一种用于二次锂电池的电芯和制备方法技术

本发明专利技术涉及二次锂电池的电芯和制备方法，该制备方法包括配用于二次锂电池中的电极混合材料，以重量百分数计算称料：ａ．３０－９７．９％正／负极活性材料；ｂ．１－４０％溶剂；ｃ．１－１０％粘接剂；ｄ．余量为导电剂；将其混合均匀；将制作好正／负极所需的集流体，和正／负极的电极复合材料一起放在模具中，通过挤压工艺将电极复合材料均匀压制在正／负极集流体的一表面上，或者均匀压制在正／负极集流体的两表面上，或者均匀压制在正／负极集流体的四周，通过加热烘干处理，得到带有内衬层或同时具有内外衬层的二次锂电池的电极。本发明专利技术的方法满足各种形状的电池所需的电极形状，制作中通过压实工艺，极片厚度和密度可以按照设计制作，从而使电池能量密度得以提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二次锂电池的电极和加工工艺，特别是涉及一种二次锂电池 用的电芯和制备方法。技术背景通常所说的二次锂电池的电芯，都是由正极、隔膜和负极组合在一起组成的c 目前二次锂电池的正/负电极是片状结构，都通过涂布工艺加工而成的，由于极 片受到涂布工艺的限制，正极或负极材料不能涂得太厚，从而造成二次锂电池的 能量密度不高，以及二次锂电池的形状也只能是圆形或者是方形的，不能按照人 们的要求做成各种形状；因此人们不得不在每一个用二次锂电池的电器上，专门 设计一个位置来组装电池,给人们带来非常多的不便。为了解决这个问题，已有 诸多的文章做过介绍，例如专利技术名称为"一种用于高功率无水电解质电池的正 负极片"，该申请中记载了该正负极片包括基片和涂层，其中在基片上涂敷一 层正或负极活性材料涂层，在所述的正或负极活性材料涂层上制有凹凸的花纹。 采用正或负极活性材料涂层上制有凹凸的花纹，就是为了加大面积来提高二次锂 电池的能量密度。但是仍然未能切底解决极片的能量密度问题，仍然受到涂布工 艺的限制。本专利技术采取的工艺，切底打破了现成涂布工艺的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有的二次锂电池的极片受涂敷加工工艺的限 制，而不能将电池极片涂敷得层厚，造成电池能量密度低的缺陷；以及以往的制 作电池电极工艺并不能将电池极片做成各种各样形状，特别是不可能制成异形电 池电极，使得电池形状也受到限制，满足不了工业需要的缺陷；从而提供一种采 取震动，挤压成形工艺，制得的不同形状和不同厚度的电池的极片或电池的极块 和制备方法；该方法可以按电池形状设计要求的形状或厚薄加工，因此可以制成 异形电池电极，电池的能量密可以大大地得以提高，同时还减少了制造成本。本专利技术的目的是这样实现的-本专利技术提供的二次锂电池用电芯的制备方法，包括以下步骤-1) .首先制作用于二次锂电池中的电极(正/负极片或者电极块)形状所需 要的模具；2) .配制用于二次锂电池中的电极混合材料，以重量百分数计算，按照以下 配方称料a. 30-97.9%正/负极活性材料； b. 1-40%溶剂；c. 1-10%粘接剂； d.余量为导电剂；将其混合均匀,并搅拌均匀备用；3) .按照二次锂电池的形状设计制作好正/负极所需相应的集流体，再将步 骤2)混合好的电极混合材料与制好的正/负极集流体一起放在模具中，通过挤压工艺将电极混合材料均匀压制在正/负极集流体的一表面上，或者均匀压制在 正/负极集流体的两表面上，或者均匀压制在正/负极集流体的四周，形成带有内衬层或同时具有内外衬层的二次锂电池的电极毛坯；4) .将经过步骤3)压实处理后的电极毛坯从模具中脱出，进行加热烘干处 理，加热烘干温度根据所用的溶剂及粘接剂特性决定，烘干处理的作用一方面除 去溶剂，同时又活化粘接剂，得到由正/负极集流体与电极混合材料组成的、任 意设计的形状和厚度的二次锂电池的正/负电极；5) 最后在步骤4)制作好的正/负电极上的正极混合材料外或负极混合材料 外包敷上隔膜，将正极、负极及隔膜组合在一起形成二次锂电池的电极芯。在上述的技术方案中，所述的正/负极集流体为铝/铜箔或铝/铜网，穿孔铝/ 铜箔或者铝或铜制成的杆或者异形壳体；在上述的技术方案中，还包括将步骤3)装好电极材料的模具放在压力机械中，对电极材料施加所需压力，进一步对电极材料做压实处理，使其更加致密。在上述的技术方案中，所述的模具形状包括C形、E形或蜂窝状块的或者人们需要的各种形状，其模具形状根据所需电池的外形决定的。在上述的技术方案中，所述的正极活性材料包括锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴 铝酸锂、镍钴锰酸锂或钒酸锂、镍钴铝酸锂。所述的负极活性材料包括中间相碳微球、石墨、活性碳、碳纤维、硅碳合 金、钛酸锂或碳纳米管。在上述的技术方案中，所述的溶剂包括去离子水、N-甲基吡咯烷酮、 N-甲基乙酰胺或N-甲基甲酰胺。在上述的技术方案中，所述的粘接剂包括聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯、 丁苯乳胶、聚氟乙烯、聚噻吩或聚吡咯。在上述的技术方案中，所述的导电剂包括碳黒、碳l-5微米球、碳纳米管、i-io微米铜球或碳纳米粉。在上述的技术方案中，步骤4)中所述的进行加热烘干，是将从模具中脱出 的成型电极材料放入真空干燥箱中，按照设定好的工艺参数红外线加热或者加微 波加热。应用上述本专利技术提供制作用于二次锂电池电芯的方法，制作的用于二次锂电 池的电芯，包括正极、负极和隔膜；其特征在于，所述的正/负极为在正/负极的集流体上，通过挤压工艺将电极混合材料均匀压制在正/负极集流体的一表面 上，或者均匀压制在正/负极集流体的两表面上，或者均匀压制在正/负极集流体 的四周，或者均匀压制在负极集流体的内壁上，形成带有内衬层或同时具有内外衬层的二次锂电池的电极；所述的正/负极电极复合材料，以重量百分数计算，按照以下配方称料 a. 30-97.9%正/负极活性材料； b. 1-40%溶剂；c. 1-10%粘接剂； d.余量为导电剂。在上述的技术方案中，通过取一半所述的电极混合材料，放入制好的模具中， 再将带有"刀把"形的片状正/负极集流体，放在模具中的该电极混合材料上， 然后把余下的电极混合材料倒入模具中，覆盖在正/负极集流体上表面，并将"刀把"露在外面，该集流体下端埋在正/负极材料的中间；对装好料的模具进行震 动和压实，使其密实，制得带有"刀把"形的片状正/负电极；所加入模具中的 电极混合材料量由正/负极片或者电极块设计要求决定。在上述的技术方案中，所述的集流体为均匀开有小孔的铝/铜箔，或用铝/ 铜网，或者用铝或铜制成的杆或者异形壳体。在上述的技术方案中，用铝或铜制成的杆或者异形壳体，通过挤压工艺将电 极混合材料均勾压制在正/负极集流体的一表面上，或者均匀压制在正/负极集流 体的两表面上，或者均匀压制在正/负极集流体的四周，在正负极间通过隔膜隔 离，形成带有内衬层或同时具有内外衬层的二次锂电池的电极；在上述的技术方案中，所述的异形壳体包括C形、E形、动物外形、花的形 状或蜂窝状块，其模具形状根据所需电池的外形决定的。在上述的技术方案中，所述的负极集流体为铜箔，该负极集流体作成一方形 外壳，通过挤压成形工艺将一层所述的负极活性材料压制在所述的负极集流体作 成的方形外壳内壁上，形成"凹"字型负极片，所述的带把包有隔膜的正极块插 入由负极材料制成"凹"字型负极片的缺口内(如图3和4所示)。反之可以将 正极材料制成"凹"字型状，把包有隔膜的负极材料制成圆形或是方形的块，插 入由正极材料制成"凹"字型内，组成二次锂电池的电芯。在上述的技术方案中，所述的负极制成蜂窝状块，其中蜂窝块中的眼是圆形 或是方形的，在该蜂窝状块的眼与眼之间开小孔8，在该小孔8中插入与之相配 的圆形或是方形铜杆的负极集流体1;所述的正极集流体3铝杆是圆杆或是方杆， 在该正极集流体3中间部分外表面上设有一层正极混合材料4,形成铝杆在中间 的圆形或是方形杆的正极，在该正极外包有隔膜，插入由负极材料制成蜂窝状块 的眼内，正极块与负极材料制成蜂窝状块的眼的内径尺寸相匹配；反之将正极材 料制成蜂窝状块，包有隔膜的负极材料制成的圆形或是方形的杆，插入由正极材 料制成蜂窝状块的眼内；形成二次锂电池电芯的外形可按照人们的需要的确定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备用于二次锂电池电芯的方法，包括以下步骤：　１）．首先制作用于二次锂电池中的电极形状所需要的模具；　２）．配制用于二次锂电池中的电极复合材料，以重量百分数计算，按照以下配方称料：　ａ．３０－９７．９％正／负极活性材料；　１－４０％溶剂；　ｂ．１－１０％粘接剂；　ｃ．余量为导电剂；将其混合均匀，并搅拌均匀备用；　３）．按照二次锂电池的形状设计制作好正／负极所需的集流体，再将步骤２）混合好的电极复合材料与制好的正／负极集流体一起放在模具中，通过挤压工艺将电极混合材料均匀压制在正／负极集流体的一表面上，或者均匀压制在正／负极集流体的两表面上，或者均匀压制在正／负极集流体的四周，形成带有内衬层或同时具有内外衬层的二次锂电池的电极毛坯；　４）．将经过步骤３）压实处理后的电极毛坯从模具中脱出，进行加热烘干处理，加热烘干温度根据所用的溶剂及粘接剂特性决定，得到任意设计的形状和厚度的二次锂电池的正／负电极；　５）最后在正电极混合材料外或负电极混合材料外包敷上隔膜，将正电极与负电极及隔膜组合在一起形成二次锂电池的电芯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董兴国，
申请(专利权)人：董兴国，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]