本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種防水型鋰保護(hù)電極的密封粘接方法。

背景技術(shù)：
防水型鋰保護(hù)電極技術(shù)是近年來(lái)化學(xué)電源領(lǐng)域中的又一次創(chuàng)新性突破，它將金屬鋰電池可以應(yīng)用的電解液環(huán)境從非水溶液體系拓展到了水溶液體系，充分發(fā)揮了金屬鋰負(fù)極在水溶液中的能量?jī)?yōu)勢(shì)，防水型鋰保護(hù)電極技術(shù)制作的電池能量密度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)電極技術(shù)制作的電池能量密度，將被廣泛作為水中裝置用電源。防水型鋰保護(hù)電極的密封技術(shù)非常重要，它將直接關(guān)系到防水型鋰保護(hù)電極在水溶液中工作的可靠性，封裝處一旦出現(xiàn)開(kāi)裂或滲漏，電極將很快失效。經(jīng)過(guò)檢索發(fā)現(xiàn)專利號(hào)為200680037611.7，公開(kāi)號(hào)為CN101313426A，名稱為：用于被保護(hù)的活性金屬陽(yáng)極的適應(yīng)性密封結(jié)構(gòu)的發(fā)明專利，其說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)了玻璃陶瓷防水膜與低密度聚乙烯(LDPE)為熱熔層的鋁塑復(fù)合膜的密封粘接方法。從該專利介紹的密封粘接效果來(lái)看比較理想，但不足之處在于，這種以LDPE為熱熔層的鋁塑復(fù)合膜成本較高，并且采用LDPE為熱熔層的鋁塑復(fù)合膜作為鋰電極的封裝材料時(shí)，極耳的引出端需要單獨(dú)開(kāi)發(fā)一種以聚乙烯(PE)包裹的金屬集流條進(jìn)行密封引出，因此會(huì)進(jìn)一步增加后續(xù)操作工序的復(fù)雜程度

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種成本低廉、制作簡(jiǎn)單，并且粘接密封效果好的防水型鋰保護(hù)電極的密封粘接方法。本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：防水型鋰保護(hù)電極的密封粘接方法，其特點(diǎn)是：包括以下制備步驟：步驟1.清洗100-300微米厚玻璃陶瓷膜，烘干后，在玻璃陶瓷膜一面的整面粘貼聚酰亞胺膠帶，另一面沿中心位置粘貼聚酰亞胺膠帶，四周均露出1-2mm寬的玻璃陶瓷膜裸面；步驟2.采用直流磁控濺射方法在步驟⑴中玻璃陶瓷膜裸面預(yù)鍍一層0.5-2微米厚的抗有機(jī)電解液腐蝕的金屬鍍層；步驟3.選用去離子水作為溶劑，溶劑中溶有0.8-2g/L的NaF、4-6g/L的CrO3和0.8-2g/L的K2Cr2O7作為表面處理液；將預(yù)鍍有步驟⑵中金屬鍍層的玻璃陶瓷膜在表面處理液中浸泡3-5分鐘取出，洗凈玻璃陶瓷膜上的表面處理液后，揭掉玻璃陶瓷膜兩面粘貼的聚酰亞胺膠帶，用丙酮擦去殘膠，烘干后，所述玻璃陶瓷膜裸面上形成金屬鍍層邊框；步驟4.在120-150微米厚的PP-鋁塑復(fù)合膜上制出PP-鋁塑復(fù)合膜方框；步驟5.在40-70微米厚PP層上制出方圈作為熱熔膠方圈；步驟6.將熱熔膠方圈置于PP-鋁塑復(fù)合膜方框的PP面和玻璃陶瓷膜上的金屬鍍層邊框之間，用熱壓機(jī)在150-180℃進(jìn)行1-15N/cm2壓力的熱壓，將玻璃陶瓷膜、熱熔膠方圈和PP-鋁塑復(fù)合膜壓制在一起，構(gòu)成密封粘接片；步驟7.用壓機(jī)將部分帶膠極耳冷壓在金屬鋰上，金屬鋰置于兩片密封粘接片之間，露出帶膠極耳的另一端作為極耳引出端，PP熱熔膠作為密封粘接劑，用手動(dòng)熱壓封口機(jī)150-180℃進(jìn)行50-80N/cm2壓力的熱壓，將兩片密封粘接片的邊緣和靠近極耳引出端的帶膠極耳密閉封裝成一體構(gòu)成密封腔室；用注射器將有機(jī)電解液注入置有金屬鋰的密封腔室中，再對(duì)密封腔室進(jìn)行抽真空熱封后，即完成防水型鋰保護(hù)電極的密封粘接過(guò)程。本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施：所述玻璃陶瓷膜為L(zhǎng)AGP或LATP玻璃陶瓷膜。所述金屬鍍層為T(mén)i金屬鍍層、Mo金屬鍍層或Ni金屬鍍層。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：1、本發(fā)明選用商品化帶膠金屬極耳，不用對(duì)引出極耳進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)加工，不僅制出的防水型鋰保護(hù)電極具有很好的防水密封效果，而且簡(jiǎn)化了極耳的密封引出工藝，降低了成本。2、本發(fā)明采用廉價(jià)商品化的PP-鋁塑復(fù)合膜，進(jìn)一步降低了成本。3、本發(fā)明通過(guò)在玻璃陶瓷膜需要粘接的部位通過(guò)直流磁控濺射的方法預(yù)鍍一層抗腐蝕的金屬鍍層，并且經(jīng)表面處理液中的浸泡，與鋁塑復(fù)合膜中的PP熱熔層通過(guò)熱熔膠作為粘接劑進(jìn)行密封粘接，提高了金屬鍍層的表面粘接活性來(lái)提高金屬鍍層與PP熱熔膠的粘接潤(rùn)濕性，有效提高了玻璃陶瓷膜與PP-鋁塑復(fù)合膜粘接的牢固性和密封性。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明制備的防水型鋰保護(hù)電極結(jié)構(gòu)主視示意圖；圖2是圖1的左視剖視示意圖；圖3是圖1中玻璃陶瓷膜與PP-鋁塑復(fù)合膜方框粘接構(gòu)成的密封粘接片結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中的PP-鋁塑復(fù)合膜方框結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖3中的熱熔膠方圈結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-極耳引出端，2-密封粘接劑，3-PP-鋁塑復(fù)合膜方框，4-金屬鋰，5-有機(jī)電解液，6-玻璃陶瓷膜，7-熱熔膠方圈，8-金屬鍍層邊框，9-密封粘接片。具體實(shí)施方式為能進(jìn)一步公開(kāi)本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，特例舉以下實(shí)例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明如下。防水型鋰保護(hù)電極的密封粘接方法，其特點(diǎn)是：包括以下制備步驟：步驟1.清洗100-300微米厚的LAGP或LATP玻璃陶瓷膜，烘干后，在玻璃陶瓷膜一面的整面粘貼聚酰亞胺膠帶，另一面沿中心位置粘貼聚酰亞胺膠帶，四周均露出1-2mm寬的玻璃陶瓷膜裸面；步驟2.采用直流磁控濺射方法在步驟⑴中玻璃陶瓷膜裸面預(yù)鍍一層0.5-2微米厚的抗有機(jī)電解液腐蝕的Ti金屬鍍層、Mo金屬鍍層或Ni金屬鍍層之一種；步驟3.選用去離子水作為溶劑，溶劑中溶有0.8-2g/L的NaF、4-6g/L的CrO3和0.8-2g/L的K2Cr2O7作為表面處理液；將預(yù)鍍有步驟⑵中金屬鍍層的玻璃陶瓷膜在表面處理液中浸泡3-5分鐘取出，洗凈玻璃陶瓷膜上的表面處理液后，揭掉玻璃陶瓷膜兩面粘貼的聚酰亞胺膠帶，用丙酮擦去殘膠，烘干后，所述玻璃陶瓷膜裸面上形成金屬鍍層邊框；步驟4.在120-150微米厚的PP-鋁塑復(fù)合膜上制出PP-鋁塑復(fù)合膜方框；步驟5.在40-70微米厚PP層上制出方圈作為熱熔膠方圈；步驟6.將熱熔膠方圈置于PP-鋁塑復(fù)合膜方框的PP面和玻璃陶瓷膜上的金屬鍍層邊框之間，用熱壓機(jī)在150-180℃進(jìn)行1-15N/cm2壓力的熱壓，將玻璃陶瓷膜、熱熔膠方圈和PP-鋁塑復(fù)合膜壓制在一起，構(gòu)成密封粘接片；步驟7.用壓機(jī)將部分帶膠銅極耳或帶膠鎳極耳冷壓在金屬鋰上，金屬鋰置于兩片密封粘接片之間，露出帶膠銅極耳的另一端作為極耳引出端，PP熱熔膠作為密封粘接劑2，用手動(dòng)熱壓封口機(jī)150-180℃進(jìn)行50-80N/cm2壓力的熱壓，將兩片密封粘接片的邊緣和靠近極耳引出端的帶膠銅極耳密閉封裝成一體構(gòu)成密封腔室；用注射器將有機(jī)電解液注入置有金屬鋰的密封腔室中，再對(duì)密封腔室進(jìn)行抽真空熱封后，即完成防水型鋰保護(hù)電極的密封粘接過(guò)程。實(shí)施例：⑴將兩片表面光滑平整，40mm×40mm、厚度200微米的LAGP玻璃陶瓷膜6在丙酮溶液中進(jìn)行超聲清洗除塵除油，自然烘干后，在每一片LAGP玻璃陶瓷膜一面與40mm×40mm同等面積的聚酰亞胺膠帶完全貼合、另一面的中心位置粘貼39mm×39mm的聚酰亞胺膠帶，LAGP玻璃陶瓷膜僅一面的四周暴露出寬度為1mm的LAGP玻璃陶瓷膜裸面；⑵采用直流磁控濺射方法在步驟⑴中暴露出的LAGP玻璃陶瓷膜上預(yù)鍍一層1微米厚的抗有機(jī)電解液腐蝕的Ti金屬鍍層；⑶選用去離子水作為溶劑，溶劑中溶有1g/L的NaF、5g/L的CrO3和1.3g/L的K2Cr2O7作為表面處理液；將預(yù)鍍有步驟⑵中金屬鍍層的LAGP玻璃陶瓷膜在表面處理液中浸泡3-5分鐘取出，用去離子水洗凈LAGP玻璃陶瓷膜上的表面處理液，將步驟⑴中LAGP玻璃陶瓷膜兩面粘貼的聚酰亞胺膠帶揭掉，用丙酮擦去殘膠，烘干后LAGP玻璃陶瓷膜裸面形成如圖3所示的金屬鍍層邊框8；該金屬鍍層邊框可以保持與LAGP玻璃陶瓷膜之間的良好粘接性，同時(shí)兩者之間的界面不會(huì)滲透水氣；⑷選用PP-鋁塑復(fù)合膜(本發(fā)明中的PP為聚丙烯)，裁成兩片面積為50mm×50mm，厚度為120微米的尺寸，沿所述PP-鋁塑復(fù)合膜中心挖去39mm×39mm的面積，留下如圖4所示的PP-鋁塑復(fù)合膜方框3用于與LAGP玻璃陶瓷膜密封粘接；⑸將兩片面積為40mm×40mm，厚度為50微米單層的馬來(lái)酸性PP熱熔膠，沿所述PP熱熔膠的中心挖去39mm×39mm的面積，留下如圖5所示邊距寬度為1mm的方框作為密封粘接LAGP玻璃陶瓷膜與鋁塑復(fù)合膜PP面的熱熔膠方圈7；⑹將步驟⑸中的熱熔膠方圈作為粘接劑，對(duì)應(yīng)放置在步驟⑷中的PP-鋁塑復(fù)合膜方框的PP熱熔層面和步驟⑶中LAGP玻璃陶瓷膜上的金屬鍍層邊框之間，用帶有PLC控溫裝置的精密熱壓機(jī)在170℃和10N/cm2壓力值范圍下，將LAGP玻璃陶瓷膜、熱熔膠方圈和PP-鋁塑復(fù)合膜方框三者進(jìn)行1min熱壓，制成如圖3所示PP-鋁塑復(fù)合膜方框與LAGP玻璃陶瓷膜的密封粘接片9；⑺由精密壓機(jī)施加80N/cm2將部分帶膠銅極耳與金屬鋰4冷壓成一體，帶膠銅極耳上的外層為低溫?zé)崛跴P層；將金屬鋰置于步驟⑹制成的兩片密封粘接片之間，并露出帶膠銅極耳的另一端作為極耳引出端1，用PP熱熔膠作為密封粘接劑2，采用手動(dòng)熱壓封口機(jī)，在170℃溫度、60N/cm2壓力下，將兩片密封粘接片的邊緣和靠近極耳引出端的帶膠極耳密閉封裝成一體；利用量程2.5ml的注射器將有機(jī)電解液5緩慢注入粘接成一體的兩片密封粘接片形成的腔室中，使腔室中的金屬鋰周圍充滿電解液，然后再將其垂直放入軟包裝袋真空封口機(jī)中進(jìn)行抽真空熱封，完成防水型鋰保護(hù)電極的防水密封粘接過(guò)程。本發(fā)明制成產(chǎn)品的防漏試驗(yàn)：將本發(fā)明制成的防水型鋰保護(hù)電極在3.5％NaCl溶液中浸泡3個(gè)月進(jìn)行防漏試驗(yàn)，取出烘干后，在惰性氣氛手套箱中解剖軟包裝鋰電極，鋰表明依然光亮如新，金屬鋰無(wú)腐蝕現(xiàn)象。試驗(yàn)表明本發(fā)明非常方便的選用市售廉價(jià)并且技術(shù)成熟的帶膠極耳和PP為熱熔層的PP-鋁塑復(fù)合膜，不用單獨(dú)對(duì)引出極耳進(jìn)行設(shè)計(jì)加工，簡(jiǎn)化了極耳的密封引出工藝，不僅方法簡(jiǎn)單、成本低，而且制成的防水型鋰保護(hù)電極的密封粘接部位無(wú)開(kāi)膠和滲漏現(xiàn)象，具有很好的密封粘接防水效果。本發(fā)明的工作原理：本發(fā)明采用玻璃陶瓷膜和PP為熱熔層的PP-鋁塑復(fù)合膜作為金屬鋰的表面保護(hù)層，并且在金屬鋰與玻璃陶瓷膜和PP-鋁塑復(fù)合膜之間有一層有機(jī)電解液作為過(guò)渡電解質(zhì)層。整個(gè)電極結(jié)構(gòu)通過(guò)防水材質(zhì)對(duì)其進(jìn)行密閉封裝，僅有玻璃陶瓷膜的一側(cè)和PP-鋁塑復(fù)合膜鋁塑面暴露于外界水溶液中，其余部位與外界水溶液形成物理隔絕，如圖1和圖2所示。由于玻璃陶瓷膜具有鋰離子導(dǎo)電和防水功能，水分子無(wú)法穿越玻璃陶瓷膜到達(dá)金屬鋰的表面，而鋰離子卻可以在電場(chǎng)的作用下從金屬鋰的表面脫離，并經(jīng)由過(guò)渡的有機(jī)電解液層和玻璃陶瓷膜層遷移至水溶液中。盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。