[发明专利]一种柔软型聚合物锂电池及其制备方法

说明书

技术领域

   本发明涉及一种柔软型聚合物锂电池及其制备方法，特别是涉及一种由镀铝碳纤维布和镀铜碳纤维布分别作为正极集流体和负极集流体的柔软型聚合物锂电池及其制备方法。

背景技术

锂电池作为一种优秀的能量存储和转换的器件，已经在人们生产和生活中的各个领域得到了广泛应用。锂电池按其结构可以分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池。液态锂离子电池由于使用液态电解质，容易产生漏夜等危险。而且液态锂电池大多采用铝壳或者钢壳进行外包装，使得电池的形状非常固定化，能量密度受到严重限制。在液态锂离子电池基础上发展而来的聚合物锂电池，正好能在性能上弥补传统液态锂电池的缺憾。首先，由于采用铝塑复合膜软包装，相对于采用铝壳等硬包装的传统电池而言，不容易爆炸，具有更高的安全性。其次，聚合物锂电池更轻、更薄、容量更大。第三，聚合物锂电池可以设计成任意形状，具有非常好的柔韧性。第四，由于聚合物锂电池电解质采用固状或凝胶状物质，不会泄漏，因而减少了污染。

但是，正是由于聚合物锂电池使用金属铝塑复合膜进行包装，导致电池机械性能和抗冲击能力较弱，产生了巨大的安全隐患。本发明的目的是克服上述技术困难，采用具有强抗冲击能力的镀铝碳纤维布和镀铜碳纤维布分别作为正极集流体和负极集流体，为聚合物锂电池抵御外来冲击提供了又一防线，大大提高了聚合物锂电池的机械性能和安全性能。

检索专利发现，还没有发现采用同类型镀铝碳纤维布和镀铜碳纤维布作为锂电池集流体的相关专利。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种柔软型聚合物锂电池，另一个目的在于提供一种柔软型聚合物锂电池的制备方法，其聚合物锂电池具有抗冲击能力强、柔韧性好、安全性高以及循环寿命好等优点。

本发明的技术方案是这样实现的：一种柔软型聚合物锂电池，包括正极极片、负极极片、复合聚合物膜以及外包装铝塑膜；其特征在于：正极极片包含正极活性材料、正极粘结剂、正极导电剂和正极集流体，其中正极活性材料、正极粘结剂和正极导电剂三者形成的混合物均匀的涂覆于正极集流体表面；所述负极极片包含负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂和负极集流体，其中负极活性材料、负极粘结剂和负极导电剂三者形成的混合物均匀的涂覆于负极集流体表面；所述复合聚合物膜具有三层结构，中间层为薄膜基体材料、两侧外层膜由聚合物材料和无机粉末添加剂制备而得。

所述的正极极片中的正极活性材料包括LiMn₂O₄、Li(Ni_0.333Mn_0.333Co_0.333)O₂和LiCoO₂；正极粘结剂包括聚偏氟乙烯、羟丙基甲基纤维素、羟基丁苯；正极导电剂包括乙炔黑、纳米碳纤维、碳纳米管；正极集流体为镀铝碳纤维布，是由碳纤维布和镀铝层组成。

所述负极极片中的负极的活性材料包括人造石墨、Li₄Ti₅O₁₂、硅碳复合材料；负极粘结剂包括聚偏氟乙烯、羟丙基甲基纤维素、羟基丁苯；负极导电剂包括乙炔黑、纳米碳纤维、碳纳米管；负极集流体为镀铜碳纤维布，是由碳纤维布和镀铜层组成。

所述复合聚合物膜中的中间层薄膜基体材料包括聚丙烯、聚乙稀和无纺布；所述聚合物材料包括聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯；所述无机粉末添加剂包括二氧化硅、二氧化锆和三氧化二铝。

一种柔软型聚合物锂电池的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

a）正极极片的制备

将85~95wt.%正极活性材料、3~7wt.%正极粘结剂和2~6wt.%正导电剂溶于N-甲基吡咯烷酮中，充分搅拌，直至形成粘稠状浆料；再将该浆料涂于由厚度为0.2~2mm的碳纤维布和厚度为0.1~2.5μm的镀铝层组成的镀铝碳纤维布集流体上，80~120^oC真空干燥后即得到正极极片； 

b）负极极片的制备

将87~93wt.%负极活性材料、5~8wt.%负极粘结剂和2~5wt.%负极导电剂溶于N-甲基吡咯烷酮中，充分搅拌，直至形成粘稠状浆料；再将该浆料涂于由厚度为0.2~2mm的纤维布和厚度为0.1~1.5μm的镀铜层组成的镀铜碳纤维布集流体上，80~120^oC真空干燥后即得到负极极片。

）复合聚合物膜的制备