一体型电池电芯的制备方法技术

本发明专利技术涉及一体型电池电芯的制备方法，其特征在于制备步骤如下：在电池正极和负极极片上分别喷涂胶状物质，形成胶状物粘结层。按照”正极极片/胶状物粘结层/隔膜/胶状物粘结层/负极极片”的顺序装配单体电芯。将单体电芯烘干。在两层或多层干燥单体电芯间喷涂胶状物质，形成胶状物粘结层，经过干燥粘结成多体电芯。本发明专利技术在隔膜表面引入极性基团，增大隔膜对极性电解液的吸液性和保液性；粘结剂改善了隔膜的机械性能及电池的安全性能。本发明专利技术的制备工艺绿色，操作工艺简单，适合工业应用。

Preparation method of integrated battery cell

【技术实现步骤摘要】
一体型电池电芯的制备方法
本专利技术涉及一体型电池电芯的制备方法，具体涉及一种可用于锂电池、锂离子电池、聚合物电池和超级电容器的电池电芯的改性方法，属于电池制备的
技术背景锂离子电池具有理论容量高、循环寿命长、无记忆效应等优秀性能。隔膜是锂离子电池的重要组成部分之一。隔膜主要用于隔离电池的正极和负极，并使电池内的锂离子通过。锂电池的电解液为有机溶剂，因此，隔膜材料需耐有机溶剂侵蚀。由于聚乙烯和聚丙烯膜具有孔隙率高、电阻低、抗撕裂性能好、弹性良好等性能，在锂离子电池体系中得到广泛的应用。然而，聚乙烯和聚丙烯膜与电解液的亲和性差，在电池体系中，采用这些隔膜的电池容易出现短路、燃烧，甚至爆炸等问题。为了改善电池的安全性，在聚乙烯或聚丙烯膜上涂覆Al2O3层，可以改善隔膜的耐热性能。目前的做法大多在聚乙烯或聚丙烯膜上涂覆油性粘结剂，将Al2O3等耐热性好的材料粘附在隔膜基体上。不过，上述方法制备的隔膜常出现涂层厚度不均匀、Al2O3颗粒分布不均匀、掉粉等问题，将这种隔膜应用于电池体系中，常出现电池阻抗大、一致性不佳等问题，使得电池的放电能力明显减弱。针对上述问题，本专利技术在制备电池电芯的过程中，在正极极片及负极极片上涂覆粘结剂，该粘结剂会将电池的正极、隔膜、负极粘结为一体，明显减小了电池正极、隔膜和负极之间的空间距离，从而在一方面明显减小了电池的内阻，在另一方面增大了电池电芯的空间利用率而增大了电池的能量密度。此外，一体型电池电芯可避免电芯在使用过程受振动等因素影响引起的正负极错位，而导致的电池短路问题，改善电池的安全性能。
技术实现思路
本专利技术所采用的技术方案由以下步骤组成：在预先制备的电池正极和负极极片上分别喷涂胶状物质形成胶状物粘结层，按照”正极极片/胶状物粘结层/隔膜/胶状物粘结层/负极极片”的顺序装配单体电芯。将单体电芯置于真空或气流干燥机中烘干，形成干燥单体电芯。在两层或多层干燥单体电芯间喷涂胶状物质形成胶状物粘结层，经过干燥粘结成多体电芯。所述单体电芯的正极极片的集流体和负极极片的集流体均是含有穿透性孔洞的多孔型集流体。所述的正极极片、负极极片和胶状物质形成的胶状物粘结层中不含有能与金属锂反应的物质。所述的胶状物质是粘结剂和不与金属锂反应的溶剂的混合物。所述的不与金属锂反应的溶剂是锂电池的电解液或电解液的添加剂，或是固态电解质的溶剂。干燥单体电芯或多体电芯通过串联或并联连接，增大了电芯的耐电流或电压的能力。所述粘结剂是聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯的共混物、聚偏氟乙烯的共聚物或羟丙基甲基纤维素。本专利技术采用隔膜、正极、负极粘结为一体的一体型电池电芯。其作用是：一方面在隔膜表面引入极性基团，改善隔膜表面的极性，增大隔膜对极性电解液的吸液性和保液性；另一方面，粘结隔膜、正极、负极的粘结剂与非极性隔膜材料的相容性好，使得正极、负极与隔膜间结合紧密；第三方面，粘结剂改善了隔膜的机械性能，明显改善了隔膜耐穿刺性能以及电池的安全性能。此外，本专利技术的制备工艺绿色，操作工艺简单，适合工业应用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行进一步的说明。实施例仅是对本专利技术的进一步补充和说明，而不是对专利技术的限制。实施例1在预先制备的电池正极和负极极片上分别喷涂聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮溶剂的混合物的胶状物质形成胶状物粘结层，按照”正极极片/胶状物粘结层/隔膜/胶状物粘结层/负极极片”的顺序装配单体电芯。将单体电芯置于真空中烘干，形成干燥单体电芯。在两层干燥单体电芯间喷涂聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮溶剂的混合物的胶状物粘结层，经过干燥粘结成多体电芯。所述单体电芯的正极极片的集流体和负极极片的集流体均是含有穿透性孔洞的多孔型集流体。所述的正极极片、负极极片、聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮溶剂的混合物的胶状物质粘结层中不含有能与金属锂反应的物质。干燥单体电芯通过串联连接，增大了电芯的耐电压的能力。实施例2在预先制备的电池正极和负极极片上分别喷涂聚偏氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯共混物的N-甲基吡咯烷酮的胶状物质形成胶状物粘结层，按照”正极极片/胶状物粘结层/隔膜/胶状物粘结层/负极极片”的顺序装配单体电芯。将单体电芯置于气流干燥机中烘干，形成干燥单体电芯。在两层干燥单体电芯间喷涂聚偏氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯共混物的N-甲基吡咯烷酮的胶状物质，经过干燥粘结成多体电芯。所述单体电芯的正极极片的集流体和负极极片的集流体均是含有穿透性孔洞的多孔型集流体。所述的正极极片、负极极片和涂聚偏氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯共混物的N-甲基吡咯烷酮的胶状物质中不含有能与金属锂反应的物质。干燥单体电芯通过并联连接，增大了电芯的耐电流的能力。实施例3在预先制备的电池正极和负极极片上分别喷涂聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的N-甲基吡咯烷酮的胶状物质形成胶状物粘结层，按照”正极极片/胶状物粘结层/隔膜/胶状物粘结层/负极极片”的顺序装配单体电芯。将单体电芯置于真空中烘干，形成干燥单体电芯。在3层干燥单体电芯间喷涂聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的N-甲基吡咯烷酮的胶状物质，经过干燥粘结成多体电芯。所述单体电芯的正极极片的集流体和负极极片的集流体均是含有穿透性孔洞的多孔型集流体。所述的正极极片、负极极片和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的N-甲基吡咯烷酮的胶状物质中不含有能与金属锂反应的物质。实施例4在预先制备的电池正极和负极极片上分别喷涂聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的碳酸二乙酯的胶状物质形成胶状物粘结层，按照”正极极片/胶状物粘结层/隔膜/胶状物粘结层/负极极片”的顺序装配单体电芯。将单体电芯置于真空中烘干，形成干燥单体电芯。在3层干燥单体电芯间喷涂偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的碳酸二乙酯的胶状物质，经过干燥粘结成多体电芯。所述单体电芯的正极极片的集流体和负极极片的集流体均是含有穿透性孔洞的多孔型集流体。所述的正极极片、负极极片和偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的碳酸二乙酯的胶状物质中不含有能与金属锂反应的物质。实施例5在预先制备的电池正极和负极极片上分别喷涂羟丙基甲基纤维素的碳酸乙烯酯胶状物质形成胶状物粘结层，按照”正极极片/胶状物粘结层/隔膜/胶状物粘结层/负极极片”的顺序装配单体电芯。将单体电芯置于真空中烘干，形成干燥单体电芯。在5层干燥单体电芯间喷涂羟丙基甲基纤维素的碳酸乙烯酯胶状物质，经过干燥粘结成多体电芯。所述单体电芯的正极极片的集流体和负极极片的集流体均是含有穿透性孔洞的多孔型集流体。所述的正极极片、负极极片和粘结层中不含有能与金属锂反应的物质。干燥单体电芯通过串联，增大了电芯的耐电压的能力。实施例6在预先制备的电池正极和负极极片上分别喷涂聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的碳酸丙烯酯的胶状物质形成胶状物粘结层，按照”正极极片/胶状物粘结层/隔膜/胶状物粘结层/负极极片”的顺序装配单体电芯。将单体电芯置于真空中烘干，形成干燥单体电芯。在5层干燥单体电芯间喷涂聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的碳酸丙烯酯的胶状物质，经过干燥粘结成多体电芯。所述单体电芯的正极极片的集流体和负极极片的集流体均是含有穿透性孔洞的多孔型集流体。所述的正极极片、负极极片和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的碳酸丙烯酯的胶状物质中不含有能与金属锂反应的物质。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一体型电池电芯的制备方法，其特征在于制备步骤如下：在预先制备的电池正极和负极极片上分别喷涂胶状物质，形成粘结层；按照”正极极片/粘结层/隔膜/粘结层/负极极片”的顺序装配单体电芯；将单体电芯置于真空或气流干燥机中烘干，形成干燥单体电芯；在两层或多层干燥单体电芯间喷涂胶状物质形成胶状物粘结层，经过干燥粘结成多体电芯；所述单体电芯的正极极片的集流体和负极极片的集流体均是含有穿透性孔洞的多孔型集流体。

【技术特征摘要】
1.一体型电池电芯的制备方法，其特征在于制备步骤如下：在预先制备的电池正极和负极极片上分别喷涂胶状物质，形成粘结层；按照”正极极片/粘结层/隔膜/粘结层/负极极片”的顺序装配单体电芯；将单体电芯置于真空或气流干燥机中烘干，形成干燥单体电芯；在两层或多层干燥单体电芯间喷涂胶状物质形成胶状物粘结层，经过干燥粘结成多体电芯；所述单体电芯的正极极片的集流体和负极极片的集流体均是含有穿透性孔洞的多孔型集流体。2.根据权利要求1所述的一体型电池电芯的制备方法，其特征在于所述的正极极片、负极极片和胶状物质形成的胶状物粘结层，其中不含...

【专利技术属性】
技术研发人员：童庆松，何雨悦，高峰，李秀华，席强，童君开，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35