[发明专利]一种凝胶聚合物锂离子电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池制造领域，具体是涉及一种凝胶聚合物锂离子电池的 制备方法。

背景技术

传统的锂离子电池采用液态电解液，液态电解液由锂盐溶解于碳酸酯 类等有机溶剂中构成。对于液态电解质，适用的负极材料有限；液态电解 液在放电过程中容易分解产生气体、形成过大的蒸汽压。另外，液态电解 液容易腐蚀电芯外壳，造成漏液等。而聚合物锂离子电池是20世纪90年 代出现的新型绿色环保化学能源。它具有电压高、比能量大、放电电压平 稳、循环性能好、安全性能好以及储存寿命长等优点。

美国贝尔通信研究院(BELLCORE)1994年公布了一种聚合物电解质 制备方法(美国专利号：US5296318)。BELLCORE技术的生产工艺需先 将聚偏氟乙烯-六氟丙烯P(VDF-HFP)溶解、再加入大量增塑剂邻苯二甲酸 二丁酯(DBP)、二氧化硅颗粒，涂布在基板上制成P(VDF-HFP)膜，然后 用大量低沸点溶剂(如甲醇)将增塑剂萃取出来，得到微孔膜，最后将微 孔膜与电极层辊压复合，于干燥间中注入液态电解液使之活化得到聚合物 锂离子电池。该技术最大的缺点是工艺过于复杂，成本高，增塑剂的萃取 过程复杂且难以控制。

发明内容

本发明的目的是提出一种凝胶聚合物锂离子电池的制备方法，实现电 解液完全凝胶，不含游离液态电解液，且制作工艺简单，制程参数控制容 易。

本发明的凝胶聚合物锂离子电池的制备方法是通过以下技术方案予以 实现的。

这种聚合物锂离子电池的制备方法的特点在于，包括以下步骤：a)将 P(VDF-HFP)固体溶解于有机溶剂中，配置成P(VDF-HFP)溶液，其中所述 有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、四氢 呋喃中的一种或任意几种的组合；b)在P(VDF-HFP)溶液中加入 P(VDF-HFP)的非溶剂，制成P(VDF-HFP)混合溶液，所述P(VDF-HFP)非 溶剂与P(VDF-HFP)的质量比为0.2～30：1，所述P(VDF-HFP)非溶剂包括 正丁醇、乙酸乙醇、己烷、苯、甲苯、甲醇、乙醇、水中的一种或任意几 种的组合；c)将P(VDF-HFP)混合溶液涂覆到至少一种承载体上，使溶剂 挥发，在承载体上形成复合多孔膜，所述承载体包括电池隔膜、电池的正 极片、电池的负极片；d)将电池正、负极片与隔膜进行装配，并向装配后 的电芯内注入液态电解液，对电芯加热烘烤，使得复合多孔膜与电解液形 成凝胶，再对电芯进行预充、分容工艺，制成凝胶聚合物电池。

上述聚合物锂离子电池的制备方法中，步骤a)中，所述P(VDF-HFP) 固体中，单体HFP与VDF的质量比为6～20：100。

所述步骤a)中P(VDF-HFP)与有机溶剂的质量比为1～40：100。

所述步骤a)中对溶解过程进行搅拌、加热，加热温度为30℃～85℃。

上述聚合物锂离子电池的制备方法中，所述步骤b)中在P(VDF-HFP) 溶液中加入P(VDF-HFP)非溶剂时进行搅拌、加热，加热温度为30℃～85 ℃。

所述步骤b)后还包括以下步骤：b1)将P(VDF-HFP)混合溶液静置冷 却，冷却后的混合溶液的温度为20℃～60℃。

所述步骤b1)中还对盛放P(VDF-HFP)混合溶液的容器抽真空，以除去 混合溶液内部的气泡，所述抽真空压力为0.01MPa～0.3MPa。

上述聚合物锂离子电池的制备方法中，所述步骤c)中混合溶液涂敷到 隔膜上的或涂覆到正极片和负极片上的复合多孔膜层的厚度为4μm～20μ m。

上述聚合物锂离子电池的制备方法中，所述步骤d)中首先对电芯预充， 再对电芯进行加热烘烤形成凝胶，然后分容。

所述步骤d)中首先对电芯预充、分容，再对电芯进行加热烘烤形成凝 胶。

所述步骤d)中对电芯进行加热烘烤形成凝胶的过程分段进行，并与对 电芯预充、分容的过程交错进行。

所述步骤d)中对电芯进行加热烘烤时还对电芯内部加压以利于形成凝 胶。

所述步骤d)中对电芯内部加压的压力为0.01MPa～0.2Mpa。

所述步骤d)中对电芯进行加热烘烤的加热温度为60℃～90℃，总的加 热时间为1h～7h。