一种锰酸锂铝壳方形电池及制备方法技术

一种锰酸锂铝壳方形电池，其卷芯由多个同规格的卷芯单元组成，多个卷芯单元外部由卷芯辅助模块夹持排列固定后置于壳体内，卷芯辅助模块为PP材质；正极片是以正极浆料涂敷在铝箔上，负极片是由负极浆料涂敷在铜箔上；所述正极浆料是由锰酸锂和导电剂、粘结剂混合而成，负极浆料是由天然石墨和导电剂、粘结剂混合而成。这种方形电池的特点为：（1）采取圆柱卷绕式卷芯，极片间隙和松紧度均匀，生产效率高；（2）卷芯辅助模块能够支撑和保护卷芯，提升了电池的机械强度和安全性。（3）该方形电池成组后的尺寸能够匹配相同容量的铅酸电池，特别是电动自行车的铅酸电池。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池领域，主要应用于电动自行车、电动车等动力电池领域。特别是涉及。
技术介绍
在动カ电池领域主要有铅酸电池和锂离子电池两大类。过去几十年铅酸电池依靠其低成本和成熟的エ艺以及良好的安全性能占据了动力电池领域的大部分市场。但是铅酸电池也有其致命的弱点能量密度低、循环性能差。铅酸电池的质量比容量仅在30Wh/Kg-50Wh/Kg，体积比能量仅在70 ffh/1-100 Wh/1，循环寿命仅在300次左右。并且铅酸电池对环境有污染，所以近几年来政府出台一系列政策，提高了铅酸电池的入行门槛。 锂离子电池以其高电压、高能量密度、良好的循环性能、环保无污染等优势迅速崛起。特别是以锰酸锂为正极材料的锂离子电池，以其一致性好、成本低的优势在动カ电池领域得到了越来越多的应用。锂离子动カ电池特别是方形电池，一般使用金属外壳对电芯起到保护作用，同时也起到辅助注液的作用，但是金属外壳受到外力挤压后金属外壳变形，对里面的卷芯有一定程度的伤害而损坏电芯。另外，方形壳体内置入圆柱形卷芯后壳体和卷芯之间间隙较大，不利于注液，因此需要采取辅助注液的模块来解决注液问题。这正是本专利技术重点解决的问题。锂离子电池特别是锰酸锂正极材料的锂离子电池虽然具有一系列优点，但是由于成本较高，很难在短时间大規模内取代铅酸电池，这需要一个循序渐进的过程，因此设计的锰酸锂动カ电池的尺寸成组后如果接近铅酸电池的尺寸，无疑对锂离子动カ电池的推广起到良好的推动作用。电池隔膜是指在电池正极和负极之间ー层隔膜材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响，其主要作用是隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，让电解液中的离子在正负极之间自由通过。电池隔膜的的离子传导能力直接关系到电池的整体性能，其隔离正负极的作用使电池在过度充电或者温度升高的情况下能限制电流的升高，防止电池短路引起爆炸，具有微孔自闭保护作用，对电池使用者和设备起到安全保护的作用。目前的电池所用的常规隔膜通常是采用聚こ烯、聚丙烯制备，在实际使用中存在绝缘效果不佳易短路、离子扩散不理想并且强度较差的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提出，主要解决了铝壳电池易变形而损坏电芯的问题；主要解决了方形电池内置入圆柱形卷芯后电解液浸润电芯的问题。 为实现上述目的，本专利技术采取以下方案一种锰酸锂铝壳方形电池，包括铝制壳体、卷芯和电解液，其中，壳体由外壳和盖板两部分组成，盖板上设有正极集流柱、负极集流柱、防爆阀和绝缘片；卷芯是正、负极片和隔膜依次层叠卷绕成的圆柱形卷芯，卷芯置于壳体内，卷芯的正极耳、负极耳分别通过正极集流体、负极集流体与盖板的正极集流柱、负极集流柱连接。卷芯由多个同规格的卷芯单元组成，多个卷芯単元外部由卷芯辅助模块夹持排列固定后置于壳体内，卷芯辅助模块为PP材质；正极片是以正极浆料涂敷在铝箔上，负极片是由负极浆料涂敷在铜箔上；所述正极浆料是由锰酸锂和导电剂、粘结剂混合而成，负极浆料是由天然石墨和导电剂、粘结剂混合而成。所述正极浆料是将重量份为87 91份的锰酸锂、4飞份的导电剂、5 7份的粘结剂用N-甲基-2-吡咯烷酮调和成固含量45%飞5%的浆料；所述负极浆料是将重 量份为89、3份的天然石墨、2 4份的导电剂、5 7份的粘结剂用去离子水调和成固含量309^50%的浆料。所述的导电剂为导电炭黑和/或导电石墨，所述的粘结剂为聚偏ニ氟こ烯或水性胶、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶的ー种或几种组合。所述的卷芯辅助模块为两块卷芯辅助模块沿卷芯的轴向对合组成的长方形整体结构，其外部与长方形的壳体插接配合，内部设有与卷芯插接配合的柱形凹槽，两块卷芯辅助模块在其对合面上设有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯辅助模块上设有内外贯通的通孔或通槽。所述的卷芯辅助模块为两块卷芯辅助模块沿卷芯的外周边对合组成的长方形整体结构，其外部与长方形的壳体插接配合，内部设有与卷芯插接配合的弧形凹槽，两块卷芯辅助模块在其对合面上设有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯辅助模块上设有内外贯通的通孔或通槽。两块卷芯辅助模块沿卷芯的外周边对合方式包括上、下对合结构和左、右对合结构。所述的隔膜的组成如下以聚丙烯、聚こ烯材质的隔膜为基体，在基体表面涂敷由聚合物胶体材料和无机填料组成的涂层；所述的聚合物胶体材料是由聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯组成的混合物；所述的无机填料是由纳米级无机粉体材料三氧化ニ铝、ニ氧化硅的一种或其混合物组成。所述的聚丙烯、聚こ烯材质的隔膜基体选用聚丙烯微孔薄膜或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合微孔隔膜；所述的无机填料粒度是50nm-200nm ;所述隔膜涂层厚度为1_5 u m ;经过涂聚合物胶体材料和无机填料处理的隔膜孔隙率在30%-50%之间；所述隔膜涂层厚度优选为2-3 u m ;所述无机填料的重量占涂层聚合物胶体材料重量的30%-100%。聚合物胶体材料中的聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物占总体聚合物胶体材料重量的40%-70% ;聚丙烯腈占总体聚合物胶体材料重量的5%-20% ;聚甲基丙烯酸甲酯占总体聚合物胶体材料重量的10%-40%。聚合物胶体材料所用溶剂选自下列溶剂的ー种或几种丁酮、丙酮、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、こ酸こ酷、こ醇、碳酸ニこ酷、丁醇。前面所述的锰酸锂铝壳方形电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (I)配料正极浆料的配制是将导电剂和锰酸锂先烘烤，将粘结剂加入N-甲基-2-吡咯烷酮调和搅拌，加入导电剂继续搅拌，最后加入锰酸锂搅拌成粘稠的浆料；负极浆料配制是将各原料按配比搅拌成粘稠的浆料；(2)涂布将搅拌好的正极和负极浆料分别均匀地涂覆在铝箔和铜箔上，并留出空白区域，作为极耳区； (3)烘烤极片涂布完毕后先进行烘烤，在真空烤箱中循环烘烤20-26小时后转到下一ェ序； (4)辊压将正负极片通过辊压机先切边再辊压到合适的厚度； (5)分条制片将辊压后的极片通过分条机进行分条，然后在留白处焊接纯镍材料或纯铝材料的极耳； (6)烘烤极片制作完毕再进行循环烘烤20-26小吋，然后转到下ーエ序； (7)卷绕装配时，将隔膜夹在正负极片之间叠放，以平均的张紧カ卷绕在卷针上，卷绕好之后用胶带将卷芯缠绕包好； (8)装配将卷好的卷芯正极耳采用超声波焊机焊接到正极集流体铝带上；负极耳焊接到负极集流体镍带或铜带上；然后装入卷芯辅助模块并装入壳体，再将正极集流体铝带采用激光焊或超声波焊与盖板的正极集流柱连接，将负极集流体镍带或铜带采用激光焊或超声波焊与盖板的负极集流柱连接；最后将盖板和壳体密封焊接； (9)注液从盖板的注液孔内进行注液。注液后还包括以下步骤(10)化成注液后24 48小时内必须上柜化成，首先以0.02C-0. 05C的电流进行预充至电压3. 4V，然后以0. 2C的电流充电至4. 2V转为恒压充电，终止电流0. 02C -0. 05C。充满后再以0. 2C放电至3. 0V，再以0. 5C的电流充放电一次，将0.5C的放电容量作为电池的化成容量。在配制负极浆料过程中，当使用包括羧甲基纤维素纳的粘结剂时，先将羧甲基纤维素纳加入去离子水中搅拌，再加入导电剂继续搅拌，然后加入天然石墨搅拌，最后加入其它粘结剂搅拌成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锰酸锂铝壳方形电池，包括铝制壳体、卷芯和电解液，其中，壳体由外壳和盖板两部分组成，盖板上设有正极集流柱、负极集流柱、防爆阀和绝缘片；卷芯是正、负极片和隔膜依次层叠卷绕成的圆柱形卷芯，卷芯置于壳体内，卷芯的正极耳、负极耳分别通过正极集流体、负极集流体与盖板的正极集流柱、负极集流柱连接，其特征在于：卷芯为多个同规格的卷芯单元组成，多个卷芯单元外部由卷芯辅助模块夹持排列固定后置于壳体内，卷芯辅助模块为PP材质；正极片是以正极浆料涂敷在铝箔上，负极片是由负极浆料涂敷在铜箔上；所述正极浆料是由锰酸锂和导电剂、粘结剂混合而成，负极浆料是由天然石墨和导电剂、粘结剂混合而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建贞，朱玉法，柳艾美，孟庆帅，
申请(专利权)人：山东天阳新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：