評測用方形—圓芯鋁塑膜鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種評測用方形-圓芯鋁塑膜鋰離子電池的制作方法。按照鋰離子電池的通常方法制備正極、負極，再卷繞成一個圓芯，封入一個方形電池級鋁塑膜袋子，且保留氣室。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計避免了現(xiàn)有電池的結(jié)構(gòu)在評測電極材料時裝配比、裝配壓力不易控制、材料產(chǎn)氣引起電池鼓脹及泄露無法繼續(xù)測試等缺陷，適應(yīng)評測各種材料在不同工藝下的性能而且具有投入設(shè)備成本低的特點。
【專利說明】評測用方形一圓芯鋁塑膜鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種評測用方形-圓芯鋁塑膜鋰離子電池的制作方法，屬于化學儲能技術(shù)的材料評測技術(shù)的創(chuàng)新。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池自20世紀90年代問世以來，一直在迅猛發(fā)展。新型鋰離子電池電極材料的創(chuàng)新，推動鋰離子電池性能不斷提高。而材料開發(fā)過程中對于材料功能特性的評測是一個重要的環(huán)節(jié)。然而，評測一種新材料的功能是否滿足實際應(yīng)用要求是一件耗時、耗力工作。
[0003]通常，評測電極材料功能特性的方法是把電極材料做成實際電池，再測試電池的性能來反應(yīng)材料的特性。而這種方法上存在諸多的問題?，F(xiàn)有的鋰離子電池幾種結(jié)構(gòu)形式，包括圓柱型鋼殼電池、圓柱型鋁殼電池、方形鋼殼(或鋁殼、塑殼)電池、聚合物方形電池、圓柱型鋁塑膜電池，這些結(jié)構(gòu)的電池都不適合作為材料的評測。
[0004]如果做成圓柱型鋼殼電池或圓柱型鋁殼電池，一是需要精確計算卷芯的裝配比，否則可能做不出電池或者電池的性能不穩(wěn)定。而被測材料因處于研發(fā)階段往往存在某些不確定性，導致精確計算卷芯的裝配比幾乎不可能，故而需要多次試驗摸索，直至找到一個合適的裝配比才能比較有效的評測材料功能特性；二是需要投入的設(shè)備較多，投資較大；要求對大型設(shè)備操作經(jīng)驗豐富，對于專門從事材料研發(fā)的人員不易較快掌握；三是如果材料測試中釋放較多氣體會使電池蓋上安全閥打開而終止后續(xù)測試。
[0005]如果做成方形鋼殼(或鋁殼、塑殼)電池，則存在裝配比不容易控制、裝配壓力不易控制，數(shù)據(jù)的一致性差的問題，遇到材料測試中釋放較多氣體會使電池鼓脹，無法繼續(xù)后續(xù)測試。
[0006]如果做成聚合物方形電池，雖然解決了裝配比問題，但是遇到材料測試中釋放較多氣體會使電池鼓脹，嚴重的電解液泄露，也無法繼續(xù)后續(xù)測試。
[0007]如果使用圓柱鋁塑膜電池結(jié)構(gòu)，如專利200510126420.5圓柱鋁塑復合膜軟包裝鋰離子蓄電池、專利200520136509.5圓柱鋁塑復合膜軟包裝鋰離子蓄電池和專利200920026097.8 一種圓柱形鋁塑復合膜軟包裝鋰離子蓄電池所公開的圓柱型鋁塑膜電池，可以比較好的解決裝配比和電極材料釋放氣體的問題，但是對于電解液的調(diào)節(jié)和電池釋放氣體的收集就不能方便的實現(xiàn)，因此不能很好滿足材料功能評測的要求。
[0008]本發(fā)明公開一種評測用方形一圓芯鋁塑膜鋰離子電池的制作方法，其既能避免已有電池在評測材料功能特性方面的缺點，又可以投資少，滿足評測材料的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種評測用方形-圓芯鋁塑膜鋰離子電池的制作方法，制作的電池內(nèi)部是一個圓芯，外部是一個方形鋁塑膜袋子，且保留氣室，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計避免了上述的一系列問題，具有測試數(shù)據(jù)可靠性高、一致性好、投入設(shè)備成本低的特點。[0010]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實現(xiàn)的，一種評測用方形-圓芯鋁塑膜電池的制作方法，制作方法的步驟是:
(1)把需要評測的正極或負極材料制備成為鋰離子電池正極或負極，焊接好鋁塑膜電池用極耳；
(2)把標準的負極或正極材料對應(yīng)地制備成為鋰離子電池的負極或正極，焊接好鋁塑膜電池用極耳；
(3)把隔膜、負極、隔膜、正極按照順序從下到上層疊，正、負極耳分別位于隔膜的兩側(cè)，然后在自動卷繞機上卷繞成為一個圓形卷芯，負極要包住正極，隔膜包住負極，最外層用聚酰亞胺膜膠帶纏繞2周來固定，避免卷芯松開；
(4)裁剪一塊電池級鋁塑復合膜，寬度按照隔膜寬度的1.5?1.8倍，長度按照隔膜寬度的3.0?3.6倍，將鋁塑膜沿長度方向?qū)φ鄢珊笳归_，將卷芯放在折痕處，再對折包住卷芯，使鋁塑復合膜的長邊到卷芯端面距離相等，然后用熱合機把鋁塑復合膜二個垂直于卷芯軸心的側(cè)邊封住，封邊寬度為1cm，和極耳良好熱合，把平行于卷芯軸心的鋁塑復合膜一邊留出lcm不熱封作為加入電解液預(yù)留口，其余封住，封邊寬度為lcm;
(5)把封好的袋狀物放入干燥箱，80°C鼓風干燥24小時，降溫到室溫，移入相對濕度(2%的環(huán)境中，通過封邊上預(yù)留口加入鋰離子電池電解液浸沒卷芯，用熱合機把預(yù)留口封住，得到評測用方形-圓芯鋁塑膜電池；
所述的隔膜為具有微孔的聚丙烯(PP)薄膜，或具有微孔的聚乙烯(PE)薄膜，或者兩者結(jié)合而成的復合薄膜，所述的電解液為LiPF6、雙乙二酸硼酸鋰(LiBOB)、LiBF4溶解在碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、乙腈(AN)或碳酸甲乙酯(EMC) —種溶液或者多種混合溶液。
[0011]本方法制備的評測用方形一圓芯鋁塑膜鋰離子電池內(nèi)部是一個圓柱型卷芯2，卷芯2向兩側(cè)分別伸出正極耳3和負極耳4，外部是一個鋁塑膜折疊熱封形成的方形袋子1，并形成了一個氣室5。對制成的電池進行充電、放電、擱置、不同溫度下充電放電來評價正極或負極材料在全電池條件下的性能。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點在于，此結(jié)構(gòu)適應(yīng)各種材料評測，以及評估不同工藝下的壓實密度、注液量，可以觀察氣體產(chǎn)生，測試過程中如發(fā)生氣脹，仍然可以評測材料性能，電流密度分布均勻，測試數(shù)據(jù)可靠性高，電池的一致性好，同時可以方便的抽取產(chǎn)生的氣體進行分析，可以把材料的優(yōu)點、缺點客觀地反映出來。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1評測用方形-圓芯鋁塑膜鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]1鋁塑復合膜袋子2圓柱卷芯3正極耳 4負極耳 5氣室。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
正極片制作:將LiFeP04、KS、SP、PVDF按90:2:2:6的比例制成固含量50%的漿料，在涂布機上涂成面密度300g/m2的極片，經(jīng)110°C鼓風烘干15小時后，取出裁成50X700mm的極片，在對輥機上對輥成壓實密度2.20 g/m3的極片，在極片的一端超聲焊上鋁極耳。
[0016]負極片制作:將FSN、SP、CMC、SBR按95:1:2:2的比例制成固含量40%的漿料，在涂布機上涂成面密度150g/m2的極片，經(jīng)110°C鼓風烘干15小時后，取出裁成57X800mm的極片，在對輥機上對輥成壓實密度1.60g/m3的極片，在極片的一端點焊上鎳極耳。
[0017]按從下到上依次放好PE隔膜(25Mm厚、60mm寬)、負極片、隔膜、正極片，用Φ4πιπι卷針卷繞成卷芯，然后用聚酰亞胺膜膠帶纏繞2周固定，裁好電池級鋁塑復合膜10X20cm，將鋁塑膜沿長度方向?qū)φ鄢?0X 10cm后展開，然后將卷芯放在折痕處，再對折包住卷芯，使卷芯兩端面與鋁塑復合膜邊緣距離為2cm，然后用熱合機把鋁塑復合膜二個垂直于卷芯軸心的側(cè)邊封住，封邊寬度為1cm，確保和極耳良好熱合，把平行于卷芯軸心的鋁塑復合膜一邊留出lcm不熱封作為加入電解液預(yù)留口，其余封住，封邊寬度為lcm;。然后再鼓風80°C烘24小時，降溫到室溫，移入相對濕度2%的環(huán)境中，通過注液口注入lmol/L LiPF6在EC:DMC:EMC質(zhì)量比為3:1:1電解液15ml浸沒卷芯、封口，得到一個10 X 10cm方形-圓芯鋁塑膜電池。對此電池進行0.1C充電、放電，檢測材料在全電池體系下充電放電效率。
[0018]實施例2
正極片的制作方法同實施例1，壓實密度為2.10 g/m3，極片尺寸50X500mm。
[0019]負極片的制作方法同實施例1，極片尺寸57X550mm。
[0020]卷繞同實施例1，將電池級鋁塑復合膜裁成10X 16cm尺寸，按照實施例1中同樣方法封裝、干，再移入相對濕度2%的環(huán)境中，通過注液口注入lmol/L LiBOB在EC:DMC:EMC:PC質(zhì)量比為3:1:1:1電解液10ml浸沒卷芯、封口，得到一個10 X 8cm方形-圓芯鋁塑膜電池。
實施例3
正極片的制作方法同實施例1，壓實密度為2.40 g/m3，極片尺寸50X500mm。
[0021]負極片的制作方法同實施例1，極片尺寸57 X 550mm。
[0022]按從下到上依次放好隔膜、負極片、25Mm的PP、PE復合隔膜、正極片，用Φ4πιπι卷針卷繞成卷芯，然后用膠帶纏繞固定，裁好llX22cm的鋁塑復合膜，封裝和干燥同實施例1，再移入相對濕度2%的環(huán)境中，通過注液口注入lmol/L LiBF4在AN:DEC:EMC:GBL質(zhì)量比為5:1:1:1電解液10ml浸沒卷芯、封口，得到一個11X 11cm方形-圓芯鋁塑膜電池。
【權(quán)利要求】
1.一種評測用方形-圓芯鋁塑膜鋰離子電池的制作方法，其特征在于:制備方法的步驟是:把需要評測的正極或負極材料制備成為鋰離子電池正極或負極，焊接好鋁塑膜電池用極耳；把標準的負極或正極材料對應(yīng)地制備成為鋰離子電池的負極或正極，焊接好鋁塑膜電池用極耳；把隔膜、負極、隔膜、正極按照順序從下到上層疊，正、負極耳分別位于隔膜的兩側(cè)，然后在自動卷繞機上卷繞成為一個圓形卷芯，負極要包住正極，隔膜包住負極，最外層用聚酰亞胺膜膠帶纏繞2周來固定，避免卷芯松開；裁剪一塊電池級鋁塑復合膜，寬度按照隔膜寬度的1.5?1.8倍，長度按照隔膜寬度的3.0?3.6倍，將鋁塑膜沿長度方向?qū)φ鄢珊笳归_，將卷芯放在折痕處，再對折包住卷芯，使鋁塑復合膜的長邊到卷芯端面距離相等，然后用熱合機把鋁塑復合膜二個垂直于卷芯軸心的側(cè)邊封住，封邊寬度為1cm，和極耳良好熱合，把平行于卷芯軸心的鋁塑復合膜一邊留出lcm不熱封作為加入電解液預(yù)留口，其余封住，封邊寬度為1cm ；把封好的袋狀物放入干燥箱，80°C鼓風干燥24小時，降溫到室溫，移入相對濕度< 2%的環(huán)境中，通過封邊上預(yù)留口加入鋰離子電池電解液浸沒卷芯，用熱合機把預(yù)留口封住，得到評測用方形-圓芯鋁塑膜電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評測用方形-圓芯鋁塑膜鋰離子電池的制作方法，其特征在于:所述的隔膜為具有微孔的聚丙烯薄膜，或具有微孔的聚乙烯薄膜，或者兩者結(jié)合而成的復合薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評測用方形-圓芯鋁塑膜鋰離子電池的制作方法，其特征在于:所述的鋰離子電池電解液為LiPF6、雙乙二酸硼酸鋰、LiBF4溶解在碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、乙腈或碳酸甲乙酯一種溶液或者多種混合溶液。
【文檔編號】H01M10/058GK103682455SQ201310645489
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】郝德利, 葉麗光 申請人:天津赫維科技有限公司