專利名稱：鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池的制作方法，特別涉及一種鋰離子電池的制作方法。
背景技術(shù)：
目前，可充電鋰離子電池，由于其具有電壓高，重量輕，能量密度大，自放電低等優(yōu)點(diǎn)在可攜式儀器設(shè)備中獲得了廣泛的應(yīng)用。但封閉型的電池在使用不當(dāng)?shù)那闆r下，電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的異常氣體會(huì)使內(nèi)部壓力增大，從而發(fā)生電池爆炸的情況，這樣會(huì)對(duì)儀器設(shè)備造成損壞，同時(shí)也給操作和使用人員帶來(lái)不安全隱患。雖然鋰離子電池具有許多的優(yōu)點(diǎn)，但是它同樣也存在許多不足之處，例如短路、過(guò)充、針刺等問(wèn)題。因此，需要從電池的材料和設(shè)計(jì)方面來(lái)提高電池的安全特性。為了解決電池中存在的各種安全隱患問(wèn)題，許多科研工作者在提高電池的安全性方面進(jìn)行大量的努力；例如，在電解液中加入一定量的添加劑，隔膜中加入一些其它粒子以及電池內(nèi)部設(shè)置一定的元器件，但還是不能達(dá)到理想的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，通過(guò)對(duì)鋰離子電池所使用的聚乙烯隔膜的處理；提供一種工藝簡(jiǎn)單、有效提高電池的容量及抗過(guò)充、針刺等鋰離子電池整體性能的鋰離子電池的制作方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種鋰離子電池的制作方法，鋰離子電池由一個(gè)正極、一個(gè)負(fù)極、一層聚乙烯隔膜和電解液組成；用隔膜將電池的正、負(fù)極隔開并對(duì)其進(jìn)行卷繞，將卷好的極片放入鋁質(zhì)的電池殼中，在干燥箱中注入電解液，再將電池完全密封；其特征在于采用的聚乙烯隔膜厚度為12～25μm，在采用隔膜將電池的正、負(fù)極隔開并對(duì)其進(jìn)行卷繞前，首先對(duì)聚乙烯隔膜依序進(jìn)行如下處理(1)將聚乙烯隔膜放入壓力為-0.10Mpa～0.30Mpa的真空干燥箱中靜置1～2小時(shí)；
(2)將上述聚乙烯隔膜在-0.1Mpa～1.0Mpa以及40℃～100℃的條件下烘干12～48小時(shí)；(3)將上述聚乙烯隔膜置于-0.1Mpa～0.01Mpa條件下自然冷卻至室溫。
本發(fā)明與現(xiàn)有鋰離子電池的制作方法相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、電池使用處理后的聚乙烯隔膜電池容量有所增加。
2、電池的抗短路性能有了明顯提高。
3、電池的耐過(guò)充性能有了明顯的提高。
4、電池的針刺性能有了明顯的提高。
5、隔膜的拉伸強(qiáng)度有了較大的提高。
本發(fā)明提供了用于鋰離子電池隔膜的處理方法，即先行對(duì)聚乙烯隔膜進(jìn)行的加工處理，有效的解決了由于在電池后期制作過(guò)程中引起的電池隔膜熱收縮使電池正負(fù)極接觸不良引起的安全問(wèn)題。不但提高了隔膜的質(zhì)量，同時(shí)有效提高了電池的容量及抗過(guò)充、針刺等鋰離子電池的整體性能。其工藝簡(jiǎn)單，效果顯著，應(yīng)用廣泛。


圖1是隔膜處理后與未處理的鋰離子電池進(jìn)行60℃4.3V短路對(duì)比實(shí)驗(yàn)曲線圖；圖2是隔膜處理后與未處理的鋰離子電池進(jìn)行2C5V過(guò)充對(duì)比實(shí)驗(yàn)曲線圖；圖3是隔膜在不同條件下處理的鋰離子電池進(jìn)行2C5V過(guò)充對(duì)比實(shí)驗(yàn)曲線圖；圖4是隔膜處理后與未處理的鋰離子電池進(jìn)行3C5V過(guò)充對(duì)比實(shí)驗(yàn)曲線圖；圖5是隔膜處理后與未處理的鋰離子電池進(jìn)行針刺對(duì)比實(shí)驗(yàn)曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合較佳實(shí)施例和對(duì)比實(shí)驗(yàn)曲線圖，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式
詳述如下一種鋰離子電池的制作方法，鋰離子電池由一個(gè)正極、一個(gè)負(fù)極、一層聚乙烯隔膜和電解液組成；用隔膜將電池的正、負(fù)極隔開并對(duì)其進(jìn)行卷繞，將卷好的極片放入鋁質(zhì)的電池殼中，在干燥箱中注入電解液，再將電池完全密封。實(shí)施中，鋰離子電池使用的正、負(fù)極集流體為鋁箔、銅箔；如正極集流體為鋁箔(厚度25μm、20μm、15μm)，負(fù)極集流體為銅箔(厚度15μm、10μm、8μm)。
鋰離子電池采用的電極端子是由鎳條、鋁條、銅條以及上述金屬的合金或者鍍有上述金屬的材料。
鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰；負(fù)極材料有人造石墨、中間相炭微球可逆性的脫嵌鋰離子的碳材料；同時(shí)使用非水的液態(tài)電解液。由DME/DMC(體積比為1∶1)混合液體配制成1～1.1mol/LLiPF6作為鋰離子電池使用的非水液態(tài)電解液。本發(fā)明的特征在于采用的聚乙烯隔膜厚度為12～25μm，在采用隔膜將電池的正、負(fù)極隔開并對(duì)其進(jìn)行卷繞前，首先對(duì)聚乙烯隔膜依序進(jìn)行如下處理(1)將聚乙烯隔膜放入壓力為-0.10Mpa～0.30Mpa的真空干燥箱中靜置1～2小時(shí)；(2)將上述聚乙烯隔膜在-0.1Mpa～1.0Mpa以及40℃～100℃的條件下烘干12～48小時(shí)；(3)將上述聚乙烯隔膜置于-0.1Mpa～0.01Mpa條件下自然冷卻至室溫。
實(shí)施例1(以043048電池為例)該方形電池的正極活性物質(zhì)采用LiCoO2，負(fù)極活性物質(zhì)采用MCMB，電解液使用1mol/LLiPF6的EC/DMC，先將25μm聚乙烯隔膜放入壓力為0.30Mpa的真空干燥箱中靜置1小時(shí)，然后對(duì)其在-1.0Mpa以及100℃的條件下烘干48小時(shí)，最后將其在0.01Mpa狀態(tài)下自然冷卻到室溫。該型號(hào)的鋰離子電池使用上述隔膜后首次放電效率要比未經(jīng)過(guò)處理的隔膜的電池高出1.0％。
實(shí)例2(以053450電池為例)該方形電池的正極活性物質(zhì)和電解液均與實(shí)例1相同，而負(fù)極活性物質(zhì)采用石墨，20μm聚乙烯隔膜放入壓力為-0.10Mpa的真空干燥箱中靜置2小時(shí)，然后對(duì)其在-0.1Mpa以及60℃的條件下烘干24小時(shí)，最后將其在-0.1Mpa狀態(tài)下自然冷卻到室溫后作為隔膜使用。使用處理后隔膜組裝成的鋰離子電池與使用未處理隔膜組裝成的電池進(jìn)行溫度為60℃、電壓為4.3V的短路實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明兩種隔膜的鋰離子電池雖都能夠順利的通過(guò)該項(xiàng)測(cè)試。但是處理隔膜后的電池溫度低于未處理隔膜的電池10℃(參見(jiàn)圖1)。
實(shí)例3(以043450電池為例)該方形電池的正極活性物質(zhì)采用LiNi0.7Co0.3O2，而負(fù)極活性物質(zhì)采用石墨，電解液為DME/DMC(體積比為1∶1)1.05mol/LLiPF6，16μm聚乙烯隔膜放入壓力為-0.10Mpa的真空干燥箱中靜置2小時(shí)，然后對(duì)其在-0.1Mpa以及60℃的條件下烘干24小時(shí)，最后將其在-0.1Mpa狀態(tài)下自然冷卻到室溫后作為隔膜使用。使用處理后的隔膜鋰離子電池與使用未處理隔膜組裝成的電池進(jìn)行了2C5V耐過(guò)充實(shí)驗(yàn)，證明處理隔膜后的電池溫度低于未處理的電池3℃(參見(jiàn)圖2)。
實(shí)例4(以043450電池為例)該方形電池的正極活性物質(zhì)，負(fù)極活性物質(zhì)和電解液均與實(shí)例2相同，16μm聚乙烯隔膜放入壓力為-0.10Mpa的真空干燥箱中靜置2小時(shí)，然后對(duì)其在-0.1Mpa以及80℃的條件下烘干24小時(shí)，最后將其在-0.1Mpa狀態(tài)下自然冷卻到室溫。分別對(duì)使用此隔膜組裝成的鋰離子電池與使用60℃烘干24小時(shí)的16μmPE隔膜組裝成的電池進(jìn)行2C5V耐過(guò)充實(shí)驗(yàn)，結(jié)果說(shuō)明這兩種鋰離子電池均能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，但是80℃烘干隔膜后所組裝的電池過(guò)充溫度要低于60℃烘干隔膜后所組裝的電池25℃(參見(jiàn)圖3)。
實(shí)例5(以043450電池為例)該方形電池的正極活性物質(zhì)，負(fù)極活性物質(zhì)和電解液均與實(shí)例2相同，16μm聚乙烯隔膜放入壓力為-0.10Mpa的真空干燥箱中靜置2小時(shí)，然后對(duì)其在-0.1Mpa以及100℃的條件下烘干48小時(shí)，最后將其在-0.1Mpa狀態(tài)下自然冷卻到室溫。使用處理的隔膜鋰離子電池耐過(guò)充性能有了明顯的提高，與使用未處理隔膜組裝成的電池進(jìn)行了3C5V過(guò)充實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明使用處理后隔膜的鋰離子電池能夠順利的通過(guò)該項(xiàng)測(cè)試(參見(jiàn)圖4)。
實(shí)例6(以053048電池為例)該方形電池的正極活性物質(zhì)是LiCoO2，電解液為DME/DMC(體積比為1∶1)1.1mol/LLiPF6，12μm聚乙烯隔膜放入壓力為0.0Mpa的真空干燥箱中靜置2小時(shí)，分別在0.0Mpa以及40℃、60℃、80℃的條件下烘干48小時(shí)，最后將其在0.0Mpa狀態(tài)下自然冷卻到室溫。對(duì)使用處理后隔膜組裝成的電池進(jìn)行了針刺實(shí)驗(yàn)，結(jié)果說(shuō)明隔膜進(jìn)行處理后能夠降低電池針刺的溫度(參見(jiàn)圖5)。
實(shí)例7(對(duì)比實(shí)驗(yàn))將聚乙烯隔膜放入壓力為0.0Mpa的真空干燥箱中靜置2小時(shí)，分別在0.0Mpa以及50℃、70℃的條件下烘干24小時(shí)，最后將其在0.0Mpa狀態(tài)下自然冷卻到室溫。對(duì)未處理、50℃、70℃處理后的三種隔膜進(jìn)行了拉伸強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)。隔膜的拉伸強(qiáng)度分別為1280N/mm2、1330N/mm2、1380N/mm2。對(duì)電池進(jìn)行熱箱實(shí)驗(yàn)可以有效減少由于隔膜熱收縮使正負(fù)極接觸引起的安全問(wèn)題。
上述參照實(shí)施例對(duì)該鋰離子電池的制作方法進(jìn)行的詳細(xì)描述，是說(shuō)明性的而不是限定性的，因此在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池的制作方法，鋰離子電池由一個(gè)正極、一個(gè)負(fù)極、一層聚乙烯隔膜和電解液組成；用隔膜將電池的正、負(fù)極隔開并對(duì)其進(jìn)行卷繞，將卷好的極片放入鋁質(zhì)的電池殼中，在干燥箱中注入電解液，再將電池完全密封；其特征在于采用的聚乙烯隔膜厚度為12～25μm，在采用隔膜將電池的正、負(fù)極隔開并對(duì)其進(jìn)行卷繞前，首先對(duì)聚乙烯隔膜依序進(jìn)行如下處理(1)將聚乙烯隔膜放入壓力為-0.10Mpa～0.30Mpa的真空干燥箱中靜置1～2小時(shí)；(2)將上述聚乙烯隔膜在-0.1Mpa～1.0Mpa以及40℃～100℃的條件下烘干12～48小時(shí)；(3)將上述聚乙烯隔膜置于-0.1Mpa～0.01Mpa條件下自然冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)所使用的聚乙烯隔膜的處理方法。本發(fā)明采用的聚乙烯隔膜厚度為12～ 25μm，并對(duì)聚乙烯隔膜依序進(jìn)行如下處理(1)將聚乙烯隔膜放入壓力為－0.10MPa～0.30MPa的真空干燥箱中靜置1～2小時(shí)；(2)將上述聚乙烯隔膜在－0.1MPa～1.0MPa以及40℃～100℃的條件下烘干12～48小時(shí)；(3)將上述聚乙烯隔膜置于－0.1MPa～0.01MPa條件下自然冷卻至室溫。采用上述加工處理后的聚乙烯隔膜將電池的正、負(fù)極隔開并對(duì)其進(jìn)行卷繞，將卷好的極片放入鋁質(zhì)的電池殼中，在干燥箱中注入電解液，再將電池完全密封。本發(fā)明有效提高了聚乙烯隔膜的質(zhì)量，同時(shí)也顯著提高了電池的容量及抗過(guò)充、針刺等性能；工藝簡(jiǎn)單，安全可靠，應(yīng)用廣泛。
文檔編號(hào)H01M10/40GK1819322SQ200610013299
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者李鵬, 周波, 張紹麗 申請(qǐng)人:天津力神電池股份有限公司