[发明专利]一种凝胶聚合物锂离子电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池制造领域，具体是涉及一种凝胶聚合物锂离子电池的 制备方法。

背景技术

传统的锂离子电池采用液态电解液，液态电解液由锂盐溶解于碳酸酯 类等有机溶剂中构成。对于液态电解质，适用的负极材料有限；液态电解 液在放电过程中容易分解产生气体、形成过大的蒸汽压。另外，液态电解 液容易腐蚀电芯外壳，造成漏液等。而聚合物锂离子电池是20世纪90年 代出现的新型绿色环保化学能源。它具有电压高、比能量大、放电电压平 稳、循环性能好、安全性能好以及储存寿命长等优点。

美国贝尔通信研究院(BELLCORE)1994年公布了一种聚合物电解质 制备方法(美国专利号：US5296318)。BELLCORE技术的生产工艺需先 将聚偏氟乙烯-六氟丙烯P(VDF-HFP)溶解、再加入大量增塑剂邻苯二甲酸 二丁酯(DBP)、二氧化硅颗粒，涂布在基板上制成P(VDF-HFP)膜，然后 用大量低沸点溶剂(如甲醇)将增塑剂萃取出来，得到微孔膜，最后将微 孔膜与电极层辊压复合，于干燥间中注入液态电解液使之活化得到聚合物 锂离子电池。该技术最大的缺点是工艺过于复杂，成本高，增塑剂的萃取 过程复杂且难以控制，热复合过程容易产生微短路，导致电池成品率下降。

发明内容

本发明的目的是提出一种聚合物锂离子电池的制备方法，实现电解液 完全凝胶，不含游离液态电解液，且制作工艺简单。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的。

这种凝胶聚合物锂离子电池的制备方法的特点在于，包括以下步骤：

a)将P(VDF-HFP)粉末充分溶解于有机溶剂中，配置成P(VDF-HFP) 溶液，其中所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮、N-甲基吡 咯烷酮、四氢呋喃中的一种或任意几种的组合，所述P(VDF-HFP)粉末中， HFP与VDF的质量比为6～20：100；

b)将钛酸四丁酯与钛酸四丁酯溶剂、络合剂充分混合搅拌，制成前驱 体溶液，其中，钛酸四丁酯与络合剂的质量比为1.7-6.8：1，其中，所述 络合剂为乙酰丙酮；所述钛酸四丁酯溶剂为正丁醇、乙二醇或甲苯；

c)将上述P(VDF-HFP)溶液和前驱体溶液混合均匀，并添加有机溶剂 和5％～25％盐酸的混合溶液，搅拌均匀后陈化，制成P(VDF-HFP)-TiO₂混 合溶液，其中P(VDF-HFP)-TiO₂混合溶液中，P(VDF-HFP)的质量浓度为 1％～20％，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮、N-甲基吡 咯烷酮、四氢呋喃中的一种或任意几种的组合；

d)将步骤c)所得的P(VDF-HFP)-TiO₂混合溶液涂覆到电池正、负极 片的活性物质表层，使溶剂挥发，在极板上形成复合多孔膜；

e)将步骤d)所得正、负极片与隔膜进行装配，并向装配后的电芯内注 入液态电解液，对电芯进行加热烘烤，使得复合多孔膜与电解液形成凝胶， 再对电芯进行预充、分容工艺，制成凝胶聚合物电池。电解液为常规液态 电解液，锂盐为LiFP₆、LiBOB等，有机溶剂为PC、DEC、EC、DME、 EMC等。

本发明的凝胶聚合物锂离子电池的制备方法还通过以下技术方案进一 步予以实现。

所述步骤a)中对溶解过程进行加热，加热温度为30℃~85℃。

所述步骤a)中P(VDF-HFP)与有机溶剂质量比为2～25：100。

所述步骤c)中，陈化时保持在温度15℃～40℃静置5h～30h。

所述步骤d)中正、负极片上累计涂覆的的复合多孔膜层的厚度为8μ m～30μm。

所述步骤e)中首先对电芯预充，再对电芯进行加热烘烤形成凝胶，然 后分容。

所述步骤e)中首先对电芯预充、分容，再对电芯进行加热烘烤形成凝 胶。

所述步骤e)中对电芯进行加热烘烤形成凝胶的过程分段进行，并与对 电芯预充、分容的过程交错进行。

所述步骤e)中对电芯进行加热烘烤时还对电芯内部加压以利于形成凝 胶。

所述步骤e)中对电芯内部加压的压力为0.01MPa～0.2Mpa。

所述步骤e)中对电芯进行加热烘烤的加热温度为60℃～140℃，总的 加热时间为0.5h～7h。