一种提高电极间粘结力的电芯及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种提高电极间粘结力的电芯的制备方法，本发明专利技术将固体聚酯二元醇和聚醚二元醇分别涂于隔膜靠近正极侧和靠近负极侧，将多异氰酸酯混入电解液后注入电芯内部，在电池内部引发原位聚合反应，使正负极片与隔膜形成一体化，有更好的贴合性，并且通过设计涂覆单体的种类，可以在正极侧形成耐氧化能力极强聚酯类聚氨酯粘结剂，在负极侧形成耐还原能力极强的聚醚类聚氨酯；由于以小分子单体注入电芯，对极片渗入深度更深，最终的聚氨酯与极片接触更好；聚氨酯中的氨基甲酸酯可以和正负极材料间形成氢键，进一步提高其粘附性，缓解电池充放电过程因电极体积变化带来的影响，提高电芯循环稳定性。本发明专利技术还提供了一种提高电极间粘结力的电芯。间粘结力的电芯。

【技术实现步骤摘要】
一种提高电极间粘结力的电芯及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种提高电极间粘结力的电芯及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统化石能源在使用过程中排放大量CO2气体，导致近年来地球环境的不断恶化，为了减少对化石能源的依赖，各国都开始将目光转向了清洁能源，大力发展风能、光伏、储能技术；锂离子电池因高能量密度、无记忆效应，成为储能中重要的角色，被广泛应用于电动汽车、储能电站。
[0003]锂离子电池在充电过程中，正极锂元素会迁移到负极材料表面并与负极材料形成化合物，由于大量锂离子嵌入、脱出，电极厚度发生明显膨胀、收缩，传统电解液没有粘附力，长期循环后电极与隔膜、对电极发生接触不良等情况，进而影响电性能，严重时还会导致电池热失控。
[0004]将聚合物引入电池内部，利用聚合物的粘附性，将隔膜、正极、负极粘合在一起，有利于缓解电极膨胀带来的影响，例如：CN 102332605 B中将聚偏二氟六烯
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六氟丙烯共聚物粉料加入电解液中，注入电池内部后经高温过程，使聚合物溶解到电解液内，形成物理凝胶，将正负极粘合，缓解电芯在高温下的膨胀；CN 203690419 U将涂有PVDF的隔膜组装电芯，注入电解液，通过热压方式将水系负极与隔膜结合在一起，抑制循环过程电池形变，提高电池循环稳定性。
[0005]传统方式普遍将PVDF等聚合粘合性的高分子引入电池内部，为保证电池电性能，加入量往往都不高，由于聚合物分子量过高，对电极表面的浸润并不理想，最终导致粘合效果有限。锂离子电池正负极电压差别很大，与正极接触往往需要聚合物分子具有很好的耐氧化能力，而与负极接触又需要很强的耐还原能力，两者相悖，同一物质无法兼顾；PVDF材料耐氧化能力强，但其在负极侧容易被还原，PEO耐还原能力强，但其无法兼顾高电压；所以通过传统方式制备的聚合物电池中，聚合物往往会因为加入量少、电极浸润差、循环过程分解导致粘合效果并不理想。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种提高电极间粘结力的电芯及其制备方法，本专利技术通过原位聚合方式将电解液中单体与隔膜表面涂覆单体进行聚合形成粘结层，从而能够提高锂离子正负极间的粘结力，减小正负极体充放电过程中积膨胀带来的影响。同时在电芯中隔膜表面原位聚合形成的粘结层兼顾正极侧耐氧化、负极侧耐还原能力，提高在循环过程中的稳定性。
[0007]本专利技术提供一种提高电极间粘结力的电芯的制备方法，包括以下步骤：
[0008]A)将第一组分溶液和第二组分溶液分别涂覆在隔膜的两侧，得到双面涂覆的隔膜；
[0009]所述第一组分溶液中包括聚酯多元醇和/或聚碳酸酯多元醇；所述第二组分溶液中包括聚醚多元醇和/或聚硅氧烷多元醇；
[0010]B)将所述双面涂覆的隔膜、正极极片和负极极片组装成电芯，注入电解液，电芯内部引发原位聚合反应，得到具有功能化隔膜的电芯；
[0011]所述电解液中包括第三组分、催化剂、锂盐和溶剂；所述第三组分为多异氰酸酯。
[0012]优选的，所述第一组分为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸1,4
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丁二醇酯二醇、聚己二酸1,6
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己二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇和聚苯二甲酸二元醇酯二醇中的一种或几种。
[0013]优选的，所述第一组分溶液中溶质的质量分数为0.1～100％。
[0014]优选的，所述第二组分为聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇、三羟基聚醚、羟基硅油和聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。
[0015]优选的，所述第二组分溶液中溶质的质量分数为0.1～100％。
[0016]优选的，将所述第一组分溶液涂覆于隔膜靠近正极一侧，将所述第二组分溶液涂覆于隔膜靠近负极一侧。
[0017]优选的，所述第三组分为甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、MDI三聚体和TDI三聚体中的一种或几种。
[0018]优选的，所述电解液中第三组分的质量分数为0.1～20％。
[0019]优选的，所述催化剂为N,N
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二甲基环己胺、双(2
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二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'
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四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N
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二甲基苄胺、N
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乙基吗啉、N
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甲基吗啉、N,N'
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二乙基哌嗪、三乙醇胺、N,N'
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二甲基吡啶、二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、三乙基磷、三苯基磷、三正丁基磷、三丁基氧化锡、钛酸四丁酯、锆酸四丁酯、三烷基锡醇盐和二烷基锡氧化物中的一种或几种；
[0020]所述电解液中催化剂的质量占第一组分、第二组分和第三组分质量总和的0.5～5％。
[0021]优选的，所述聚合的温度为40～90℃；所述聚合的时间为1～120小时。
[0022]优选的，将所述双面涂覆的隔膜、正极极片和负极极片组装后与电解液接触后，室温下浸润2～36小时，然后引发聚合。
[0023]本专利技术提供一种提高电极间粘结力的电芯，按照上文所述的制备方法制得。
[0024]本专利技术提供了一种提高电极间粘结力的电芯的制备方法，包括以下步骤：A)将第一组分溶液和第二组分溶液分别涂覆在隔膜的两侧，得到双面涂覆的隔膜；所述第一组分溶液中包括聚酯多元醇和/或聚碳酸酯多元醇；所述第二组分溶液中包括聚醚多元醇和/或聚硅氧烷多元醇；B)将所述双面涂覆的隔膜、正极极片和负极极片组装后与电解液接触，引发聚合反应，得到功能化电芯；所述电解液中包括第三组分、催化剂、锂盐和溶剂；所述第三组分为多异氰酸酯。本专利技术将固体聚酯二元醇和聚醚二元醇分别涂于隔膜靠近正极侧和靠近负极侧，将多异氰酸酯混入电解液后注入电芯内部，在电池内部引发原位聚合反应，使正负极片与隔膜形成一体化，有更好的贴合性，并且通过设计涂覆单体的种类，可以在正极侧形成耐氧化能力极强聚酯类聚氨酯粘结剂，在负极侧形成耐还原能力极强的聚醚类聚氨酯；由于以小分子单体注入电芯，对极片渗入深度更深，最终的聚氨酯与极片接触更好；聚氨酯中的氨基甲酸酯可以和正负极材料间形成氢键，进一步提高其粘附性，缓解电池充放
电过程因电极体积变化带来的影响，提高电芯循环稳定性。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种提高电极间粘结力的电芯的制备方法，包括以下步骤：
[0026]A)将第一组分溶液和第二组分溶液分别涂覆在隔膜的两侧，得到双面涂覆的隔膜；
[0027]所述第一组分溶液中包括聚酯多元醇和/或聚碳酸酯多元醇；所述第二组分溶液中包括聚醚多元醇和/或聚硅氧烷多元醇；
[0028]B)将所述双面涂覆的隔膜、正极极片和负极极片组装后与电解液接触，在一定条件下引发原位聚合反应，得到功能化电芯；
[0029]所述电解液中包括第三组分、催化剂、锂盐和溶剂；所述第三组分为多异氰酸酯。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高电极间粘结力的电芯的制备方法，包括以下步骤：A)将第一组分溶液和第二组分溶液分别涂覆在隔膜的两侧，得到双面涂覆的隔膜；所述第一组分溶液中包括聚酯多元醇和/或聚碳酸酯多元醇；所述第二组分溶液中包括聚醚多元醇和/或聚硅氧烷多元醇；B)将所述双面涂覆的隔膜、正极极片和负极极片组装成电芯，注入电解液，电芯内部引发原位聚合反应，得到具有功能化隔膜的电芯；所述电解液中包括第三组分、催化剂、锂盐和溶剂；所述第三组分为多异氰酸酯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一组分为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸1,4
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丁二醇酯二醇、聚己二酸1,6
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己二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇和聚苯二甲酸二元醇酯二醇中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一组分溶液中溶质的质量分数为0.1～100％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二组分为聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇、三羟基聚醚、羟基硅油和聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二组分溶液中溶质质量分数为0.1～100％。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述第一组分溶液涂覆于隔膜靠近正极一侧，将所述第二组分溶液涂覆于隔膜靠近负极一侧。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第三组分为甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异...

【专利技术属性】
技术研发人员：李久铭，刘帅，杨琪，尤猛，张晓维，俞会根，
申请(专利权)人：北京卫蓝新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：