[发明专利]聚合物锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池，尤其指一种凝胶聚合物锂离子电池及其制造方法。

背景技术

目前，相对传统的液态锂离子电池来讲，二次聚合物锂离子电池安全性更好，能量密度更高，并且易于制造到3毫米以下，因此在市场上占有越来越多的份额。二次聚合物锂电池有多种制造方法，其中一种典型方法是美国贝尔通信研究院(BELLCORE，USA)1994年公布的一种塑化态聚合物电解质的制备方法(US Patent 5296318)。这种方法虽然整个制造工序中在干燥房中完成的工序相对较少，但是需要萃取操作，而且自动化生产难度大。另一种凝胶电解质电池的制造方法是在电解液中加入可形成凝胶的预聚物(例如环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物)，在电芯阶段进行聚合交联，交联后的聚合物锁住电解液溶剂和电解质从而形成凝胶电解质。这种方法的缺陷是含有预聚体的电解液粘度很大，扩散困难，容易导致电解液不均匀。电芯阶段聚合交联程度难以控制也是该方法难以批量生产的另一重要原因。索尼公司在2000年时，在中国公布了另一种凝胶电解质锂离子电池的制造方法(CN1275816A)。该方法是在电极上涂覆凝胶电解质，通过加热加压形成良好的凝胶电解质与隔离膜界面。该方法的缺点是电解质中所含有的锂盐，在有水环境下会分解，严重影响电池性能。所以该方法只适合在干燥房等水分受控制的环境下制造二次聚合物锂电池。但过多的干燥房内工序增加了电池的制造成本。而且制备凝胶电解质时，低沸点溶剂的易挥发性使得涂覆工序过程中含低沸点溶剂的凝胶电解质一致性极难控制。如果选用高沸点溶剂制备凝胶电解质，不但会导致凝胶电解质的涂覆工序控制困难，还会导致电芯的低温性能差。也有人用偏氟乙烯与六氟丙烯(PVDF-HEP)作凝胶锂离子电池，但制作成本高，所生产的锂离子电池性价比降低，市场竞争力弱。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种工艺简单、制作成本低的聚合物锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

它包括正极和负极，所述正极与负极之间设有隔离膜，所述隔离膜与正极与负极之间均有一凝胶电解质层。

优选地，所述负极由碳材料或可进行锂嵌入/脱嵌的材料作为活性物质，集流体，粘接剂和导电剂等组成。

优选地，正极由含锂且可以作为二次锂离子阴极活性物质的过渡区金属氧化物为基础原材料，化学式为：Li_zM_xN_aC_bO_y，其中M为过渡区金属元素，例如钴(Co)、锰(Mn)、镍(Ni)或其它的过渡区金属元素。N和C为金属元素，例如镍(Ni)、锰(Mn)、铝(Al)和镁(Mg)等元素。x，y和z是自然数，a和b是非负整数。

优选地，所述的凝胶电解质层为聚合物。

优选地，所述聚合物是纤维素经乙酸和丁酸共同酯化所成的纤维素酯(CAB)，丁酰基含量为17％～55％，羟基含量为1.0％～5.0％，数均分子量为10000～100000。

1、当羟基含量为4.5％～5.0％时，推荐使用酰基含量为46％，数均分子量约为20000的乙酸丁酸纤维素酯，该聚合物熔点介于150～160℃。

2、当羟基含量为1.0％～4.5％时，推荐使用酰基含量为17％～38％，数均分子量为20000～10000的乙酸丁酸纤维素酯，熔点不等，从155℃到240℃。

3、还可以是1和2的混合物。

优选地，所述聚合物的溶剂为酮类溶剂、酯类、杂环化合物和/或碳酸酯类。

优选地，所述的隔离膜和电极，外设有包装层，包装内注入有非水电解液，真空封装后在合适温度下加以合适压力进行塑化加工成聚合物电解质电池。

优选地，所述的包装层材料为铝塑复合膜、不锈钢壳体或铝材质壳体。

本发明还提供一种如权利要求所述的聚合物锂离子电池的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

101、极片制备；

102、涂覆聚合物；

103、装配成电芯；

104、注入电解液；

105、化成。

优选地，所述化成步骤后还包括步骤：

106、再一次在合适的温度下加以合适的压力，从而形成好的隔离膜与电极界面。