[发明专利]一种凝胶聚合物锂离子电容电池及其制备方法

说明书

本发明涉及电化学储能元器件技术领域，具体来说是一种凝胶聚合物锂离子电容电池及其电极和制备方法，本发明通过引入PEO聚合物制备锂离子电容电池，并在高温陈化后通过电解液使所述聚合物溶胀，因此省去了易燃性的有机溶剂，制备得到的凝胶聚合物锂离子电容电池无游离的液态电解液存在，具有高的安全性能，同时具有良好的电化学性能和使用寿命，且本发明所述的制备方法简单易行。

技术领域

本发明涉及电化学储能元器件技术领域，具体来说是一种凝胶聚合物锂离子电容电池和电极及其制备方法。

背景技术

自1991年索尼公司发明锂离子电池以来，锂离子电池在消费电子、工业及自动化、能源交通、航空航天等领域得到了迅猛发展。传统的液态锂离子电池采用易燃性的有机化合物作为电解液溶剂，极易产生安全事故。为了解决锂离子电池的安全性问题和追求更高能量密度的锂离子电池，采用高分子聚合物和固态电解质的固态锂电池近年来得到了广泛研究。

US5296318率先提出了一种凝胶聚合物电池的制备方法，将PVDF-HFP作为聚合物电池的粘结剂和聚合物膜的支撑物，采用丙酮作为溶剂浇注法成膜并通过增塑剂萃取造孔来提高电极/隔膜的孔隙率。但这种采用DTP作为增塑剂和甲醇作为萃取剂存在着一定的健康和环境危害。

CN200480006242提出了采用PEO/PVDF-HFP作为聚合物电池的粘结剂，采用丙烯腈作为溶剂制浆后湿法电极涂布工艺的同时将增塑剂改为PC/EC等锂离子电池使用的溶剂成份，从而避免了增塑剂危害且省去了萃取增塑剂的过程。但这种方法随后加入由PC/EC组成的电解液并组装成液态电池，没有实现凝胶聚合物电池的制作。

CN201980018155进一步提出了采用PEO作为聚合物电池的粘结剂和隔膜，电极制备过程中将电极活性材料、导电剂和PEO聚合物、锂盐等溶解在乙腈溶剂中，湿法涂布成电极后去除乙腈溶剂并进一步加入少量NMP溶剂高温退火处理，使PEO聚合物得到更好的溶胀性已更有利于Li+在聚合物中的传输。

以上方法通过不断改进凝胶聚合物电极的制备工艺和改善聚合物的非结晶态来提高凝胶聚合物锂离子电池的电性能，取得了较好的效果。但制造过程中普遍采用高挥发、易燃有害的有机物作为溶剂来制作电极，仍然存在着一定的环境职业危害和生产安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种凝胶聚合物锂离子电容电池及其电极的制备方法。该方法制备的凝胶聚合物锂离子电容电池具有制备工艺简单易行，电极制备过程中无易燃挥发性有机溶剂存在，制备过程安全环保。

为了实现上述目的，设计一种凝胶聚合物锂离子电容电池及其电极的制备方法，包括以下步骤：

S1. 将电极活性材料与导电剂、锂盐、PEO聚合物粉末按重量比投入粉体混料机中，进行均匀混合：

S2. 经混合后的粉体投入机械融合机中，在加温状态下进行融合造粒处理，得到类圆形的混合颗粒；

S3. 混合颗粒经热辊压机反复热辊压处理，得到均匀厚度的电极膜片；

S4. 电极膜片和表面两侧涂有导电涂层的集流体经热压复合，得到正负极片；

S5. 将正负极片裁切成合适尺寸的电池电极，并在叠片机上用表面两侧涂有PVDF共聚物的电池隔膜叠片成电芯；

S6. 电芯经高温热压整形处理、焊接极耳、顶侧封、干燥注液封口等工序处理后得到锂离子聚合物电池；

S7. 锂离子聚合物电池经高温陈化处理，注入的电解液促使聚合物充分溶胀，形成凝胶聚合物锂离子电池；

S8. 对凝胶聚合物锂离子电池按照常规锂离子电池的生产工序进行化成、分容和二次封口等操作，得到最终的成品凝胶聚合物锂离子电池。