[发明专利]聚合物电解质硬包装锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型二次锂离子电池的制备方法和生产工艺。该锂离子电 池使用聚合物电解质和超薄金属壳，既提高了电池容量，也增强了电池的安全 性，还克服了目前技术生产的聚合物软包装电池的各种缺陷，例如，电池的鼓 胀和漏液，以及软包装外壳的磨损和破损等，提升了电池的可靠性。该工艺技 术不仅可以生产应用于蓝牙、手机等电子产品的数码电池，而且可以生产大容 量和高功率的动力电池，应用于电动车、航空和航天等等大型设备。

根据电池外壳使用的不同金属材料，聚合物电解质硬包装锂离子电池可以 有不同的名称。例如，使用超薄铝壳时，聚合物电解质硬包装锂离子电池可简 称为聚合物铝壳锂离子电池、铝壳聚合物锂离子电池、聚合物电解质铝壳锂电 池、聚合物铝壳锂电池、铝壳聚合物锂电池、铝壳锂聚合物电池和聚合物铝包 锂电池。使用超薄钢壳时，聚合物电解质硬包装锂离子电池可简称为聚合物钢 壳锂离子电池、钢壳聚合物锂离子电池、聚合物电解质钢壳锂电池、聚合物钢 壳锂电池、钢壳聚合物锂电池、钢壳锂聚合物电池和聚合物钢包锂电池。此外， 相对于聚合物软包装电池，聚合物电解质硬包装锂离子电池还可简称为聚合物 硬壳锂离子电池或聚合物硬包锂离子电池。

背景技术

目前，在消费者电子和数码产品领域中，主要有二种锂离子电池：液态锂 离子电池和聚合物锂离子电池。液态锂离子电池使用不锈钢壳或铝壳，液体电 解质溶液。聚合物锂离子电池使用铝-塑料复合膜作为外壳和聚合物电解质。

这二种锂离子电池分别于1993年和2000年规模生产以来，以其它电池(镍镉 和镍氢电池)所不可比拟的卓越性能迅速占领了许多市场领域，得到了迅猛的 发展。作为高技术新能源产品，液态锂离子电池和聚合物锂离子电池已广泛地 应用于手机、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(PDA)、数码摄像机、数 码相机、便携式DVD/VCD/CD和MP3播放机等，已成为各种现代移动通讯 设备和电子设备不可缺少的部件，为在移动中从事各种商务活动例如办公、管 理企业和在移动中娱乐提供了许多方便。但是，随着技术的更新和发展，市场 对移动设备电源提出了更高的要求，例如更薄、更轻、任意形状、更高能量密 度、更安全和更低价格。目前使用的液态锂离子电池和聚合物锂离子电池不仅 在薄、轻、任意形状和能量密度方面都不能满足要求。而且，由于液态锂离子 电池中使用易燃和腐蚀性液体溶液作为电解质，其安全性能一直令生产厂商和 用户担心。电池漏液造成电子器件腐蚀和损坏的事故也时有发生。聚合物软包 装锂离子电池也有其弱点：由于使用柔软、脆弱的铝-塑料复合膜作为外壳， 不仅生产过程中的成品率较低、原材料较贵，导致成本上升；而且电池鼓胀、 漏液和外壳破损等缺陷经常发生，不仅致使电池失效，而且，鼓胀和漏液的电 池会损坏电池周围的电子元器件，导致整个电子装置损坏和失效。

发明内容

本发明专利所要达到的目的是将液态锂离子电池和聚合物锂离子电池各 自的优点结合起来，不仅要满足市场对于电池更薄、更轻、更大容量和更高能 量密度的要求，而且还要做到更加安全、更加可靠、更低价格和更少缺陷。

本发明专利所要解决的技术问题是在金属壳(铝壳或钢壳)中，将液体 电解质溶液进行聚合化和凝胶化处理，使其固化在正、负电极片之间，将正电 极/隔膜/负电极三者紧密粘结在一起，使(卷绕式或叠片式)电池芯形成一个坚 实的和独立的整体。

为了实现上述发明的目的，本发明采用的技术方案是：使用超薄型金属 壳(铝壳或钢壳)，以便增加电池活性物质的填充量；对成分配方进行调整和 对电极设计进行优化，在正、负电极片中使用超高分子量的粘结剂；在生产过 程中对液体电解质溶液进行物理或化学工艺处理，使其聚合化和凝胶化。

本发明的技术内容有三个方面：

第一个方面，使用超薄型金属壳(铝壳或钢壳)，以便增加电池活性物质 的填充量，提升电池容量。