一种零变形卷绕锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种零变形卷绕锂离子电池及其制备方法，制备方法如下：（1）将聚偏二氟乙烯PVDF、去离子水和润湿剂混合搅拌，得到PVDF悬浊液；将碳酸乙烯酯加热至完全热熔至液态，加入到PVDF悬浊液中，搅拌均匀得到混合浆料；（2）混合浆料放置于喷涂设备中，将混合浆料均匀的喷涂到隔膜单面或双面，后烘干，得到涂胶隔膜；（3）制备正极极片、负极极片；（4）正极极片、负极极片、涂胶隔膜卷绕，制得卷芯体；（5）将卷芯体组装、入壳、烘烤、化成、老化、分容，即制得锂离子电池。本发明专利技术将PVDF悬浊液与液态碳酸乙烯酯EC的混合物喷涂在隔膜上，预留出电池的内部膨胀空间，释放极片膨胀造成的应力，杜绝电池电芯的变形。芯的变形。

【技术实现步骤摘要】
一种零变形卷绕锂离子电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种零变形卷绕锂离子电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前锂离子方形铝壳电池按照生产工艺可分为叠片工艺和卷绕工艺，叠片工艺是将极片裁切成单片，经过叠片机将正负极片叠放到一起成为卷芯；卷绕工艺是将正负极片和隔膜在卷针上经过卷绕成为卷芯。目前行业内大部分企业都采用卷绕工艺，而卷芯内部应力一直困扰着电芯研发人员，由于卷绕时极片和隔膜都存在张力，经过热压后卷芯两侧的应力会变大，经过电池充放电后，正负极片会再次加厚，卷芯两侧拐角处的应力会更大，进而造成卷芯发生形变，造成极片间的距离加大，电芯的厚度超标，锂离子脱嵌困难，内阻变大，直接造成电性能急剧下降。
[0003]为控制电池变形，一般为：一是通过优化卷绕张力的大小来调节卷芯的内部应力；二是选择充放电膨胀更小的活性物质，且在使用前对极片进行预烘烤；三是选择热收缩更小的隔膜，且在使用前对隔膜进行预烘烤。但以上方法仅仅能起到很小的优化作用，改善不明显。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种零变形卷绕锂离子电池制备方法，具有预留出电池内内部膨胀空间、实现电池的零变形。
[0005]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种零变形卷绕锂离子电池制备方法，包括以下步骤：（1）制备混合浆料：（a）将聚偏二氟乙烯PVDF、去离子水和浸润剂混合搅拌，得到PVDF悬浊液；（b）将碳酸乙烯酯EC加热至完全热熔至液态，加入到PVDF悬浊液中，搅拌均匀后得到混合浆料；（2）混合浆料放置于喷涂设备中，将混合浆料均匀的喷涂到隔膜单面或双面，后烘干，得到涂胶隔膜；（3）制备正极极片、负极极片；（4）正极极片、负极极片、涂胶隔膜卷绕，制得卷芯体；（5）将卷芯体组装、入壳、烘烤、化成、老化、分容，即制得锂离子电池。
[0006]优选的，所述步骤（1）中（a）步骤具体为：将 PVDF进行研磨至粒径至1um以内得到PVDF粉体，后将PVDF粉体、去离子水和润湿剂混合搅拌，搅拌速度公转25
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30rpm/min，自转2500
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3000rpm/min，搅拌时间150
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180min，得到PVDF悬浊液。
[0007]优选的，所述步骤（1）中（b）步骤具体为：将常温下是固态的EC在50
‑
100℃加热至完全热熔至液态，后加入到PVDF悬浊液中，进行搅拌，搅拌速度公转25
‑
30rpm/min，自转
2500
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3000rpm/min，搅拌时间30
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60min，得到混合浆料。
[0008]优选的，步骤（2）中所述喷涂量为0.4~0.6g/m2。
[0009]优选的，所述EC为PVDF重量的5%~8%。
[0010]本专利技术的另一目的是提供一种零变形卷绕锂离子电池制备得到的锂离子电池，其采用上述制备方法制备得到，包括正极极片、负极极片以及置于所述正极极片与负极极片之间的隔膜，所述隔膜的单面或双面涂覆有混合浆料，所述混合浆料为PVDF悬浊液与液态碳酸乙烯酯EC的混合物，所述PVDF悬浊液为聚偏二氟乙烯PVDF、去离子水和浸润剂的混合物。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术锂离子电池卷芯体包括正极极片、负极极片以及置于正极极片与负极极片之间的隔膜，其中隔膜单面或双面均匀喷涂有混合浆料，混合浆料为PVDF悬浊液与液态碳酸乙烯酯EC的混合物，一方面PVDF是以颗粒状分布在隔膜上，使得隔膜具有一定的厚度差，另一方面，电芯组装后烘烤时，EC会发生溶解挥发，从而预留出电池的内部膨胀空间，释放极片膨胀造成的应力，控制电池的变形起拱，且EC本身就是后续电解液的溶剂成分，所以即使有所残留也不会对电池有影响。另外，本专利技术将PVDF悬浊液与液态碳酸乙烯酯EC的混合物喷涂在隔膜上，可以杜绝电池电芯的变形，电池内部无应力。
实施方式
[0012]以下结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。
实施例1
[0013]以48173170
‑
120Ah为例一种零变形卷绕锂离子电池制备方法，包括以下步骤：（1）制备混合浆料：（a）将 PVDF进行研磨至粒径至1um以内，得到PVDF粉体，后将1000g PVDF粉体、10kg去离子水和10g润湿剂（ BYKLP
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C 22136 ）混合搅拌，搅拌速度公转25rpm/min，自转3000rpm/min，搅拌时间150min，得到PVDF悬浊液；（b）将100g碳酸乙烯酯EC加热至100℃完全热熔至液态，加入到PVDF悬浊液中，继续搅拌，搅拌速度公转25rpm/min，自转3000rpm/min，搅拌时间30min，得到混合浆料；（2）混合浆料放置于喷涂设备中，将混合浆料均匀的喷涂到隔膜（聚丙烯干法基膜）双面，喷涂面密度约为0.4g/m2，后烘干，得到涂胶隔膜；（3）制备正极极片、负极极片，其中，正极片具体为：磷酸铁锂（德方纳米DY
‑
1）:SP:PVDF:CNT=96.4：1：1.8：0.8（质量比），负极片具体为：石墨(杉杉fsn
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1)：SP：CMC：PAA=96:1.1:0.6:2.3（质量比）；（4）正极极片、负极极片、涂胶隔膜卷绕，制得卷芯体，其中，正极卷绕张力起始值450g，衰减张力每圈8g，最小张力值200g，负极卷绕张力起始值420g，衰减张力每圈9g，最小值张力值180g，隔膜张力起始值220g，衰减张力值6g，最小张力值100g；（5）将卷芯体组装、入壳、烘烤（温度105℃，时间48h，真空度
‑
95kpa）、化成、老化、分容，即制得锂离子电池，其中，卷芯厚度为47.00mm。
实施例2
[0014]以48173150
‑
100Ah为例一种零变形卷绕锂离子电池制备方法，包括以下步骤：（1）制备混合浆料：（a）将 PVDF进行研磨至粒径至1um以内，得到PVDF粉体，后将1000g PVDF粉体、10kg去离子水和10g润湿剂（BYKLP
‑
C 22136 ）混合搅拌，搅拌速度公转30rpm/min，自转2800rpm/min，搅拌时间160min，得到PVDF悬浊液；（b）将100g碳酸乙烯酯EC加热至100℃完全热熔至液态，加入到PVDF悬浊液中，继续搅拌，搅拌速度公转30rpm/min，自转3000rpm/min，搅拌时间30min，得到混合浆料；（2）混合浆料放置于喷涂设备中，将混合浆料均匀的喷涂到隔膜（聚丙烯干法基膜）双面，喷涂面密度约为0.4g/m2，后烘干，得到涂胶隔膜；（3）制备正极极片、负极极片，其中，正极片具体为：磷酸铁锂（东阳光p321）:SP:PVDF:CNT=96.4：1：1.8：0.8（质量比），负极片具体为：石墨（百川BC
‑
S05H）：SP：CMC：PAA=96:1.1:0.6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零变形卷绕锂离子电池制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）制备混合浆料：（a）将聚偏二氟乙烯PVDF、去离子水和润湿剂混合搅拌，得到PVDF悬浊液；（b）将碳酸乙烯酯EC加热至完全热熔至液态，加入到PVDF悬浊液中，搅拌均匀后得到混合浆料；（2）混合浆料放置于喷涂设备中，将混合浆料均匀的喷涂到隔膜单面或双面，后烘干，得到涂胶隔膜；（3）制备正极极片、负极极片；（4）正极极片、负极极片、涂胶隔膜卷绕，制得卷芯体；（5）将卷芯体组装、入壳、烘烤、化成、老化、分容，即制得锂离子电池。2.根据权利要求1所述的零变形卷绕锂离子电池制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中（a）步骤具体为：将 PVDF进行研磨至粒径至1um以内得到PVDF粉体，后将PVDF粉体、去离子水和润湿剂混合搅拌，搅拌速度公转25
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30rpm/min，自转2500
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3000rpm/min，搅拌时间150
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180min，得到PVDF悬浊液。3.根据权利要求1所述的零变形卷绕锂离子电池制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王增森，李志国，朱沈飞，朱玉斌，王天禾，付志强，
申请(专利权)人：江苏海基新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：