[发明专利]聚合物锂离子电池的制备方法

说明书

技术领域：本发明属于电池产品开发的技术领域，具体涉及一种聚合 物锂离子电池的制备方法。

背景技术：现有技术中，聚合物锂离子电池(PLIB)是在原有钢壳、 铝壳电池基础上于发展起来的第三代新型绿色环保锂离子电池，具有更薄、 更轻、更安全、使用寿命更长以及良好的低温性能和低膨胀率等优点，因 而广泛应用于移动电话，MP3、MP4、P-DVD、PDA、数码产品、笔记本 电脑，蓝牙产品、智能卡、摄像机、矿灯、电动自行车以及军事领域等领 域，随着应用领域的不断拓宽，聚合物锂离子电池将飞速发展，市场潜力 非常巨大。

钴酸锂作为正极材料的二次电池已经实现了商品化，但由于钴资源短 缺、价格偏高、有毒而限制其推广使用。相比之下，锰酸锂虽然存在放电 容量相对较低，结构欠稳定等一些不足之处，但锰酸锂资源丰富且廉价， 对环境也没什么危害，这些优点使锰酸锂(LiMn₂O₄)成为最有希望取代 钴酸锂的正极材料；镍钴锰酸锂(又称三元材料)容量高且较钴酸锂便宜， 结构也较稳定。因此，若将锰酸锂和镍钴锰酸锂混合使用作为电池正极材 料，将其制作成聚合物锂离子电池，则实现了电池价格与性能的双赢，使 之具有很好的开发前景。

发明内容：本发明的目的是为了克服现有电池正极材料采用钴酸锂存 在资源短缺、价格偏高、有毒和采用锰酸锂存在放电容量相对较低，结构 欠稳定的缺陷，为人们提供一种成本低、可靠性高、放电容量小、结构稳 定、用途广泛的复合型的聚合物锂离子电池的制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

本发明的聚合物锂离子电池的制备方法，其特点是所述聚合物锂离子 电池由正极体系、负极体系和凝胶聚合物电解质组成，其中，正极体系为 锰酸锂和镍钴锰酸锂(LiNi_1/5～_2/5Co_1/5～_2/5Mn_1/5～_2/5O₂)，二者的重量比例范 围为：1∶1～4。

上述方案中，所述负极体系是：天然石墨和/或人造石墨，二者的重量 比为0～100∶100～0。

上述方案中，所述凝胶聚合物电解质的组成为单体、引发剂和有机电 解液，其中，单体为丙烯酸甲酯(CH₂＝CH—COOCH₃)和四乙烯醇二丙烯 酸酯，二者的质量比为1∶0.82～1.22；引发剂为自由基引发剂；有机电解液 是：EC/EMC/DEC(碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯)，三者的体积比 为：1∶0.2～1∶1.4～3，锂盐浓度(LiPF₆)为1～1.3mol/L。

上述方案中，所述凝胶聚合物电解质中的单体∶引发剂∶有机电解液的 质量比为1∶0.03～0.05∶18.6～20.6。

上述方案中，所述聚合物锂离子电池正极由锰酸锂、镍钴锰酸锂、乙 炔黑、PVDF(聚偏二氟乙烯)按20～50∶80～50∶2.5～3.5∶2.5～3.5的重量比 组成。

上述方案中，所述聚合物锂离子电池负极由天然石墨、人造石墨、CMC (羧甲基纤维素)、SBR(丁苯橡胶)按0～100∶100～0∶1.5～2.5∶3.5～4.5的 重量比组成。

上述方案中，所述聚合物锂离子电池的制备工序为：按上述配方分别 配好正极体系、负极体系和凝胶聚合物电解质，正极以N—甲基吡咯烷酮 (NMP)作溶剂，负极以水作溶剂，分别制成正极和负极浆料，正极集流 体为铝箔，负极集流体为铜箔，用背辊式间隙双面涂布(指在铝铜箔双面 采取背辊式间隙涂布，不包含隔膜)，采用正极限容，隔膜采用PP/PE/PP (聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯)三层复合膜(UBE)，将分切好的极片卷绕好后 用铝塑膜包装，在充满氮气的状态下注入含有单体、引发剂和有机电解液 的凝胶聚合物电解质，热压密封，然后将电池放入58℃～62℃的真空烘箱 中存储6.5～7.0小时，制成凝胶聚合物锂离子电池。