制备锂电池的方法技术

提供了一种制备电池方法，其中采用了高温化成方法、在高温存贮后的室温化成方法或施加外部压力的压缩化成方法。在高温和室温下常常发生的电池膨胀问题可被显著改善，同时将电池的标准容量恢复率降至最低。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
制备锂电池的方法本申请是申请号为200510081461.7母案的分案申请。该母案的申请日为2002年5月23日；专利技术名称为“制备锂电池的方法”。
本专利技术涉及一种制备锂电池的方法，特别是一种制备可显著改善高温和室温膨胀问题的锂电池的方法。
技术介绍
随着便携式电子设备如蜂窝电话、笔记本电脑、数码摄像机等的发展，作为这些设备的电源的能充、放电的二次电池的研发也蓬勃开展。这样的二次电池有不同的种类，包括镍-镉电池、铅蓄电池、镍-氢电池、锂离子电池、锂离子聚合物电池、空气-锌蓄电池等等。特别地，与广泛地用作电子设备的电源的Ni-Cd电池和Ni-H电池相比，锂二次电池如锂离子电池和锂离子聚合物电池具有约3倍的耐久寿命和每单位体积高能密度。因此，由于锂二次电池具有这样优异的特性，它已引起了人们的特别关注。根据使用的电解质种类的不同，将锂二次电池分成液体电解质电池和聚合物电解质电池。一般地，使用液体电解质的电池称作锂离子电池，而使用聚合物电解质的电池称作锂离子聚合物电池。锂二次电池一般按如下方法制备。首先，将用于各电极的活性材料、粘合剂和增塑剂混合制备浆液，将制得的浆液分别涂覆在正极集流器和负极集流器上，形成正极板和负极板。将正、负极板堆叠在隔板两侧，形成具有预定形状的电池单元，然后将该电池单元插入电池箱中，从而完成了电池组的制备。一般地，通过制备电池单元，将该电池单元进行化成处理，即用低电流反复充放电来激活全部电池单元，随后进行脱气处理，最后进行热熔凝处理来制备锂离子聚合物电池。为了避免电池性能劣化，如高温下电解质溶液的加速分解或充电/放电容量降低，通常不将锂离子聚合物电池暴露在高温条件下。因此，锂离子电池的制备基本上在室温进行，其化成处理也在室温进行。与此同时，高温老化处理，例如将锂电池在40～50℃下老化处理3～7-->天，然后将该电池在15～25℃的室温下贮存1天，或在40～60℃下老化处理能利于减少使电解质溶液注入电池组后使电解质溶液均匀浸入电极板所需的老化时间。然而，该技术仍有缺点，包括电池暴露在高温下的膨胀、电解质溶液泄漏、电池性能劣化等等。人们通常已知当锂离子聚合物电池在高温下暴露时发生膨胀的原因如下：高温下活性材料和电解质溶剂之间的活化反应、高温下电解质溶剂自身的蒸汽压增加、电池中含有湿气等等。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种锂电池的高温化成方法，通过该方法可在明显减少电池膨胀的同时显著改善电池性能。本专利技术的另一个目的是提供一种锂电池制备中的室温化成方法，其中，在化成前通过在高温下存贮电池来促使气体产生、进行主脱气处理、然后进行室温化成处理，通过该方法在明显减少电池膨胀的同时可显著改善电池性能。本专利技术的又一个目的是提供一种锂电池制备中的压缩化成方法，其中通过向电池施加外部压力来完成。为达到上述目的，本专利技术的第一个方面是提供一种制备锂电池的方法，包括用含有活性材料和粘合剂的各个组合物分别涂覆正极集流器和负极集流器来制备正极板和负极板，将正、负极板置于隔板两侧形成具有预定形状的电池单元，将该电池单元插入电池箱中，并对所得结构进行高温化成处理。高温化成处理优选在约35～90℃的温度下进行。并且，高温化成处理优选在向所得结构施加外部压力的同时进行。该方法进一步包括可在高温化成处理之后除去所得结构中产生的气体的脱气处理。根据本专利技术的另一个方面，提供一种制备锂电池的方法，包括用含有活性材料和粘合剂的各个组合物分别涂覆正极集流器和负极集流器来制备正极板和负极板，将正、负极板置于隔板两侧形成具有预定形状的电池单元，将该电池单元插入电池箱中，将所得结构在高温下存贮一段预定时间，并对所得结构进行室温化成处理。高温存贮处理优选在约35～90℃的温度下进行。并且，高温存贮处理的时间范围优选为约5分钟～4小时。-->室温化成处理优选在向所得结构施加外部压力的同时进行。在高温存贮处理和室温化成处理之间，可进一步进行除去所得结构中产生的气体的脱气处理。根据本专利技术的又一个方面，提供一种制备锂电池的方法，包括用含有活性材料和粘合剂的各个组合物分别涂覆正极集流器和负极集流器来制备正极板和负极板，将正、负极板置于隔板两侧形成具有预定形状的电池单元，将该电池单元插入电池箱中，并当对所得结构施加外部压力时将所得结构进行压缩化成处理。在压缩化成处理中施加的外部压力优选为10～5000g/cm2。压缩化成处理优选在室温下进行。在锂电池的制备方法中，电池的电解质可包括锂盐。附图说明参照附图，通过详述本专利技术的优选实施方案，本专利技术的上述目的和优点将更明显。附图中：图1是表示电解质溶液中具有不同溶剂的锂电池的膨胀数据的图表，这些电池在85℃存贮超过4小时，以规律的间隔测量膨胀数据。具体实施方式根据本专利技术的第一个方面，使用含锂盐电解质制备锂电池的方法的特征在于将该锂电池进行高温化成处理。本专利技术的第一个方面中，电池单元经历了高温化成处理，即用小电流反复充电/放电，然后在随后的脱气处理中除去电池单元中产生的气体，从而解决了电池膨胀问题，如传统技术中那样当电池存贮在高温条件下时会出现膨胀。就是说，各种在高温条件下可能不希望发生的反应在设计的高温化成处理过程中过早地发生，并且，可通过脱气处理除去这些反应产生的副产品。传统上，在高温下进行这样的化成处理受限制，因为存在降低电池性能的可能。根据本专利技术，发现在合适的温度下进行化成处理可克服电池的高温膨胀问题，同时还使电池性能劣化如高温下电解质溶液的加速分解或锂离子电池充电/放电容量下降降至最低限度。在高温条件下，优选温度范围为35～85℃。如果温度超过85℃，如图1所示，当电池在高于90℃下存贮超过4小时有不利地过度膨胀。图1是在电解-->质溶液中具有不同溶剂的锂电池的膨胀数据的图表，这些电池在85℃存贮超过4小时，以规律的间隔测量膨胀数据。参见图1，在使用碳酸亚乙酯(EC)/碳酸二乙酯(DEC)以30∶70(重量)的比例混合的混合溶剂的情形，表现出约10％的最低膨胀率，而在使用EC/碳酸乙甲酯(EMC)/碳酸二甲酯(DMC)/碳酸异丙烯酯(PC)以41∶25∶24∶10的比例混合的混合溶剂的情形表现了约19％的最高膨胀率。图1中，“FB”代表氟苯，“VC”代表碳酸亚乙烯酯，而在图中用--表示的“SEPA”代表卷紧凝胶型电池表面以抑制膨胀的展开的隔板。锂电池的过度膨胀使锂离子的电化学迁移更困难，导致充电/放电效率下降。在一些情况下，可在向电池组施加外部压力时进行高温化成处理，这有利于降低充电/放电循环中容量降低的比率。根据本专利技术的第二个方面的制备锂电池的方法，其特征在于将电池组在高温下存贮一段预定的时间，然后将之进行室温化成处理。出于上述原因，存贮温度范围优选为约35～90℃。如图1所示，高温存贮时间范围优选为约5分钟～4小时。存贮时间的下限一般为5分钟，但并不限于此。然而，如果存贮时间超过4小时，电池膨胀将大于10％，导致电池的容量和寿命性能劣化。根据本专利技术的第二个方面，即使将电池在高温下存贮了一段恒定的时间之后进行室温化成处理，但由于高温暴露造成的电池容量下降也可降至最低，同时显著地抑制了电池膨胀。这是因为各种在高温条件下可能不良发生的反应在设计的高温化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备锂电池的方法，其中包括：用含有活性材料和粘合剂的各个组合物分别涂覆正极集流器和负极集流器来制备正极板和负极板，将正、负极板置于隔板的两侧，形成具有预定形状的电池单元；将该电池单元插入电池盒中；和在对所得结构施 加外部压力时将所得结构进行压缩化成处理。

【技术特征摘要】
KR 2001-5-23 28481/011、一种制备锂电池的方法，其中包括：用含有活性材料和粘合剂的各个组合物分别涂覆正极集流器和负极集流器来制备正极板和负极板，将正、负极板置于隔板的两侧，形成具有预定形...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵圭雄，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]