一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法及锂离子电池技术

本发明专利技术为解决现有技术中电芯极片和隔膜复合不紧密及补锂过程中的安全性或不彻底问题，提供一种极片和隔膜复合紧密，且补锂安全又彻底的方法，包括将所述锂粉和溶剂混合均匀，得到锂粉混合物；在所述溶剂熔化状态下，将所述锂粉混合物涂覆在所述负极片表面；另将熔化状态下的不含锂粉的溶剂涂覆在所述隔膜表面或上述涂覆有锂粉混合物的负极片表面的至少之一上；将至少之一涂覆有碳酸乙烯酯的负极片、隔膜和正极片依次层叠，进行卷绕或叠片形成电芯；对所述电芯进行热压，然后进行冷却，得到极片和隔膜复合的电芯。本发明专利技术不仅解决了卷绕和叠片后电芯松散的问题，而且将极片隔膜复合和负极补锂结合在一起，简化了装配工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，特别涉及一种锂离子电池的极片和隔膜的复合方法。
技术介绍
锂离子电池因其较高的电压、长循环寿命、较低的自放电率和高能量密度等优点，是目前应用最广的商业化电池技术。目前锂离子电池的制作工艺主要为卷绕和叠片。卷绕工艺生产效率高，装配过程较为简单，但是由于卷绕过程中张力不易控制，受极片隔膜张力影响，卷绕制成的电芯较为松散，要提高空间利用率需对电芯进行压实，但较大的压力会使弯折处应力过大，容易造成掉料，导致电池容量下降，并有可能刺穿隔膜造成电池短路。叠片工艺通过极片隔膜交替放置，提高了空间利用率，极片的一致性也更好，但叠片过程中不易控制极片堆叠位置，容易出现极片错位，且堆叠过程耗时长，整齐度检测难度大，叠片后的电芯在装配过程中也极易发生极片错位，造成电芯短路。为了解决以上问题，目前较为主流的方案是在隔膜基底(或陶瓷涂覆隔膜的陶瓷表面)以特定的方式涂覆一定量的具有粘结功能的高分子材料(主要为PVDF、PMMA等)。目前常用的涂覆方法是使用丙酮为溶剂，溶解PVDF对隔膜进行浸涂，然后通过加热蒸发溶剂，使粘结剂涂覆在隔膜表面。但这种涂覆方式很容易造成涂覆不匀，从而使隔膜的一致性变差，造成后期循环性能变差；更为严重的是PVDF分子可能会在局部聚集过多造成堵孔，使电池在充放电过程中析锂，存在巨大的安全隐患。此外，现有锂离子电芯在首充过程中由于SEI膜的形成，会有一部分锂离子的消耗，导致这一部分被消耗的锂离子，无法成为能为电芯提供有效容量的活性锂。目前行业存在两种不同方式的补锂方式，一种是通过将锂粉与负极活性物质一起搅拌，将锂粉加入负极，但锂粉被负极活性物质吸收溶解后会在极片内部形成空穴，或使极片表面不平整、厚度不均一，容易导致安全问题。另外一种是锂箔方式，这种方式比较安全，但容易存在锂箔反应不彻底的问题。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中极片和隔膜复合不紧密及补锂过程中的安全性或不彻底问题，提供一种极片和隔膜复合紧密，且补锂安全又彻底的方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法，包括，提供负极片、隔膜和正极片，以及锂粉和溶剂；将所述锂粉均匀混合在所述溶剂中，得到锂粉混合物；在所述溶剂的熔化状态下，将所述锂粉混合物涂覆在所述负极片表面；另将熔化状态下的不含锂粉的溶剂涂覆在所述隔膜表面或上述涂覆有锂粉混合物的负极片表面的至少之一上；将至少之一涂覆有所述不含锂粉的溶剂的所述负极片、隔膜和正极片依次层叠，进行卷绕或叠片形成电芯；对所述电芯进行热压，然后冷却，得到极片和隔膜复合的电芯。可选的，所述溶剂为不与锂粉发生反应的有机溶剂或者无机溶剂或者混合体系，更优选为熔点高于25度的有机溶剂。可选的，所述溶剂选自碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。可选的，所述锂粉混合物中，锂粉和溶剂的质量比例为5:95-95:5。可选的，所述涂覆在所述负极片表面的锂粉混合物的涂层厚度为1-50微米。可选的，所述电芯的热压温度高于所述溶剂的熔点，使所述正极片、负极片和/或隔膜表面固化的溶剂熔化，所述电芯的热压温度优选高于35℃，低于100℃以。可选的，所述锂粉混合物在所述负极片表面上的涂覆方式包括喷涂、辊涂、或将负极片在锂粉混合物中浸取的方式。可选的，所述不含锂粉的溶剂在正极片或负极片表面上的涂覆步骤在所述正、负极片辊压之后收卷之前，或在卷绕机或叠片机放卷后。可选的，所述不含锂粉的溶剂的涂覆方式包括全涂、线涂或点涂方式。可选的，在所述不含锂粉的溶剂涂覆在所述正极片表面、隔膜表面或上述涂覆有锂粉混合物的负极片表面的至少之一上的步骤之后，还包括对所述不含锂粉的溶剂冷却固化的步骤。可选的，所述冷却为通过冷风装置或自然冷却，所述冷却的温度为所述溶剂和所述碳酸乙烯酯的熔点温度以下。为解决上述技术问题，在一些实施方案中，本专利技术还提供了一种通过上述锂离子电池极片和隔膜的复合方法制备得到的锂离子电池。根据本专利技术提供的实施方案具有的有益效果是：(1)、本专利技术的锂离子电池极片和隔膜在复合过程中仅采用了溶剂，未添加粘结剂，在溶剂的熔化状态进行热压，并在溶剂的冷却固化状态实现极片和隔膜之间的紧密复合，不仅解决了卷绕或叠片后电芯松散的问题，而且简化了装配工艺；(2)、本专利技术的锂离子电池极片和隔膜在复合过程中仅采用了溶剂，可以避免现有技术中因采用粘结剂如PVDF涂覆在极片或隔膜表面造成的涂覆不匀而导致的一致性变差、后期循环性能变差、在加热过程中造成隔膜的热收缩、及更为严重的是粘结剂如PVDF分子可能会在局部聚集过多造成堵孔，使电池在充放电过程中析锂，存在巨大的安全隐患等诸多问题；(3)、本专利技术的锂离子电池极片和隔膜在复合过程引入了负极补锂，将极片隔膜复合和负极补锂结合在一起，简化工艺；(4)、本专利技术的极片和隔膜复合后，可防止装配过程中金属粉尘的掉入，降低了装配过程中电池的短路率。附图说明图1是本专利技术一具体实施方式提供的极片和隔膜复合的示意图；图2是本专利技术另一具体实施方式提供的极片和隔膜复合的示意图；图3是本专利技术另一具体实施方式提供的极片和隔膜复合的示意图；图4是本专利技术另一具体实施方式提供的极片表面的全涂方式的示意图；图5是本专利技术另一具体实施方式提供的极片表面的线涂方式的示意图；图6是本专利技术另一具体实施方式提供的极片表面的点涂方式的示意图；说明书中的附图标记如下：1、负极片；2、正极片；3、隔膜；4、锂粉混合物；5、不含锂粉的溶剂。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1-3所示，在一个实施方案中，本专利技术提供一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法，包括，提供负极片1、隔膜3和正极片2，以及锂粉和溶剂；将所述锂粉均匀混合在所述溶剂中，得到锂粉混合物；加热所述锂粉混合物，使所述溶剂熔化，然后将所述锂粉混合物4涂覆在所述负极片1表面；另加不含锂粉的溶剂并使之熔化，将所述不含锂粉的溶剂5涂覆在所述正极片2表面、隔膜3表面或上述涂覆有锂粉混合物4的负极片1表面的至少之一上；将至少之一涂覆有不含锂粉的溶剂5的所述负极片1、隔膜3和正极片2依次层叠，进行卷绕或叠片形成电芯；对所述电芯进行热压，然后冷却，得到极片和隔膜复合的电芯。如图2所示，在一些实施方式中，将所述熔融的不含锂粉的溶剂5涂覆在所述正极片2的上下两个表面上；如图3所示，在一些实施方式中，将所述熔融的不含锂粉的溶剂5涂覆在所述隔膜3的上下两个表面上；如图4所示，在另一些实施方式中，将所述熔融的不含锂粉的溶剂5分别涂覆在所述正极片2和隔膜3的上下两个表面上。其中，所述负极片、隔膜和正极片没有特别限定，可以通过本领域公知本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法，其特征在于，包括：/n提供负极片、隔膜和正极片，以及锂粉和溶剂；/n将所述锂粉均匀混合在所述溶剂中，得到锂粉混合物；/n在所述溶剂的熔化状态下，将所述锂粉混合物涂覆在所述负极片表面；/n另将熔化状态下的不含锂粉的溶剂涂覆在所述隔膜表面或上述涂覆有锂粉混合物的负极片表面的至少之一上；/n将至少之一涂覆有所述不含锂粉的溶剂的所述负极片、隔膜和正极片依次层叠，进行卷绕或叠片形成电芯；/n对所述电芯进行热压，然后冷却，得到极片和隔膜复合的电芯。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法，其特征在于，包括：
提供负极片、隔膜和正极片，以及锂粉和溶剂；
将所述锂粉均匀混合在所述溶剂中，得到锂粉混合物；
在所述溶剂的熔化状态下，将所述锂粉混合物涂覆在所述负极片表面；
另将熔化状态下的不含锂粉的溶剂涂覆在所述隔膜表面或上述涂覆有锂粉混合物的负极片表面的至少之一上；
将至少之一涂覆有所述不含锂粉的溶剂的所述负极片、隔膜和正极片依次层叠，进行卷绕或叠片形成电芯；
对所述电芯进行热压，然后冷却，得到极片和隔膜复合的电芯。


2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法，其特征在于，所述溶剂为不与锂粉发生反应的有机溶剂或者无机溶剂或者混合体系。


3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法，其特征在于，所述溶剂为熔点高于25摄氏度的有机溶剂。


4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法，其特征在于，所述溶剂选自碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法，其特征在于，所述锂粉混合物中，锂粉和溶剂的质量比例为5:95-95:5。


6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法，其特征在于，所述涂覆在所述负极片表面的锂粉混合物的涂层厚度为1-50微米...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晞，王晶，
申请(专利权)人：深圳市璞厉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44