酷、IOOOg 丁醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入3500g三氧化ニ鋁、2500g ニ氧化硅進(jìn)行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設(shè)備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚こ烯材質(zhì)的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設(shè)備烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，烘干后的隔膜在經(jīng)過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實(shí)施例中卷芯所用的隔膜，根據(jù)鋰離子動(dòng)カ電池生產(chǎn)廠家需求，隔膜經(jīng)分切，可做成不同寬度隔膜。
實(shí)施例7
將5000g聚偏氟こ烯、4000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到25000g 丁酮、25000g四氫呋喃、IOOOg碳酸ニこ酷、IOOOgこ酸こ酷、IOOOg 丁醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入6500g ニ氧化硅進(jìn)行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設(shè)備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚こ烯材質(zhì)的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設(shè)備烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，烘干后的隔膜在經(jīng)過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實(shí)施例中卷芯所用的隔膜，根據(jù)鋰離子動(dòng)カ電池生產(chǎn)廠家需求，隔膜經(jīng)分切，可做成不同覽度隔月旲。實(shí)施例8
將3000g聚偏氟こ烯、6000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到50000g N-甲基吡咯烷酮、IOOOg碳酸ニこ酷、IOOOgこ酸こ酷、IOOOg 丁醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入7500g三氧化ニ鋁進(jìn)行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設(shè)備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚こ烯材質(zhì)的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設(shè)備烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，烘干后的隔膜在經(jīng)過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實(shí)施例中卷芯所用的隔膜，根據(jù)鋰離子動(dòng)カ電池生產(chǎn)廠家需求，隔膜經(jīng)分切，可做成不同寬度隔膜。對(duì)于所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡是依照本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍內(nèi)的內(nèi)容作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，包括外殼、卷芯和電解液，其特征是卷芯是由正負(fù)極片加入隔膜卷繞而成的圓柱形卷芯；正極片是將磷酸鐵鋰為主要成分的正極漿料涂敷在鋁箔上制成，負(fù)極片是將負(fù)極漿料涂敷在銅箔上制成；外殼主要由塑料殼體、PP材質(zhì)端蓋、上極柱、下極柱、內(nèi)墊片、外墊片和固定螺母組成；塑料殼體一端開ロ，另外一端半密封，在中心處留ー圓孔；PP材質(zhì)端蓋是匹配塑料殼體開ロ端的圓柱體，中間留有圓孔，偏離中心位置處留有注液孔；上極柱、下極柱為金屬材質(zhì)，由兩段不同直徑的圓柱體組合而成，一端用于連接卷芯的正負(fù)極耳，另一端作為電池的正負(fù)極端子，并且該端圓柱體上具有螺紋結(jié)構(gòu)；內(nèi)墊片、外墊片由耐電解液腐蝕的軟質(zhì)彈性材料制作而成，二者的形狀相互契合能夠保證電池的密封性；固定螺母匹配上極柱、下極柱的螺紋，起到固定上極柱和下極柱的作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，其特征是所述的正極漿料是將重量份為5 7份的粘結(jié)劑、87 91份的磷酸鐵鋰、2 3份的導(dǎo)電碳黒、2 3份的導(dǎo)電石墨與N-甲基-2-吡咯烷酮調(diào)和成固含量為35飛0%的漿料；所述的負(fù)極漿料是將重量份為8擴(kuò)93份的石墨、f 2份的導(dǎo)電炭黒、f 2份的導(dǎo)電石墨、5 7份的粘結(jié)劑與去離子水調(diào)和成固含量30 50%的漿料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，其特征是所述的粘結(jié)劑選擇為聚偏ニ氟こ烯或者水性膠，或者是重量份廣2份的羧甲基纖維素納與4飛份的丁苯橡膠的混合物，或者是重量份f 2份的羧甲基纖維素納、2 2. 5份的丁苯橡膠和I、. 5份的水性膠混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，其特征是所述的隔膜的組成如下以聚丙烯、聚こ烯材質(zhì)的隔膜為基體，在基體表面涂敷由聚合物膠體材料和無(wú)機(jī)填料組成的涂層；所述的聚合物膠體材料是由聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-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(wú)機(jī)填料是由納米級(jí)無(wú)機(jī)粉體材料三氧化ニ鋁、ニ氧化硅的一種或其混合物組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，其特征是所述的聚丙烯、聚こ烯材質(zhì)的隔膜基體選用聚丙烯微孔薄膜或者聚丙烯/聚こ烯/聚丙烯三層復(fù)合微孔隔膜；所述的無(wú)機(jī)填料粒度是50nm-200nm ;所述隔膜涂層厚度為1_5 u m ;經(jīng)過涂聚合物膠體材料和無(wú)機(jī)填料處理的隔膜孔隙率在30%-50%之間；所述無(wú)機(jī)填料的重量占涂層聚合物膠體材料重量的30%-100%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，其特征是聚合物膠體材料中的聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物占總體聚合物膠體材料重量的40%-70% ;聚丙烯腈占總體聚合物膠體材料重量的5%-20% ;聚甲基丙烯酸甲酯占總體聚合物膠體材料重量的10%-40%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，其特征是聚合物膠體材料所用溶劑選自下列溶劑的ー種或幾種丁酮、丙酮、四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、こ酸こ酷、こ醇、碳酸ニこ酷、丁醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池的制備方法，其特征是包括以下步驟 (I)配料正極漿料的配制是將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電碳黑、導(dǎo)電石墨均烘烤后，將粘結(jié)劑加AN-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，加入導(dǎo)電炭黑和導(dǎo)電石墨繼續(xù)攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料；負(fù)極漿料的配制是所述物料攪拌成漿料； (2)涂布將攪拌好的正極和負(fù)極漿料分別均勻地涂敷在鋁箔和銅箔上，并留出空白區(qū)域作為極耳區(qū)； (3)烘烤極片涂布完畢后先進(jìn)行烘烤，在真空烤箱中循環(huán)烘烤20-26小時(shí)后轉(zhuǎn)到下一ェ序； (4)輥壓將正、負(fù)極片通過輥壓機(jī)先切邊再輥壓到合適的厚度； (5)分條制片將輥壓后的極片通過分條機(jī)進(jìn)行分條，然后在留白處焊接純鎳材料或純鋁材料的極耳； (6)烘烤極片制作完畢再進(jìn)行循環(huán)烘烤20-26小吋，然后轉(zhuǎn)到下ーエ序； (7)卷繞將隔膜置于正負(fù)極片中間依次疊放，以平均的張緊カ卷繞在卷針上，卷繞好之后用膠帶將卷芯纏繞包好； (8)裝配將卷好的卷芯正極耳焊接到正極柱上，負(fù)極耳焊接到負(fù)極柱上；將負(fù)極柱套入內(nèi)墊片，裝入塑料殼體，穿過塑料殼體的半密封端后，再套入外墊片、固定螺母；再將正極柱依次套入內(nèi)墊片、端蓋、外墊片和固定螺母，然后將端蓋扣入塑料殼體的開ロ端，采用熱熔密封的形式將二者密封在一起； (9)注液、化成由端蓋上的注液孔進(jìn)行注液； 注液后24 48小時(shí)內(nèi)化成，首先以0. 02C-0. 05C的電流進(jìn)行預(yù)充至電壓3. 0V，然后以0.2C的電流充電至3. 8V轉(zhuǎn)為恒壓充電，終止電流0. 02C-0. 05C ;充滿后再以0. 2C放電至2.2V，再以0. 5C的電流充放電一次，將0. 5C的放電容量作為電池的化成容量； (10)化成后將電池內(nèi)氣體排出，在端蓋的注液孔內(nèi)裝入防爆閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池的制備方法，其特征是在步驟(I)的正極漿料配制過程中，當(dāng)選用聚偏ニ氟こ烯作為粘結(jié)劑時(shí)，先將聚偏ニ氟こ烯加AN-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，然后加入導(dǎo)電炭黑和導(dǎo)電石墨繼續(xù)攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池的制備方法，其特征是在步驟(I)的負(fù)極漿料配制過程中，當(dāng)選用羧甲基纖維素納和丁苯橡膠或羧甲基纖維素納和丁苯橡膠、水性膠作為粘結(jié)劑時(shí)，先將羧甲基纖維素納加入去離子水中攪拌，再加入導(dǎo)電炭黑和導(dǎo)電石墨繼續(xù)攪拌，然后加入石墨攪拌，最后加入丁苯橡膠或丁苯橡膠和水性膠乳液攪拌成漿料。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池及其制備方法，適用于中大型容量的鋰離子電池。它是將磷酸鐵鋰材料和導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等混合而成正極漿料；將石墨和導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等混合而成負(fù)極漿料。再將正極漿料涂敷在鋁箔上制成正極片，負(fù)極漿料涂敷在銅箔上制成負(fù)極片。然后將正負(fù)極片加入特制隔膜卷成圓柱形卷芯。然后將卷芯與塑料殼體、端蓋、上極柱、下極柱、內(nèi)墊片、外墊片和固定螺母進(jìn)行裝配，最后注液化成而制成成品電池。本發(fā)明涉及的一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池及其制備方法，具有裝配方便、生產(chǎn)效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)；使用的特制隔膜能夠提高電池的耐短路、耐針刺、抗沖擊、抗擠壓能力等安全性能。
文檔編號(hào)H01M2/12GK102956848SQ20121043788
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者徐建貞, 朱玉法, 柳艾美, 孟慶帥 申請(qǐng)人:山東天陽(yáng)新能源有限公司