專利名稱：聚合物電池的油、水體系復(fù)合制片工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚合物電池的油、水體系復(fù)合制片工藝。
背景技術(shù)：
目前鋰電池技術(shù)在國(guó)內(nèi)、外正處蓬勃發(fā)展的階段，鋰電池新技術(shù)的研發(fā)也在世界各國(guó)緊鑼密鼓的進(jìn)行著，但由于國(guó)內(nèi)的技術(shù)和國(guó)外的差距還是有很大的差別，從電池的原材料、以及電池的設(shè)備大部分還是依靠進(jìn)口 .鋰電池在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)有多種形式，如鋼殼、 鋁殼、塑殼、鋁塑復(fù)合膜的軟包電池等層出不窮，而在使用的領(lǐng)域里也發(fā)揮著不同作用，鋰電池的主要結(jié)構(gòu)有幾大部分組成；正極電池的核心，活性物質(zhì)，參與電極反應(yīng)，正極是含鋰的過(guò)渡金屬氧化物，如LiMn204。;LiFeP04 ；LiC002等；負(fù)極電池的核心，活性物質(zhì)，參與電極反應(yīng)，負(fù)極是碳素材料，如石墨、人造石墨、天然石墨、復(fù)合石墨等；電解液決定電池性能的重要部份，電解液主要是一些有機(jī)物液體，比如PC (碳酸丙烯酯)，EC (碳酸乙烯酯)， DMC (碳酸二甲酯)，DEC (碳酸二乙酯)，EMC (碳酸甲乙酯)等，當(dāng)然還有其他的一些添加劑， 無(wú)機(jī)鹽LiPF6等；隔膜主要以PP、PE等材質(zhì)，制成帶有微孔的薄膜，隔離在正負(fù)極之間來(lái)防止正負(fù)極的直接短路；外殼主要用來(lái)密封和保護(hù)電芯的，通常有鋼殼、鋁殼、塑殼、鋁塑復(fù)合膜等。通常制作鋰電池有油系和水系兩種體系；一、水系制片特點(diǎn)1、環(huán)保AL系列是水系分散體，在制作成電極涂料時(shí)，沒(méi)有必要使用有機(jī)溶媒。電極在進(jìn)行涂布和干燥時(shí)，不發(fā)生有機(jī)溶媒的揮發(fā)，所以不需要配備有機(jī)溶媒回收裝置；2、粘合性良好AL系列是苯乙烯· 丁二烯系橡膠微粒子的分散體，少量使用即可顯示良好的粘合性能；顯示活物質(zhì)之間，或與基材之間的良好的粘合性。3、高柔軟性電極AL系列為苯乙烯· 丁二烯系橡膠，可生產(chǎn)柔軟性高的電極，耐折裂性能良好，可對(duì)提高能量密度作出貢獻(xiàn)。水系制片在拌料過(guò)程中用來(lái)稀釋的只是蒸餾水或去離子水，涂布等過(guò)程中無(wú)需要控制環(huán)境濕度就能完美的將漿料粘附在基材上。缺點(diǎn)用此粘合劑制做出的極片不能制作出高端聚合物電池，因?yàn)檫@種粘合劑不能與油系中的粘結(jié)劑(PVDF)相容。二、油系制片的特點(diǎn)油系所用的粘合劑主要是以PVDF(聚偏氟乙烯)為主，用來(lái)稀釋PVDF的容液為 NMP ；1、粘結(jié)性對(duì)環(huán)境要求非常嚴(yán)格，一般在配料、攪拌、涂布等工藝下要求環(huán)境濕度在20% -30%左右，否則當(dāng)PVDF吸收空氣中的水分時(shí)粘度會(huì)大大降低，甚至無(wú)法將活性物質(zhì)粘結(jié)到基材上去，特別在夏季或梅雨季節(jié)很難制成鋰電池，即使能生產(chǎn)也要付出巨大的能耗和生產(chǎn)成本，同時(shí)也會(huì)直接影響電池的質(zhì)量。優(yōu)點(diǎn)任性好，工藝成熟，壓實(shí)密度高、用油系體系制成的極片可以生產(chǎn)出聚合物固態(tài)電池。鋰聚合物電池(Li-polymer，又稱高分子鋰電池)，它也是鋰離子電池的一種，但是與液鋰電池(Li-ion)相比具有能量密度高、更小型化、超薄化、輕量化，以及高安全性等多種明顯優(yōu)勢(shì)，是一種新型電池。在形狀上，鋰聚合物電池具有超薄化特征，可以配合各種產(chǎn)品的需要，制作成任何形狀與容量的電池。該類電池可以達(dá)到的最小厚度可達(dá)0. 5mm。它的標(biāo)稱電壓3. 2-3. 6V，沒(méi)有記憶效應(yīng)。根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同，鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池 (lithium ion battery，簡(jiǎn)稱為 LIB)和聚合物鋰離子電池(polymer lithiumion battery, 簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)IP)兩大類。聚合物鋰離子電池所用的正負(fù)極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的，電池的工作原理也基本一致。它們的主要區(qū)別在于電解質(zhì)的不同，鋰離子電池使用的是液體電解質(zhì)，而聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來(lái)代替，這種聚合物可以是“干態(tài)”的，也可以是“膠態(tài)”的，目前大部分采用聚合物膠體電解質(zhì)。由于用固體電解質(zhì)代替了液體電解質(zhì)，與液態(tài)鋰離子電池相比，聚合物鋰離子電池具有可薄形化、任意面積化與任意形狀化等優(yōu)點(diǎn)，也不會(huì)產(chǎn)生漏液與燃燒爆炸等安全上的問(wèn)題，因此可以用鋁塑復(fù)合薄膜制造電池外殼，從而可以提高整個(gè)電池的比容量；聚合物鋰離子電池還可以采用高分子作正極材料，其質(zhì)量比能量將會(huì)比目前的液態(tài)鋰離子電池提高50 %以上。此外，聚合物鋰離子電池在工作電壓、充放電循環(huán)壽命等方面都比液態(tài)鋰離子電池有所提高?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，聚合物鋰離子電池被譽(yù)為下一代鋰離子電池。然而就是上面所說(shuō)的水系、油系制成的極片兩者存在著優(yōu)缺點(diǎn)無(wú)法滿足制成聚合物鋰離子電池，使得在國(guó)內(nèi)到目前為止還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出真正的聚合物電池，造成了中國(guó)電池行業(yè)遲遲不前。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種即解決了活性物質(zhì)與基材的牢固粘結(jié)， 又能在活性物質(zhì)的表面形成聚合物凝膠，大大降低了電池的內(nèi)阻，使其成為高端鋰離子聚合物電池的聚合物電池的油、水體系復(fù)合制片工藝。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，聚合物電池的油、水體系復(fù)合制片工藝，其特征在于包括水系制片工藝和油系制片工藝，所述水系制片工藝為，1、配制正極水配料由正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑及導(dǎo)電劑構(gòu)成，其比例為，正極活性物質(zhì)粘結(jié)劑導(dǎo)電劑=89 5 6，按以上比例配制漿料，用去離子水將漿料的粘稠度調(diào)整為6000cps ；2、正極涂布正極涂布的基材為15um厚的鋁箔，將基材放置于涂布機(jī)中，用配制好的正極水系配料進(jìn)行涂布，溫度分為5段控制，分別為一段60C°，二段80C°，三段80C°，四段80C°，五段60C°，涂布厚度為總單面面密度的50%，精度士 2um，第一面涂布結(jié)束，按前面相同的工藝涂覆第二面，雙面涂覆完畢，放于真空儲(chǔ)存箱儲(chǔ)存待用；3、配制負(fù)極水系配料由石墨、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑構(gòu)成，其比例為，石墨粘結(jié)劑導(dǎo)電劑=95 4 1，按以上比例配制漿料，用去離子水將漿料的粘稠度調(diào)整為4000cps ；4、負(fù)極涂布負(fù)極涂布的基材為12um厚的銅箔，將基材放置于涂布機(jī)中，用配制好的負(fù)極水系配料進(jìn)行涂布，溫度分為5段控制，分別為一段60C°，二段80C°，三段80C°，四段 80C°，五段60C°，涂布厚度為總單面面密度的50%，精度士 2um，第一面涂布結(jié)束，按前面相同的工藝涂覆第二面，雙面涂覆完畢，大卷用90C。恒溫烘干放于真空儲(chǔ)存箱儲(chǔ)存待用；所述油系制片工藝為，1、配制正極油系配料由正極活性物質(zhì)、聚偏氟乙烯及導(dǎo)電劑構(gòu)成，其比例為，正極活性物質(zhì)聚偏氟乙烯導(dǎo)電劑=90 5 5，按以上比例配制漿料，用N-甲基吡咯烷酮(NMP)將漿料的粘稠度調(diào)整為6000cps ；2、正極涂布將第一次水系涂覆好的正極極片放置于涂布機(jī)中，用配制好的正極油系配料進(jìn)行涂布，溫度分為5段控制，分別為一段90C°，二段110C°，三段110C°，四段110C°，五段 90C°，涂布厚度為總單面面密度的50%，精度士 2um，第一面涂布結(jié)束，按前面相同的工藝
涂覆第二面。3、配制負(fù)極油系配料由石墨、聚偏氟乙烯、導(dǎo)電劑構(gòu)成，其比例為，石墨聚偏氟乙烯導(dǎo)電劑= 95 4 1，按以上比例配制漿料，用N-甲基吡咯烷酮(NMP)將漿料的粘稠度調(diào)整為 4000cps ；4、負(fù)極涂布將第一次水系涂覆好的負(fù)極極片放置于涂布機(jī)中，用配制好的負(fù)極油系配料進(jìn)行涂布，溫度分為5段控制，分別為一段90C°，二段110C°，三段110C°，四段110C°，五段 90C°，涂布厚度為總單面面密度的50%，精度士 2um，第一面涂布結(jié)束，按前面相同的工藝
涂覆第二面；最終將油系制片工藝和水系制片工藝制好的水、油復(fù)合正、負(fù)極片制成聚合物電芯，注入聚合物專用電解液，固化后便可制造出聚合物電池。本發(fā)明的有益效果是1、無(wú)液體漏出；2、在充放電過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生大量的易燃易爆氣體無(wú)氣脹出現(xiàn)；3、槍彈穿刺不燃燒、不爆炸；4、高空跌落不短路；5、在正負(fù)極片中形成的凝膠體使得正負(fù)極片成為一個(gè)整體，便于電子遷移的速度；6、使用壽命長(zhǎng)，循環(huán)次數(shù)在1500-2000次左右；
7、由于電解質(zhì)是固態(tài)或凝膠狀在耐高低溫方面也優(yōu)勢(shì)與其他液態(tài)鋰電池。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。聚合物電池的油、水體系復(fù)合制片工藝，包括水系制片工藝和油系制片工藝，水系制片工藝為，1、配制正極水配料由正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑及導(dǎo)電劑構(gòu)成，其比例為，正極活性物質(zhì)粘結(jié)劑導(dǎo)電劑=89 5 6，按以上比例配制漿料，用去離子水將漿料的粘稠度調(diào)整為6000cpS;3、正極涂布正極涂布的基材為15um厚的鋁箔，將基材放置于涂布機(jī)中，用配制好的正極水系配料進(jìn)行涂布，溫度分為5段控制，分別為一段60C°，二段80C°，三段80C°，四段 80C°，五段60C°，涂布厚度為總單面面密度的50%，精度士 2um，第一面涂布結(jié)束，按前面相同的工藝涂覆第二面，雙面涂覆完畢，放于真空儲(chǔ)存箱儲(chǔ)存待用；3、配制負(fù)極水系配料由石墨、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑構(gòu)成，其比例為，石墨粘結(jié)劑導(dǎo)電劑=95 4 1，按以上比例配制漿料，用去離子水將漿料的粘稠度調(diào)整為4000cps ；5、負(fù)極涂布負(fù)極涂布的基材為12um厚的銅箔，將基材放置于涂布機(jī)中，用配制好的負(fù)極水系配料進(jìn)行涂布，溫度分為5段控制，分別為一段60C°，二段80C°，三段80C°，四段 80C°，五段60C°，涂布厚度為總單面面密度的50%，精度士 2um，第一面涂布結(jié)束，按前面相同的工藝涂覆第二面，雙面涂覆完畢，大卷用90C°恒溫烘干放于真空儲(chǔ)存箱儲(chǔ)存待用；油系制片工藝為，3、配制正極油系配料由正極活性物質(zhì)、聚偏氟乙烯及導(dǎo)電劑構(gòu)成，其比例為，正極活性物質(zhì)聚偏氟乙烯導(dǎo)電劑=90 5 5，按以上比例配制漿料，用NMP將漿料的粘稠度調(diào)整為6000cps ；4、正極涂布將第一次水系涂覆好的正極極片放置于涂布機(jī)中，用配制好的正極油系配料進(jìn)行涂布，溫度分為5段控制，分別為一段90C°，二段110C°，三段110C°，四段110C°，五段 90C°，涂布厚度為總單面面密度的50%，精度士 2um，第一面涂布結(jié)束，按前面相同的工藝
涂覆第二面。3、配制負(fù)極油系配料由石墨、聚偏氟乙烯、導(dǎo)電劑構(gòu)成，其比例為，石墨聚偏氟乙烯導(dǎo)電劑= 95 4 1，按以上比例配制漿料，用NMP將漿料的粘稠度調(diào)整為4000cps;4、負(fù)極涂布將第一次水系涂覆好的負(fù)極極片放置于涂布機(jī)中，用配制好的負(fù)極油系配料進(jìn)行涂布，溫度分為5段控制，分別為一段90C°，二段110C°，三段110C°，四段110C°，五段 90C°，涂布厚度為總單面面密度的50%，精度士2um，第一面涂布結(jié)束，按前面相同的工藝涂覆第二面；最終將油系制片工藝和水系制片工藝制好的水、油復(fù)合正、負(fù)極片制成聚合物電芯，注入聚合物專用電解液，固化后便可制造出聚合物電池。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.聚合物電池的油、水體系復(fù)合制片工藝，其特征在于包括水系制片工藝和油系制片工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物電池的油、水體系復(fù)合制片工藝，其特征在于所述水系制片工藝為，a、配制正極水配料由正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑及導(dǎo)電劑構(gòu)成，其比例為，正極活性物質(zhì)粘結(jié)劑導(dǎo)電劑= 89 5 6，按以上比例配制漿料，用去離子水將漿料的粘稠度調(diào)整為6000cpS;b、正極涂布正極涂布的基材為15um厚的鋁箔，將基材放置于涂布機(jī)中，用配制好的正極水系配料進(jìn)行涂布，溫度分為5段控制，分別為一段60C°，二段80C°，三段80C°，四段80C°，五段60C°，涂布厚度為總單面面密度的50%，精度士2um，第一面涂布結(jié)束，按前面相同的工藝涂覆第二面，雙面涂覆完畢，放于真空儲(chǔ)存箱儲(chǔ)存待用；c、配制負(fù)極水系配料由石墨、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑構(gòu)成，其比例為，石墨粘結(jié)劑導(dǎo)電劑=95 4 1，按以上比例配制漿料，用去離子水將漿料的粘稠度調(diào)整為4000cps ；d、負(fù)極涂布負(fù)極涂布的基材為12um厚的銅箔，將基材放置于涂布機(jī)中，用配制好的負(fù)極水系配料進(jìn)行涂布，溫度分為5段控制，分別為一段60C°，二段80C°，三段80C°，四段80C°，五段60C°，涂布厚度為總單面面密度的50%，精度士2um，第一面涂布結(jié)束，按前面相同的工藝涂覆第二面，雙面涂覆完畢，大卷用90C。恒溫烘干放于真空儲(chǔ)存箱儲(chǔ)存待用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物電池的油、水體系復(fù)合制片工藝，其特征在于所述油系制片工藝為，a、配制正極油系配料由正極活性物質(zhì)、聚偏氟乙烯及導(dǎo)電劑構(gòu)成，其比例為，正極活性物質(zhì)聚偏氟乙烯 導(dǎo)電劑=90 5 5，按以上比例配制漿料，用N-甲基吡咯烷酮將漿料的粘稠度調(diào)整為 6000cps ；b、正極涂布將第一次水系涂覆好的正極極片放置于涂布機(jī)中，用配制好的正極油系配料進(jìn)行涂布，溫度分為5段控制，分別為一段90C°，二段110C°，三段110C°，四段110C°，五段 90C°，涂布厚度為總單面面密度的50%，精度士 2um，第一面涂布結(jié)束，按前面相同的工藝涂覆第二面。C、配制負(fù)極油系配料由石墨、聚偏氟乙烯、導(dǎo)電劑構(gòu)成，其比例為，石墨聚偏氟乙烯導(dǎo)電劑= 95 4 1，按以上比例配制漿料，用N-甲基吡咯烷酮將漿料的粘稠度調(diào)整為4000cps;d、負(fù)極涂布將第一次水系涂覆好的負(fù)極極片放置于涂布機(jī)中，用配制好的負(fù)極油系配料進(jìn)行涂布，溫度分為5段控制，分別為一段90C°，二段110C°，三段110C°，四段110C°，五段 90C°，涂布厚度為總單面面密度的50%，精度士 2um，第一面涂布結(jié)束，按前面相同的工藝涂覆第二面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的聚合物電池的油、水體系復(fù)合制片工藝，其特征在于將油系制片工藝和水系制片工藝制好的水、油復(fù)合正、負(fù)極片制成聚合物電芯，注入聚合物專用電解液，固化后便可制造出聚合物電池。
全文摘要
本發(fā)明提供一種聚合物電池的油、水體系復(fù)合制片工藝，涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于包括水系制片工藝和油系制片工藝，將油系制片工藝和水系制片工藝制好的水、油復(fù)合正、負(fù)極片制成聚合物電芯，注入聚合物專用電解液，固化后便可制造出聚合物電池。本發(fā)明既解決了活性物質(zhì)與基材的牢固粘結(jié)，又能在活性物質(zhì)的表面形成聚合物凝膠，大大降低了電池的內(nèi)阻，使其成為高端鋰離子聚合物電池，本發(fā)明給國(guó)內(nèi)電池行業(yè)提升了一個(gè)新的臺(tái)階，打破世界電池保守技術(shù)。
文檔編號(hào)H01M10/058GK102315426SQ20111025561
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者李學(xué)智, 李明 申請(qǐng)人:李學(xué)智, 李明