一种含凝胶电解液的锂离子电池的制作方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种含凝胶电解液的锂离子电池的制作方法，该方法包括：微孔隔离膜板的制备、电芯的制备、电解液的灌注和后处理等步骤。相对于现有技术，本发明专利技术采用两步法聚合凝胶，通过预凝胶步骤，使电芯形成良好的阴极极片/电解质界面和阳极极片/电解质界面，在化成过程中，使阴极活性材料和阳极活性材料充分活化，化成后对电池在加压的同时加热，可排除电池在化成过程中产生的且存在于阴极极片/电解质界面和阳极极片/电解质界面间的气泡，还可以使界面间隙更小，更有利于良好阴极极片/电解质界面和阳极极片/电解质界面的形成，从而使电池具有更加优异的电化学性能。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及。
技术介绍
锂离子电池是目前世界上最先进的商品化二次电池，随着各种电子产品的发展，这些电子产品对锂离子电池的需求量呈现迅速增长的态势。锂离子电池的高放电电压、高能量密度以及其优良的低自放电特性等，更是使其得到了广泛的应用。随着电子科技的发展，电子产品变得更小更轻，这对二次电源也提出了更高的要求更高的能量密度、更高的功率密度和更好的安全性能，并且还需要二次电源能够根据电 子产品制作成不同的形状。随着材料的发展，锂离子电池的能量密度和功率密度已经不是最大的问题，但是采用液态电解液的锂离子电池存在着漏液等安全问题，并且电池的形状难以随电子产品的要求而变化。因此聚合物锂离子电池愈来愈受关注，其采用有机聚合物电解质或有机陶瓷固态电解质，或凝胶态固态电解质，其电解质固定在阴极和阳极之间，且其间隙很小，有利于提高电池的能量密度，而且不存在液态电解液的漏液等安全问题。此外，电池形状还可以根据需求而变化。但是，采用凝胶电解质的电池也有其缺点电解液不能充分润湿极片的活性材料，且其自身的锂离子的导电性比液态电解液差，致使锂离子不能在阴极与阳极间充分的自由迁移，从而使得电池的容量下降，大电流充放电性能和低温充放电性能也会被恶化，不能满足应用需求。另外，凝胶的不均匀性和活化过程中电池的产气，会导致阴极或阳极与凝胶电解质间的界面变差，可能使得部分活性材料失效，从而使得电池的容量和寿命难以达到设计目标。多项中国专利申请都提出了凝胶电解液的制备方法，例如申请号为CN03158361.X、名称为锂离子电池凝胶电解液配方及用该电解液制备凝胶状电解液的方法的专利申请，申请号为CN201010152084. 2、名称为一种凝胶电解液及其制备方法以及使用该凝胶电解液的电池及其制备方法的专利申请；申请号为CN200410016036. 5、名称为含氟凝胶态电解质材料在位热交联制备方法及其聚合物锂离子电池的制备方法的专利申请等。虽然这些方法制备的凝胶电解液有较高的离子导电性能，但是都比液态电解液差，采用相应的凝胶电解液的锂离子电池的性能仍不能很好的达到设计目标，不能完全满足应用需求。并且可能都会存在一个问题在电芯和包装材料之间存在不均匀的小胶块，或是在电芯的侧边存在小胶块，这些胶块会影响电池的外观，而且可能影响电池的封装。此外，申请号为为CN01111388. X、名称为凝胶电解液电池的制作方法的中国专利申请提出了一种凝胶电解液电池的制作方法，电池的性能几乎都能满足应用需求，但是该制备方法对设备及环境非常高。有鉴于此，确有必要提供一种对设备及环境要求不高的含凝胶电解液的锂离子电池的制作方法，采用该方法制作的锂离子电池不会有胶块存在电芯和封装材料间，也不会有胶块存在电池的侧封装边，造成电池封装不良，而且其中的凝胶电解液有着与液态电解液几乎一致的离子电导率。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是针对现有技术的不足，而提供一种对设备及环境要求不高的含凝胶电解液的锂离子电池的制作方法，采用该方法制作的锂离子电池不会有胶块存在电芯和封装材料间，也不会有胶块存在电池的侧封装边，造成电池封装不良，而且其中的凝胶电解液有着与液态电解液几乎一致的离子电导率。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案，该方法包括第一步，微孔隔离膜板的制备将用于制备凝胶电解液的交联体的原料和吸液体溶解或溶胀在溶剂中，分散均匀，形成均一的溶液或乳液，然后将所得的均一溶液或乳液均匀地喷涂或涂布在基体聚合物膜上，再将溶剂烘干，即得到所需的微孔隔 离膜板，所述原料为单体或由所述单体聚合成的初聚体。第二步，电芯的制备将阴极极片、第一步所制备的微孔隔离膜板和阳极极片通过卷绕或者叠片方式制备成电芯，然后将电芯通过热封装的方式封装于包装材料内，并预留电解液灌注通道。第三步，电解液的灌注将溶解有引发剂的液态电解液通过第二步预留的电解液灌注通道灌注到采用包装材料封装好的电芯中，并且在电解液灌注过程中对电芯加热，力口热温度为35°C 75°C，同时对电芯施加压力和进行抽真空，施加的压力为0.1Mpa^O. 8Mpa，抽真空的真空度为_30Kpa'97Kpa，使得微孔隔离膜板上的用于制备凝胶电解液的交联体的原料初步聚合(即预聚合)，电解液灌注完成后采用热封装的方式将电芯完全密封，隔绝外界空气与水分；电芯施加压力和进行抽真空可使电解液更好的渗透到阴极极片和阳极极片中，从而实现阴极极片和阳极极片中的电解液保持着液态电解液所有的高离子电导率的优势。具体的，在电解液的灌注过程中，对电芯抽真空，这样可以加速电解液对极片的润湿或渗透；在对电芯抽真空的同时，对电芯加热，加热温度为可使凝胶电解液中的单体或其初聚体聚合的温度，但是又不可太高，否则会引起电解液成分大量挥发，从而使电解液组分变化太大，还可能会导致凝胶电解液的单体或其初聚体聚合速度太快，致使聚合不均匀，影响电池性能；在对电池抽真空和加热的同时，还对电芯加压，这样可以促进电解液对极片的润湿或渗透，而且可以使电芯在电解液凝胶过程极片和凝胶电解液层结合更好，保持有更好的界面。注液过程电解液部分凝胶，可确保电解液在充电与放电步骤前具有更好的流动性，有利于阴极活性材料和阳极活性材料的活化，并且可使阴极与凝胶电解液的凝胶层和阳极与凝胶电解液的凝胶层结合紧密，确保极片与凝胶电解液层间具有良好的界面。当真空度< -97Kpa时，电解液中的挥发性组分挥发太大，影响电解液组分含量，真空度> _30Kpa时，不能使电解液在极片中充分渗透；在电解液灌注过程中，对电芯的加热温度范围为35°C 75°C，温度低于35°C时，一方面，不能使电解液在短时间内在极片中充分渗透，另一方面不能使电解液充分凝胶，温度也不能高于75°C，否则会引起电解液成分大量挥发，从而使电解液组分变化太大，还可能会导致凝胶电解液的单体或其初聚体聚合速度太快，致使凝胶电解液聚合不均匀，影响电池性能；在电解液灌注过程中，对电芯施加的压力范围为O.1Mpa^O. 8Mpa，压力小于O.1Mpa时，不能使电芯的极片与凝胶层紧密结合，但是压力也不能大于O. 8Mpa，否则电解液不能很好的在极片中渗透。第四步，后处理依次对电芯进行化成、加热加压和排气成型操作，完成电池的制作，其中，加热加压是在施加O. 3Mpa"3. OMpa的压力的条件下，对灌注了电解液的密封的电芯进行加热，加热的温度为35°C 115°C，使得微孔隔离膜板上的用于制备凝胶电解液的交联体的原料完全聚合成骨架聚合物。由于电池在化成过程中会有气体产生，气体的产生来源可能是在电池的化成过程中溶剂的分解，功能添加剂的分解，不可控的微量水引起的一系列化学反应等。气体的产生，可能导致极片和凝胶电解液的凝胶层间的结合强度减小，甚至产生间隙，界面变差，锂离子不能很好的迁移，致使电池的电压降低，容量减小。因此，经过化成后的电池，需要在加热和加压的条件下，进行进一步(第二步)凝胶 。其中，在第二步凝胶过程中，对电芯施加的较优温度范围为35°C 115°C。温度低于35°C时，不能使电解液充分凝胶，也不能高于115°C，否则会引起电解液凝胶成分的分解，还可能会导致凝胶电解液的单体或其初聚体聚合速度太快，致使凝胶电解液聚合不均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含凝胶电解液的锂离子电池的制作方法，其特征在于，该方法包括：第一步，微孔隔离膜板的制备：将用于制备凝胶电解液的交联体的原料和吸液体溶解或溶胀在溶剂中，分散均匀，形成均一的溶液或乳液，然后将所得的均一溶液或乳液均匀地喷涂或涂布在基体聚合物膜上，再将溶剂烘干，即得到所需的微孔隔离膜板，所述原料为单体或由所述单体聚合成的初聚体；第二步，电芯的制备：将阴极极片、第一步所制备的微孔隔离膜板和阳极极片通过卷绕或者叠片方式制备成电芯，然后将电芯通过热封装的方式封装于包装材料内，并预留电解液灌注通道；第三步，电解液的灌注：将溶解有引发剂的液态电解液通过第二步预留的电解液灌注通道灌注到采用包装材料封装好的电芯中，并且在电解液灌注过程中对电芯加热，加热温度为35℃~75℃，同时对电芯施加压力和进行抽真空，施加的压力为0.1Mpa~0.8Mpa，抽真空的真空度为?30Kpa~?97Kpa，使得微孔隔离膜板上的用于制备凝胶电解液的交联体的原料初步聚合，电解液灌注完成后采用热封装的方式将电芯完全密封，隔绝外界空气与水分；第四步，后处理：依次对电芯进行化成、加热加压和排气成型操作，完成电池的制作，其中，加热加压是在施加0.3Mpa~3.0Mpa的压力的条件下，对灌注了电解液的密封的电芯进行加热，加热的温度为35℃~115℃，使得微孔隔离膜板上的用于制备凝胶电解液的交联体的原料完全聚合成骨架聚合物。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟松材，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：