一種含厚極片的扣式鋰離子電池的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種含厚極片的扣式鋰離子電池的制備方法，包括：(1)通過漿料拉片機(jī)把正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合而成的漿料粘附于帶狀金屬集流體上，經(jīng)過干燥、壓實(shí)得正極片；或通過粉末壓片機(jī)把漿料干燥、研磨后的粉末壓附于金屬集流體上，干燥后得正極片。(2)通過漿料拉片機(jī)把負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合而成的漿料粘附于帶狀金屬集流體上，經(jīng)過干燥、壓實(shí)得負(fù)極片。(3)將正極片、負(fù)極片、多孔隔膜、以及由非水有機(jī)溶劑和導(dǎo)電鹽組成的電解液，經(jīng)過正負(fù)極片在電液中潤濕、組裝、封口等過程而形成含厚極片的扣式鋰離子電池。本發(fā)明所制備的含厚極片的扣式鋰離子電池，采用簡單方便、無尺寸限制、制作工藝簡單、經(jīng)濟(jì)。
【專利說明】一種含厚極片的扣式鋰離子電池的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，涉及一種含厚極片的扣式鋰離子電池的制備方法，尤其涉及一種含厚極片的扣式鋰離子電池的正極片制備、負(fù)極片制備和電池組裝等。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池具有開路電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長、安全性能好、自放電小、而且其質(zhì)量輕、體積小，更能滿足現(xiàn)代社會用電設(shè)備的小型化和輕量化的要求，在很多便攜式用電器中，對具有容量高、安全性好、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)的鋰離子電池也有很大的需求，因此鋰離子被廣泛應(yīng)用已是大勢所趨。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，軟包、鋼殼、鋁殼鋰離子電池受到一定的尺寸限制，而扣式鋰離子電池可以彌補(bǔ)因尺寸限制而無法在一些小型電器上使用的不足，且扣式鋰離子電池可以充放電，可以替代鋅氧化銀、堿性鋅二氧化錳和鋰二氧化錳等只能一次性的扣式電池，使扣式鋰離子電池在光動能石英手表、機(jī)械能石英手表、IT產(chǎn)業(yè)的支撐電源領(lǐng)域?qū)V泛應(yīng)用。
[0004]對于扣式鋰離子電池來講，現(xiàn)在的大部分扣式鋰離子電池的電池采用卷繞或疊片或旋片，目前的許多方法對應(yīng)大尺寸的電池，而對于尺寸特別小的電池難以實(shí)現(xiàn)，即使實(shí)現(xiàn)，但成本很高，不經(jīng)濟(jì)。因此，制作一種可以滿足尺寸很小的扣式鋰離子電池的極片尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種含厚極片的扣式鋰離子電池的制備方法，包括:(1)通過漿料拉片機(jī)把正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合而成的漿料粘附于帶狀金屬集流體上，經(jīng)過干燥、壓實(shí)得到正極片；或通過粉末壓片機(jī)把漿料干燥、研磨后的粉末壓附于金屬集流體上，干燥后得到正極片。(2)通過漿料拉片機(jī)把負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合而成的漿料粘附于帶狀金屬集流體上，經(jīng)過干燥、壓實(shí)得到負(fù)極片。(3)將正極片、負(fù)極片、多孔隔膜、以及由非水有機(jī)溶劑和導(dǎo)電鹽組成的電解液，經(jīng)過正負(fù)極片在電液中潤濕、組裝、封口等過程而形成含厚極片的扣式鋰離子電池。
[0006]優(yōu)選的，所述正極片和負(fù)極片的厚度為0.18mm-2mm。
[0007]具體來說，包括兩種制備方法。
[0008]1.漿料拉片法制備極片。將正(負(fù))極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑分別在真空干燥箱中干燥一定時間后，根據(jù)三者的配比稱量，將正負(fù)極極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑通過超聲波粉碎、高能球磨、常溫常壓攪拌、真空攪拌等中的一種方法混合均勻，同時把粘結(jié)劑溶解在相關(guān)溶劑中。當(dāng)粘結(jié)劑完全溶解后加入分散好的活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑的混合物，采用真空下攪拌使之分散均勻，即得到漿料。把鋁網(wǎng)、銅網(wǎng)、泡沫鎳等正(負(fù))集流體分浸泡于制備好的漿料中，浸泡過的集流體通過拉片機(jī)后得到厚度均勻的附有漿料的片，干燥后分切成合適尺寸并輥壓或液壓，即可得到厚度0.18mm-2mm的極片。
[0009]2.粉末壓片法制備極片。漿料拉片法制備極片。將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑分別在真空干燥箱中干燥一定時間后，根據(jù)三者的配比稱量，將正極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑通過超聲波粉碎、高能球磨、常溫常壓攪拌、真空攪拌等中的一種方法混合均勻，同時把粘結(jié)劑溶解在相關(guān)溶劑中。當(dāng)粘結(jié)劑完全溶解后加入分散好的活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑的混合物，采用真空下攪拌使之分散均勻，即得到漿料。把漿料在一定溫度下干燥出去完全除去溶齊U，再將其粉碎、過篩得到粉末。將粉末在真空干燥箱中干燥一定時間后根據(jù)厚度和尺寸大小稱量一定的粉末，將粉末加入已經(jīng)放入正極集流體(鋁網(wǎng)或帶孔鋁箔或帶孔鋁片)或負(fù)極集流體(銅網(wǎng)或帶孔銅箔或泡沫鎳)的壓片機(jī)中，施加一定壓力即可得到即可得到厚度
0.18mm-2mm 的極片。
[0010]優(yōu)選的，所述正極金屬集流體采用鋁網(wǎng)、鋁箔、帶孔鋁箔、帶孔鋁片等一種。
[0011]優(yōu)選的，所述負(fù)極金屬集流體采泡沫鎳、銅箔、銅網(wǎng)、帶孔銅箔等一種。
[0012]優(yōu)選的，所述導(dǎo)電劑采用炭黑、乙炔黑、導(dǎo)電石墨、碳納米管等一種或者幾種混合物，以及本行業(yè)相關(guān)所熟悉的導(dǎo)電劑。
[0013]優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑采用聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、丁苯橡膠等一種或幾種混合物，以及本行業(yè)相關(guān)所熟悉的高分子化合物。
[0014]優(yōu)選的，多孔隔膜采用聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜和聚丙烯多孔膜的復(fù)合膜、玻璃纖維膜等一種，以及本行業(yè)專業(yè)人員所熟悉的多孔膜。
[0015]優(yōu)選的，非水溶劑采用碳酸乙烯脂、碳酸丙烯脂、碳酸二乙脂、碳酸二甲脂、二甲基乙烷等一種或者混合物，以及本行業(yè)相關(guān)專業(yè)所熟悉的溶劑。
[0016]優(yōu)選的，所述導(dǎo)電鹽采用高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰和、氟砷酸鋰等一種，以及本行業(yè)相關(guān)專業(yè)所熟悉的導(dǎo)電鋰鹽。
[0017]本發(fā)明的一種含厚極片的扣式鋰離子電池的制備方法中用簡單、經(jīng)濟(jì)的方法制備厚的極片，然后將單片正負(fù)極片分置于隔膜兩側(cè)即可得到電芯，跟卷繞或疊片或旋片制備的電芯相比，沒有尺寸限制、制作工藝簡單、經(jīng)濟(jì)。其中，值得注意的是:對于極片制作中，輥壓和液壓的壓力控制是關(guān)鍵點(diǎn)，壓力過大把料壓的太實(shí)使電液很難潤濕和鋰離子傳輸不易，從而影響電池性能；而壓力太小會使活性物質(zhì)量少，同時極片在電解液潤濕后容易散架，且不能充分利用電池殼空間，導(dǎo)致電池容量低。極片潤濕時間和程度決定其活性物質(zhì)發(fā)揮，對于電池的組裝過程決定其合格率、效率、機(jī)械化程度等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明I LIR2025剖面示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明2 LIR0732 (直徑7.8mm，高度3.5mm)剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0021]實(shí)施例1
將負(fù)極活性物質(zhì)石墨、導(dǎo)電劑Super-P、分散劑羧甲基纖維素鈉(CMC)在120°C真空干燥3小時，稱量石墨470g、Super-P 10g、CMC 1gdf CMC溶解在去離子水中，同時將石墨和Super-P在真空攪拌機(jī)分散,待CMC完全溶解后加入已經(jīng)分散好的石墨和Super-P混合物并真空下攪拌3h，隨后加入粘結(jié)劑丁苯橡膠(SBR)20g (固含量為50%)分散Ih即可得到漿料。將集流體發(fā)泡鎳浸泡在漿料中并通過拉片機(jī)，隨后100°c鼓風(fēng)干燥箱中干燥，干燥后輥壓制備出厚度為0.5mm、lmm、l.4mm>1.5mm>2mm的負(fù)極片。
[0022]實(shí)施例2
將正極活性物質(zhì)鈷酸鋰(LiCo02)、導(dǎo)電劑Super-P、粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)在120°C真空干燥3小時，稱量LiCoO2 400g、Super-P 50g、PVDF 50g。將聚偏氟乙烯(PVDF)溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，同時將LiCoOjP Super-P在真空攪拌機(jī)分散，PVDF完全溶解后加入已經(jīng)分散好的LiCoOi^P Super-P混合物并真空攪拌機(jī)分散均勻。將衆(zhòng)料在110°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥，干燥后研磨過325目篩。將過篩粉末110°C真空下干燥3小時后稱量一定量放入已加入鋁網(wǎng)的粉末壓片模具中，通過粉末壓片機(jī)加壓到15MPa，制備出厚度制備出厚度為 0.5mm、1mm、1.4mm、1.5mm>2mm 的正極片。
[0023]實(shí)施例3
將實(shí)施例1中制備的厚度為0.5mm、lmm、l.4mm負(fù)極片切為Φ 16mm的圓片，厚度為
1.5mm負(fù)極片切為Φ5ι?πι的圓片，厚度為2mm負(fù)極片切為Φ 19mm的圓片。實(shí)施例2中制備的厚度為0.5mm、lmm、l.4mm正極片切為Φ15ι?πι的圓片，厚度為1.5mm正極片切為Φ5.7mm的圓片，厚度為2mm正極片切為Φ 18mm的圓片。將正負(fù)極片其在90°C真空下干燥16h后放入露點(diǎn)小于_30 °C手套箱中，把正負(fù)極片和多孔隔膜分別在電解液中浸泡，當(dāng)完全潤濕后將厚度相同的正負(fù)極片分別組裝為LIR2016、LIR2025、LIR2032、LIR0732、LIR2450扣式電池，其中采用PP/PE/PP復(fù)合多孔隔膜，I mol/LLiPF6的碳酸乙烯脂(EC)和二甲氧基乙烷(DME)混合電解液，其中EC與DME的質(zhì)量比為1:1。
[0024]具體來說，含厚極片的扣式鋰離子電池組裝過程如圖1所示:先將正負(fù)極片在電解液中潤濕，然后將負(fù)極片I放入負(fù)極殼4中，隨后放入多孔隔膜2后放上正極片3 (為了防止短路，可放多層隔膜)，再套上正極殼6，最后通過封口使正極片3、負(fù)極片1、多孔隔膜2緊密接觸，同時正極殼6擠壓密封圈5，使密封圈5、正極殼6、負(fù)極殼4緊密結(jié)合。
[0025]另一種方法，如圖2所示:先將正負(fù)極片在電解液中潤濕，將多孔隔膜2放入支撐墊5中，然后放入正極片3，隨后放入正極殼6。再將負(fù)極片I放置于負(fù)極殼4中，隨后放入到正極殼6中的支撐墊5上，通過封口使正極片3、負(fù)極片1、多孔隔膜2緊密接觸，同時正極殼6擠壓密封圈5，使密封圈5、正極殼6、負(fù)極殼4緊密結(jié)合。
[0026]實(shí)施例4
對實(shí)例3中組裝的LIR2016、LIR2025、LIR2032、LIR2450扣式電池測量容量，分別采0.2C5用恒流恒壓充電和恒流放電來測放電容量，充電截止電壓為4.2V，放電截止電壓
3.0V，與電芯采用卷繞電池比較，數(shù)據(jù)如表1表示。
[0027]表1
【權(quán)利要求】
1.一種含厚極片的扣式鋰離子電池的制備方法，其特征在于，包括以下幾個步驟: (1):通過漿料拉片機(jī)把正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合而成的漿料粘附于帶狀金屬集流體上，經(jīng)過干燥、壓實(shí)得到正極片；或通過粉末壓片機(jī)把漿料干燥、研磨后的粉末壓附于金屬集流體上，干燥后得到正極片； (2):通過漿料拉片機(jī)把負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合而成的漿料粘附于帶狀金屬集流體上，經(jīng)過干燥、壓實(shí)得到負(fù)極片； (3):將得到的正極片、負(fù)極片、多孔隔膜、以及由非水有機(jī)溶劑和導(dǎo)電鹽組成的電解液，經(jīng)過正負(fù)極片在電液中潤濕、組裝、封口等過程而形成含厚極片的扣式鋰離子電池。
2.一種如權(quán)利要求1所述的扣式鋰離子電池的制備方法，其特征在于，所述正極片和負(fù)極片的厚度為0.18mm-2mm。
3.如權(quán)利要求1所述的扣式鋰離子電池的制備方法，其特征在于，所述正極金屬集流體采用鋁網(wǎng)、鋁箔、帶孔鋁箔、帶孔鋁片中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的扣式鋰離子電池的制備方法，其特征在于，所述負(fù)極金屬集流體采泡沫鎳、銅箔、銅網(wǎng)、帶孔銅箔中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的扣式鋰離子電池的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電劑采用炭黑、乙炔黑、導(dǎo)電石墨、碳納米管中的一種或幾種混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的扣式鋰離子電池的制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑采用聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、丁苯橡膠中的一種或幾種混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的扣式鋰離子電池的制備方法，其特征在于，所述多孔隔膜采用聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜和聚丙烯多孔膜的復(fù)合膜、玻璃纖維膜中的一種或幾種。
8.如權(quán)利要求1所述的扣式鋰離子電池的制備方法，其特征在于，非水溶劑采用碳酸乙烯脂、碳酸丙烯脂、碳酸二乙脂、碳酸二甲脂、二甲基乙烷中的一種或者幾種混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的扣式鋰離子電池的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電鹽采用高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰和、氟砷酸鋰中的一種或者幾種。
【文檔編號】H01M10/0525GK104037447SQ201410202623
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】薛建軍, 劉傳永, 崔燕, 鄺子朋, 尹鴻章 申請人:廣州鵬輝能源科技股份有限公司