[发明专利]高倍率凝胶聚合物锂离子动力电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学领域的锂离子电池及其制造方法，尤其是涉及一种高倍率凝胶聚合物锂离子动力电池及其制造方法。

背景技术

在全球面临日益严重的环境问题和未来石油等能源将要枯竭的情况下，寻求可再生能源已成为人类紧迫的任务。动力电池作为目前世界发达国家重点发展的新型绿色电源之一，在电动车、电动工具、移动电子设备等方面具有良好的市场应用前景。目前的动力电池主要有铅酸电池、镍镉电池和锂离子电池三种，铅酸电池的使用已有200多年的历史，但随着人们的环保意识不断增强，其已经被越来越多的国家禁止使用，其比能量低也限制了它的使用，铅酸电池已越来越不能满足人们的要求。镍镉电池由于记忆效应和镉污染，其产量也将逐渐减小，而锂离子电池具有无污染、无记忆效应、比能量高(能量密度为铅酸电池的3-4倍，镍氢电池的2倍)、质轻等优点，近年来得到了快速发展，已经在移动通讯和笔记本电脑中得到广泛的应用，在动力电池方面也将具有广阔的发展空间。

动力电池对安全性能、比功率等方面要求相对较高，聚合物锂离子电池由于采用具有离子导电性并兼具隔膜作用的凝胶聚合物电解质代替液态电解质，没有游离的液态电解质存在，大大提高了电池的安全性能。但是凝胶聚合物锂离子电池的高倍率性能还不能满足电动车的需要，还有待于进一步提高。

目前市面上的聚合物锂离子动力电池均为液态和软包装型锂离子电池，如一种国内专利号为02149399.5的软包装液态锂离子蓄电池，其内容为：蓄电池的外壳为用铝塑复合膜制作的软包装体，软包装壁内为固定电池极组的硬固定架，固定架为金属材料或非金属材料制作的多孔框架形，外壳也可是硬固定架，内层用软包装封装电池极组。凝胶型聚合物锂离子动力电池的研究屈指可数，本发明专利主要针对凝胶型聚合物锂离子动力电池进行了详细的阐述。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的安全性能等的技术问题；提供了一种设计合理，结构简单，安全性能高成本低廉的高倍率凝胶聚合物锂离子动力电池及其制造方法。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的电池容量低，充放电性能不高等技术问题；提供了一种高倍率，充放电性能良好的高倍率凝胶聚合物锂离子动力电池及其制造方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：锂离子动力电池由阴阳极集流体、阴阳极膜、隔膜和电解液组成，隔膜为凝胶聚合物电解质，在阴阳极集流体上均匀涂布或热压上阴阳极膜，由阴极集流体、阴极膜、隔膜、阳极膜、阳极集流体依次叠加形成方形单包。

作为优选，所述的电芯内部结构主要由三种复合元件构成：

a.阴极片是由阴极膜和阴极集流体组成的复合元件，

b.阳极片是由阳极膜和阳极集流体组成的复合元件，

c.隔膜是一种凝胶聚合物电解质膜。

作为优选，所述的阴极集流体是铝网或冲孔铝箔，阴极膜是由阴极活性物质+导电剂+粘结剂+增塑剂组成，阴极膜涂敷或热压在阴极集流体一面表面或双面表面上；所述的阴极活性物质是一种或几种锂插层氧化物的组合，例如锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂镍氧化物、锂钴镍氧化物或它们的固溶体等；导电剂是各种高导电率碳黑，例如乙炔黑、丙酮黑、SupperS、Supper P和超细石墨粉等；粘结剂是聚合物，例如聚偏氟乙烯均聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物等。

作为优选，所述的阳极集流体是铜网、铜箔或冲孔铜箔，阳极膜是由阳极活性物质+导电剂+粘结剂+增塑剂组成，阳极膜涂敷或热压在阳极集流体表面一面表面或双面表面上；所述的阳极活性物质是一种或几种碳质材料的组合，例如天然或合成石墨、中间相碳微球和中间相碳纤维等能够使锂离子反复嵌入和脱嵌的石墨化碳系材料。导电剂是各种高导电率碳黑，例如丙酮黑、Supper S和Supper P等；粘结剂是聚合物，例如聚偏氟乙烯均聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物等。

作为优选，所述的隔膜是一种多孔聚合物膜，由聚合物材料、无机填料、增塑剂经有机溶剂制成。