一种无机隔膜型锂离子电池的制备方法、电芯及锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种无机隔膜型锂离子电池的制备方法、电芯及锂离子电池，包括以下步骤：选取不同粒径的氧化铝粉末，溶解后与粘结剂及分散剂溶液以一定的质量比混合后形成浆料，按照预设的涂覆条件，将浆料涂覆在电池极片的两面上，涂覆完成后收卷、裁片，得到复合电极片，再将复合电极片与正负极片进行装配，制成电芯；对电芯进行包扎固定、封装、灌注电解液和化成制成锂离子电池。本发明专利技术选用氧化铝陶瓷粉末制备锂离子电池，由于氧化铝陶瓷粉末对HF具有清除作用，可以防止高温下电极被破坏，减少容量衰减，从而有利于提高锂离子电池的耐高温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种无机隔膜型锂离子电池的制备方法、电芯及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种无机隔膜型锂离子电池的制备方法、电芯及锂离子电池。
技术介绍
随着现代生活信息化的程度不断增高，笔记本电脑、移动电话、摄像机等便携式电子设备的使用越来越多。锂离子二次电池以其高能量密度、无记忆效应、环境友好等优势已经在便携式电子产品领域中得到了广泛应用，并在电动汽车领域也有巨大的应用潜力。然而迄今为止，锂离子电池在高低温下的电化学性能、倍率性能、循环寿命、安全性能等仍然不足以满足动力电池发展的要求，在较高的温度（60℃）和较低温度（-20℃）下电池容量迅速衰减，电池寿命明显缩短。导致锂离子电池高温下性能快速下降的主要原因来自于电极材料本身和电解质体系，尤其是以LiPF6为锂盐的电解质体系在高温条件下容易发生副反应。LiPF6易水解产生LiF，LiF不仅消耗了锂离子，引起了电池容量的衰减，而且生成的LiF是电子和锂离子的绝缘体，使电池的整体阻抗增大。LiPF6的分解产物PF5容易引发碳酸酯类有机溶剂氧化分解，加速电池寿命的衰减。因而，LiPF6的使用对电池的高温稳定性将带来很多不利的影响。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种无机隔膜型锂离子电池的制备方法、电芯及锂离子电池，旨在解决现有锂离子电池在高温下容量衰减严重的问题。本专利技术第一方面提出了一种无机隔膜型锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：步骤（1），称取（1000-1200）重量份不同粒径的氧化铝放入溶剂中，开启搅拌装置，使其溶解，制得悬浊液；步骤（2），取（100-120）重量份水溶性粘结剂和（30-40）重量份分散剂加入上述悬浊液中，搅拌，得到均匀稳定的氧化铝涂覆悬浊液；步骤（3），将所述氧化铝涂覆悬浊液以预设厚度涂敷于成卷的电池极片表面，并将所述电池极片置于（50-60）℃的条件下烘干后收卷、裁片，即可得到电极支撑型无机隔膜复合电极片；步骤（4），将所述步骤（3）中得到的电极支撑型无机隔膜复合电极片与对应的正极片或负极片进行平行装配，制成电芯；步骤（5），对所述电芯进行包扎固定、封装、灌注电解液和化成制成锂离子电池。进一步地，上述无机隔膜型锂离子电池的制备方法中，所述粒径为80μm、2μm、600nm的氧化铝颗粒的质量比为（600~700）：（100~300）：（100~200）；所述粒径为3μm、200nm的氧化铝颗粒的质量比为（800~900）：（100~300）。进一步地，上述无机隔膜型锂离子电池的制备方法中，所述粘结剂包括聚乙烯醇与聚醚酰亚胺的组合物、聚丙烯酸与羧甲基纤维素钠的组合物、聚乙烯醇与聚丙烯酸的组合物或聚酰亚胺酸。进一步地，上述无机隔膜型锂离子电池的制备方法中，所述粘结剂组合物形成的胶液的质量浓度为（10-50）%。进一步地，上述无机隔膜型锂离子电池的制备方法中，用聚酰亚胺酸配置的胶液的质量浓度为（0.1-10）%。进一步地，上述无机隔膜型锂离子电池的制备方法中，所述分散剂为羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠、木质素磺酸盐、十六烷基三甲基溴化铵和二癸基二甲基氯化铵中的至少一种。进一步地，上述无机隔膜型锂离子电池的制备方法中，所述分散剂的水溶液中分散剂的质量浓度为（1-3）%。进一步地，上述无机隔膜型锂离子电池的制备方法中，在所述步骤（3）之前还包括：对所述粘合剂进行成膜高温试验，将所述步骤（2）中制备的涂覆浆料涂覆于箔材上面，并将其置于（400-800）℃的条件下进行烘烤以制备无机隔膜，然后降温至室温，取出无机隔膜，观察无机隔膜的热收缩变化；如果隔膜加热后体积无任何收缩变形，则选择所述步骤（2）中制备的涂覆浆料进行步骤（3）的操作。进一步地，上述无机隔膜型锂离子电池的制备方法中，所述步骤（3）中，所述氧化铝涂覆悬浊液的涂覆过程中，环境湿度为40%-70%。本专利技术提供的无机隔膜型锂离子电池的制备方法，选用氧化铝陶瓷粉末制备锂离子电池，由于氧化铝陶瓷粉末对HF具有清除作用，可以防止高温下电极被破坏，减少容量衰减，从而有利于提高锂离子电池的耐高温性能；通过将交联三维网络粘结剂用于陶瓷隔膜的制备过程中，在400℃以上的高温环境下对交联的粘结剂进行烘烤试验，以确定隔膜的机械性能不受影响，然后再选用该交联的粘结剂制备无机隔膜；利用该无机隔膜与电极片形成复合电极后再制备得到的锂离子电池具备较好的耐高温性能，可在高温下保持较好的电化学性能；与少量有机聚合物混合后涂敷而成的电池隔膜比有机隔膜具有很大的安全优势。本专利技术第二方面提供了一种电芯，包括：电极支撑型无机隔膜复合电极片和与其平行设置的正极片或负极片；其中，所述电极支撑型无机隔膜复合电极片由不同粒径的氧化铝和一定比例的水溶性粘结剂形成的氧化铝涂覆悬浊液以预设厚度涂敷于成卷的电池极片表面而形成。由于使用了电极支撑型无机隔膜复合电极片，因此该电芯具备较好的耐高温性能，可在高温下保持较好的电化学性能。本专利技术第三方面提供了一种锂离子电池，包括上述的电芯。由于电芯具有上述技术效果，所以具有该电芯的锂离子电池也具有相应的技术效果。附图说明图1为本专利技术实施例中无机隔膜型锂离子电池的制备方法流程图；图2为本专利技术实施例中制备的无机隔膜型锂离子电池与采用有机高分子PP隔膜制备的锂离子电池的容量保持率的对比图。具体实施方式以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也视为本专利技术的保护范围。参见图1，本专利技术提出了一种无机隔膜型锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，称取（1000-1200）重量份不同粒径的氧化铝放入溶剂中，开启搅拌装置，使其溶解，制得悬浊液。具体而言，在称取氧化铝时，可以筛选相同粒径分布的颗粒物，也可筛选不同粒径分布的颗粒物。在选用不同的粒径分布时，优选的，所述粒径为80μm、2μm、600nm的氧化铝颗粒的质量比为（600~700）：（100~300）：（100~200）；所述粒径为3μm、200nm的氧化铝颗粒的质量比为（800~900）：（100~300）。步骤S2，取（100-120）重量份水溶性粘结剂和（30-40）重量份分散剂加入上述悬浊液中，搅拌，得到均匀稳定的氧化铝涂覆悬浊液。具体而言，所述粘结剂包括聚乙烯醇与聚醚酰亚胺的组合物、聚丙烯酸与羧甲基纤维素钠的组合物、聚乙烯醇与聚丙烯酸的组合物或聚酰亚胺酸。其中，粘结剂组合物形成的胶液的质量浓度为（10-50）%；用聚酰亚胺酸配置的胶液的质量浓度为（0.1-10）%。分散剂为羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠、木质素磺酸盐、十六烷基三甲基溴化铵和二癸基二甲基氯化铵中的至少一种。分散剂的水溶液中分散剂的质量浓度为（1-3）%，优选为1.5%。需要说明的是，本实施例中，所述氧化铝、粘结剂与分散剂的重量比可以优选为1000：120：30。具体实施时，可以向浆料中加入适量水调节固含量值至（60-70）%，搅拌的时间可以为（2-6）h，经过充分的搅拌可以使得氧化铝能均匀的分散在粘结剂溶液中，有利于制得高分散的氧化铝涂覆悬浊液。步骤S3，将所述氧化铝涂覆悬浊液以预设厚度涂敷于成卷的电池极片表面，并将所述电池极片置于（50-60）℃的条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机隔膜型锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤（1），称取（1000‑1200）重量份不同粒径的氧化铝放入溶剂中，开启搅拌装置，使其溶解，制得悬浊液；步骤（2），取（100‑120）重量份水溶性粘结剂和（30‑40）重量份分散剂加入上述悬浊液中，搅拌，得到均匀稳定的氧化铝涂覆悬浊液；步骤（3），将所述氧化铝涂覆悬浊液以预设厚度涂敷于成卷的电池极片表面，并将所述电池极片置于（50‑60）℃的条件下烘干后收卷、裁片，即可得到电极支撑型无机隔膜复合电极片；步骤（4），将所述步骤（3）中得到的电极支撑型无机隔膜复合电极片与对应的正极片或负极片进行平行装配，制成电芯；步骤（5），对所述电芯进行包扎固定、封装、灌注电解液和化成制成锂离子电池。

【技术特征摘要】
1.一种无机隔膜型锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤（1），称取（1000-1200）重量份不同粒径的氧化铝放入溶剂中，开启搅拌装置，使其溶解，制得悬浊液；步骤（2），取（100-120）重量份水溶性粘结剂和（30-40）重量份分散剂加入上述悬浊液中，搅拌，得到均匀稳定的氧化铝涂覆悬浊液；步骤（3），将所述氧化铝涂覆悬浊液以预设厚度涂敷于成卷的电池极片表面，并将所述电池极片置于（50-60）℃的条件下烘干后收卷、裁片，即可得到电极支撑型无机隔膜复合电极片；步骤（4），将所述步骤（3）中得到的电极支撑型无机隔膜复合电极片与对应的正极片或负极片进行平行装配，制成电芯；步骤（5），对所述电芯进行包扎固定、封装、灌注电解液和化成制成锂离子电池。2.根据权利要求1所述的无机隔膜型锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述粒径为80μm、2μm、600nm的氧化铝颗粒的质量比为（600~700）：（100~300）：（100~200）；所述粒径为3μm、200nm的氧化铝颗粒的质量比为（800~900）：（100~300）。3.根据权利要求1或2所述的无机隔膜型锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括聚乙烯醇与聚醚酰亚胺的组合物、聚丙烯酸与羧甲基纤维素钠的组合物、聚乙烯醇与聚丙烯酸的组合物或聚酰亚胺酸。4.根据权利要求3所述的无机隔膜型锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述粘结剂组合物形成的胶液的质量浓度为（10-50）%。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙召琴，金翼，穆居易，胡晨，王绥军，黎可，毛海波，刘家亮，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11