本发明专利技术公开了一种聚合物锂离子电池负极及聚合物锂离子电池的制造方法，是旨在提供一种能够在高温条件下阻止负极表面钝化膜的分解和抑制电解液溶剂与正负极之间的副反应，减少气体的产生，防止电池鼓胀变形的负极及电池的制造方法。该负极制造方法包括下述步骤：将负极活性物质与导电剂混合均匀；加入去离子水，制成负极浆料；将Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］添加剂溶解在去离子水中制成重量百分比浓度为０．３－１．５％的溶液；将含有Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］的溶液加入到负极浆料中制成混合浆料；将粘结剂完全溶解在溶剂中，加入到混合浆料中搅拌均匀，涂覆在铜集流体表面，然后，烘干、压实、裁切制成聚合物锂离子电池用负极。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种聚合物锂离子电池负极及聚合物锂离子电池的制造方 法，特别是一种适用于高温环境下的聚合物锂离子电池负极及聚合物锂离子 电池的制造方法。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，新的电子设备对于高能可充电池的需求曰益 迫切，同时环境保护也对电池提出了新的要求。目前二次可充电池主要包括 铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池等。其中锂离子电 池具有电压高、循环使用次数多、存储时间长等优点，是公认的高效绿色能 源，因此近些年来发展较为迅速。锂离子电池根据使用的电解液又可以分为液态锂离子电池和聚合物锂 离子电池。聚合物锂离子电池比能量密度高，无液体泄露，电池厚度可以很 薄(小于1毫米)，外形可塑性强(可制成各种形状)，不仅在便携式电子 设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也可应用于 电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面。然而在上述应用时，电子设备在运行过程和聚合物锂离子电池循环充放中均会M热量，高温环境容易造成电池负极表面SEI膜分解及电解液溶剂 在正负极表面发生氧化还原分解反应，产生C0、 C02、 CH4、 CA等气体，使 得聚合物锂离子电池鼓胀形变，电池容量和循环性能迅速下降，电子设备由 于电池的形变也会遭到一定程度的破坏，严重时会瘫痪。目前对于锂离子电池鼓胀形变问题，主要采用改变电池结构、在电解液 中加入功能添加剂等方法解决。在Journal of Power Sources 119 121 (2003) 833 837描述了一个例子，叠片方式制作的电池形变小于巻绕方式 制作的电池。此外增加泄压阀，优化电极尺寸也可以减小电池鼓胀形变。日本公开专利(专利号10-50342, 13-52738 )在电解液中加入丙磺酸内酯；日本^Hf专利(专利号96-64238A)在电解液中加入钙盐等。上述描 述的方法通过在电解液中加入有机或无4几添加剂，在炭负极表面形成钝化 膜，阻止负极与电解液溶剂反应，降低产气量，减少电.池鼓胀程度。然而这 些方法均存在一定的问题，如防鼓胀效果不明显，或是添加剂本身在高温下 就会发生分解，或是在负极表面形成的钝化膜不稳定分解，或是添加剂的加 入减少了电极活性物质含量，导致充放效率降低，电池容量、循环等性能下 降。Journal of Power Sources 104 (2002) 132 139中描述了一个例子， 在电解液中加入Li2C03添加剂，可以降低首次充放的不可逆容量，抑制溶剂 的分解，改变负极表面SEI膜的结构，防止电池鼓胀变形。然而"20)3在有 机电解液溶剂中的溶解度非常低，因此实际应用存在困难。Electrochemistry Communications 5 (2003) 979 982中描述将Li线 添加剂包覆在天然石墨的表面，改善了电池的+者存性能；提高电池循环性能， 但操作步骤耗时过长，不利于产业化。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种能够在高温条件下 阻止负极表面钝化膜的分解和抑制电解液溶剂与正负极之间的副反应，减少 气体的产生，有效的控制电池厚度，防止电池鼓胀变形聚合物锂离子电池负 极及聚合物锂离子电池的制造方法。本专利技术通过下述技术方案实现一种聚合物锂离子电池负极的制造方法，其特征在于，包括下述步骤(1) 将负极活性物质与导电剂混合均勾；(2) 在上述负极活性物质与导电剂的混合物中加入去离子水，制成负 极浆料；(3 )将Li2C03添加剂溶解在溶剂中制成重量百分比浓度为0. 3-1. 5°/ 的 溶液，所述溶剂为去离子水；(4 )将上述含有Li2C03的溶液加入到步骤(2 )得到的负极浆料中，制 成混合浆料；(5 )将粘结剂完全溶解在溶剂中，加入到步骤(4 )得到的混合浆料中 搅拌均匀，涂覆在铜集流体表面，然后，烘干、压实、裁切制成聚合物锂离子电池用负极，所述溶剂为去离子水，所述粘结剂为羧曱基纤维素(CMC) 与丁苯橡胶(SBR)胶乳的组合；该聚合物锂离子电池用负极涂层中按重量 百分比负极活性物质含量90-97wt%, "2(:03含量为0. 1-0. 5wt%，导电剂含量 为0-5wt%, CMC含量为0. 5-3wt%, SBR含量为1-4wt%。步骤(1)中负极活性物质和导电剂的混合物中与去离子水之间的质量 比为5: 1。其中，负极活性物质与现有技术相同，为人造石墨，或者天然石墨，或 二者混合。负极活性物质平均粒径(D50)为7-27|Lim。 负极活性物质比表面积为0. 9-5m2/g。 负极活性物质石墨化度为.70%-96%。 负极活性物质晶体层间距d ( 002 )为3. 35-3. 37埃。 负极活性物质颗粒纵横比小于5，形状为片状，或者球状，或者纤维状， 或三者混合。所述导电剂与现有技术中相同，可以为导电碳黑，所述导电炭黑的比表 面积为10-80m7g,振实密度0. 05-0. 4g/mL。所述CMC平均分子量为280000-360000,取代度为0.6-1.5;所述SBR 胶乳固含量为30-50wt%。步骤(5)得到的涂覆在铜集流体表面的浆料粘度为2000-4000cp,固 含量为40-50wt%。步骤(5)中烘干温度为70-ll(TC,压实密度为1. 4-1. 85g/cm3。一种聚合物锂离子电池的制造方法，其特征在于，包括下述步骤 (1 )将正极、由上述步骤(1 )至(5 )制备的负极以及涂布有聚合物 基质的隔膜巻绕成电池芯，封装在铝塑包装膜内；其中，涂布有聚合物基质 的隔膜按照下述方法制备将聚合物基质浆料分别涂布在隔膜的两表面，之 后干燥，得到涂布有聚合物基质的隔膜；，(2 )将非水电解液注入到铝塑包装膜中封口 ，所述非水电解液由锂盐、 成膜添加剂、防鼓胀添加剂和溶剂组成，其中，锂盐在非水电解液中的摩尔 浓度为0. 8-1.2mol/L,成膜添加剂占溶剂质量百分比含量为0.5-4%，防鼓 胀添加剂占溶剂质量百分比含量为0.2-1%，所述防鼓胀添加剂为三苯基磷酸酯；(3)将上述封口后的电池芯在60-120。C条件下放置，使非水电解液与 聚合物基质形成凝胶态，得到本专利技术的聚合物锂离子电池。其中，所述聚合物基质为偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、环 氧乙烷与环氧丙烷共聚物、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸酯中的至少一种。当使 用两种及两种以上混合时，可以以任意比例混合。所述聚合物基质最好采用 偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物，平均分子量为460000-650000，其中六氟丙烯 占偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物的重量百分比含量为3%-8%。聚合物基质的涂 布厚度为0. 1-4pm。在涂布时，先将聚合物溶解在其相应的有机溶剂中制成 浆料，再进行涂布。其中，偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物所用的有机溶剂为丙 酮、乙醇、N-曱基吡咯烷酮等。非水电解液的溶剂可以采用现有技术中用于非水电解液中的溶剂。例 如由环状碳酸酯和链状碳酸酯组成的非水电解液，环状碳酸酯主要为碳酸 乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC),链状碳酸酯主要为碳酸二乙酯(DEC)、 碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC),电解液溶剂为其中的两种或多种 混合。本专利技术中非水电解液的溶剂最好由碳酸乙烯酯(EC )、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚合物锂离子电池负极的制造方法，其特征在于，包括下述步骤： （１）将负极活性物质与导电剂混合均匀； （２）在上述负极活性物质与导电剂的混合物中加入去离子水，制成负极浆料； （３）将Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］添加剂溶解在溶剂中制成重量百分比浓度为０．３－１．５％的溶液，所述溶剂为去离子水； （４）将上述含有Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］的溶液加入到步骤（２）得到的负极浆料中，制成混合浆料； （５）将粘结剂完全溶解在溶剂中，加入到步骤（４）得到的混合浆料中搅拌均匀，涂覆在铜集流体表面，然后，烘干、压实、裁切制成聚合物锂离子电池用负极，所述溶剂为去离子水，所述粘结剂为羧甲基纤维素与丁苯橡胶胶乳的组合；该聚合物锂离子电池用负极涂层中按重量百分比负极活性物质含量９０－９７ｗｔ％，Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］含量为０．１－０．５ｗｔ％，导电剂含量为０－５ｗｔ％，羧甲基纤维素含量为０．５－３ｗｔ％，丁苯橡胶含量为１－４ｗｔ％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆华，高俊奎，
申请(专利权)人：天津力神电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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