一种塑性锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及一种可充电的塑性锂离子电池。它有壳、壳内有聚合物正极、聚合物负极、强化改性隔膜，其强化改性隔膜由连成一体的改性膜、隔膜基底片、改性膜构成，改性膜分别在隔膜基底片的上、下两面上。解决了聚合物隔膜的强度问题，这种强化改性隔膜可以制成任意形状，其强度高，厚度小，减小了电池的体积，又提高了电池的成品率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二次电池，更具体地说是一种可充电的塑性锂离子电池。现有的塑性锂离子电池有壳及壳内含有正极、负极，隔膜和电解质。1995年美国专利文献US5,470,357报导了一种塑性锂离子电池。这种塑性锂离子电池使用了一种新的聚合物隔膜材料，这种新的聚合物隔膜是由75％-92％的VDF(Vinylidene fluoride，偏氟乙烯)；8％-25％的HFP(六氟丙烯，hexafluoropropylene)的共聚物所组成。由于将这种聚合物隔膜用于塑性锂离子电池中，使电池具有较好的性能。但是还存在一些不足之处。就是这种聚合物隔膜强度较差，在复合电池时易短路，电池的成品率低，而且其性能也不够令人满意。本专利技术的目的就在于研制出使用一种强化改性隔膜的一种塑性锂离子电池，这种塑性锂离子电池性能更佳，电池的成品率有所提高，制作工艺也简单。本专利技术的一种塑性锂离子电池，有壳，壳内有聚合物正极、聚合物负极，隔膜和电解质，所说的隔膜为强化改性隔膜，强化改性隔膜由连成一体的改性膜、隔膜基底片，改性膜构成，改性膜分别在隔膜基底片的上、下两面上。所说的隔膜基底片为聚丙烯无纺布、聚丙烯丝网、聚乙烯微孔膜，聚丙烯微孔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合微孔膜其中的一种片材为佳。隔膜基底片的厚度以0.01-0.1mm为佳。隔膜基底片的上、下两面的改性膜的厚度各为2-10μm。其正极集流体可以是铝网、铝箔或其他表面镀金属的塑料丝网；负极集流体可以是铜网、铜箔或其他表面镀金属的塑料丝网。强化改性膜的制造方法是1.首先配制形成改性膜的表面改性处理液，其成份是(1)以偏氟乙烯(VDF)和六氟丙烯(HFP)的共聚物、聚氧化乙烯(PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)其中的一种为粘结剂，粘结剂占整个形成改性膜的表面处理液总量的1％-15％重量百分数。(2)以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、丙烯碳酸酯(PC)、乙烯碳酸酯(EC)其中的一种为增塑剂，增塑剂占整个形成改性膜的表面改性处理液总量的1％-15％重量百分数。(3)余量为溶剂，所说的溶剂为丙酮、四氢呋喃，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)其中的一种。2.将粘结剂，增塑剂悬浮溶于溶剂中，在搅拌下加热促进其溶解，形成改性膜的表面改性处理液。3.以聚丙烯无纺布，聚丙烯丝网，聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔复合膜其中的一种材料作为隔膜基底片。4.将隔膜基底片置于制备好的改性膜表面处理液中浸泡适宜的时间或改性的表面处理液喷涂到隔膜基底片的上、下两面后，在室温通风的条件下风冷或加热烘干后用萃取剂回流抽提，将其中的增塑剂提取除去。为了增强强化改性膜的强度和其粗糙度在强化改性膜表面改性处理液中加入无机填充物二氧化硅，具体工艺参数参见US5,470,357，其加入量为形成改性膜的表面改性处理液总量的0.5％-5％重量百分数。当然亦可以用没有除去增塑剂的强化改性隔膜制成复合电池后将强化改性处理隔膜、阳极膜、阴极膜中的增塑剂萃取除去，更详细的除去增塑剂的工艺可以参见美国专利文献US5,470,357。电池的聚合物正极、聚合物负极、正极集流体、负极集流体等器件的制造方法以及电池中的电解质的配制也请参见US5,470,357的美国专利文献。抽提除去增塑剂的电池应尽量干燥，去除残留的低沸点有机溶剂(增塑剂的萃取剂)甲醇、乙醚、石油醚、环乙烷、乙醇、丙烷等。将干燥的电池在无水环境中浸取电解液，再以金属塑料复合膜封成薄膜电池，或者卷绕成电池芯，装入筒式外壳中，形成圆筒电池。本专利技术的一种塑性锂离子电池的优点就在于1.由于本专利技术的塑性锂离子电池采用了强化改性隔膜，这种强化改性隔膜可以制成任意形状、大小不受限制，制出的塑性锂离子电池性能优良。2.本专利技术的塑性锂离子电池由于采用了强化改性隔膜，这种强化改性隔膜中有了强度大的隔膜基底片，所以强化改性隔膜强度也高，而且其厚度较已有的技术的聚合物隔膜的厚度小，减薄了许多，减小了电池的体积，又提高了电池的成品率。 附图说明附图1为电池的首次充放电曲线。图中，纵坐标为电压V(伏特)，横坐标为时间T(分)。从图1中可以看出，其电池容量可达85mAh，尖晶石LiMn2O4的放电容量可达105-110mAh/g，平均放电电压3.75伏，电池比能量100Wh/kg。以下用实施例对本专利技术的塑性锂离子电池作进一步的说明，将有助于对本专利技术的塑性锂离子电池作进一步的理解，本专利技术的保护范围不受这些实施例子的限定，本专利技术保护范围由权利要求来决定。实施例1本实施例的塑性锂离子电池有壳，壳内有聚合物正极、聚合物负极和强化改性隔膜，强化改性膜由连成一体的改性膜、隔膜基底片、改性膜构成，改性膜分别在隔膜基底片的上、下两面上，所用的隔膜基底片为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔复合膜，隔膜基片的厚度为0.02mm，隔膜基片的上、下的改性膜的厚度各为5微米。强化改性膜的制造方法是1.首先配制形成改性膜表面处理液，其成分是(1)以偏氟乙烯(VDF)和六氟丙烯(HFP)共聚物为粘结剂，在偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物中偏氟乙烯占85％重量百分数，六氟丙烯占15％重量百分数，其共聚物约260×103MW，其粘结剂占整个形成改性膜的表面改性处理液总量的3％重量百分数。(2)以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为增塑剂，增塑剂占整个形成改性膜的表面改性处理液总量的3％重量百分数。(3)余量为溶剂，所说的溶剂为丙酮。(4)无机填充物为以硅烷为原料与氧反应生成的二氧化硅，二氧化硅的加入量为形成改性膜的表面改性处理液总量的0.5％重量百分数。2.上述粘结剂、增塑剂、二氧化硅悬浮于溶于溶剂丙酮中，在搅拌下加热到约50℃促进其溶解，形成改性膜改性处理液。3.以聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔复合膜为隔膜基底片4.将聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔复合膜切成合适的尺寸，在室温20℃的温度下浸泡在处理液中20分钟后，取出，在室温通风的条件下在空气中干燥，这时聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔复合膜的上、下两个面上形成一层均匀的改性膜，其两面改性膜的厚度各为5微米。再按美国专利文献US5,470,357的方法的配方，将260×103MW8515的VDFHFP的共聚物(偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、二氧化硅、溶剂丙酮混合，以4000转/分的高速度均质15分钟，经过消泡过程后在自动涂覆机上布膜，得到厚度0.09毫米的高分子聚合物隔膜，将其切成合适的尺寸。将强化改性隔膜和聚合物隔膜分别与复合好的聚合物正极、聚合物负极在2MPa，140℃的温度下进行复合，得到两种叠层电池，然后将两种叠层电池在空气中以甲醇作为萃取剂回流抽提4小时，以去除增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)。之后，于75℃左右充分干燥，最后在无水环境下浸取电解液，并封在金属塑料复合袋中制成叠层塑性锂离子电池，两种电池的性能在同样的测试条件下进行测试比较，其结果如表1所示。表1 不同隔膜的特性和装成叠层塑性锂离子电池的性能比较 利用上述二种方法分别制出80个电池，本专利技术的成品率为80％，比比较例的成品率高。另外，从复合好的两种电池上各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塑性锂离子电池，有壳，壳内有聚合物正极、聚合物负极，隔膜和电解质，其特征是，所说的隔膜为强化改性隔膜，强化改性隔膜由连成一体的改性膜、隔膜基底片，改性膜构成，改性膜分别在隔膜基底片的上、下两面上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢世刚，颜广炅，刘人敏，韩沧，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]