[发明专利]聚合物电池的油、水体系复合制片工艺

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种聚合物电池的油、水体系复合制片工艺。

背景技术

目前锂电池技术在国内、外正处蓬勃发展的阶段，锂电池新技术的研发也在世界各国紧锣密鼓的进行着，但由于国内的技术和国外的差距还是有很大的差别，从电池的原材料、以及电池的设备大部分还是依靠进口.锂电池在设计和生产时有多种形式，如钢壳、铝壳、塑壳、铝塑复合膜的软包电池等层出不穷，而在使用的领域里也发挥着不同作用，锂电池的主要结构有几大部分组成；正极：电池的核心，活性物质，参与电极反应，正极是含锂的过渡金属氧化物，如LiMn2O4。；LiFePO4；LiC0O2等；负极：电池的核心，活性物质，参与电极反应，负极是碳素材料，如石墨、人造石墨、天然石墨、复合石墨等；电解液：决定电池性能的重要部份，电解液主要是一些有机物液体，比如PC(碳酸丙烯酯)，EC(碳酸乙烯酯)，DMC(碳酸二甲酯)，DEC(碳酸二乙酯)，EMC(碳酸甲乙酯)等，当然还有其他的一些添加剂，无机盐LiPF6等；隔膜：主要以PP、PE等材质，制成带有微孔的薄膜，隔离在正负极之间来防止正负极的直接短路；外壳：主要用来密封和保护电芯的，通常有钢壳、铝壳、塑壳、铝塑复合膜等。通常制作锂电池有油系和水系两种体系；

一、水系制片特点：

1、环保

AL系列是水系分散体，在制作成电极涂料时，没有必要使用有机溶媒。电极在进行涂布和干燥时，不发生有机溶媒的挥发，所以不需要配备有机溶媒回收装置；

2、粘合性良好

AL系列是苯乙烯·丁二烯系橡胶微粒子的分散体，少量使用即可显示良好的粘合性能；显示活物质之间，或与基材之间的良好的粘合性。

3、高柔软性电极

AL系列为苯乙烯·丁二烯系橡胶，可生产柔软性高的电极，耐折裂性能良好，可对提高能量密度作出贡献。

水系制片在拌料过程中用来稀释的只是蒸馏水或去离子水，涂布等过程中无需要控制环境湿度就能完美的将浆料粘附在基材上。

缺点：用此粘合剂制做出的极片不能制作出高端聚合物电池，因为这种粘合剂不能与油系中的粘结剂(PVDF)相容。

二、油系制片的特点：

油系所用的粘合剂主要是以PVDF(聚偏氟乙烯)为主，用来稀释PVDF的容液为NMP；

1、粘结性：

对环境要求非常严格，一般在配料、搅拌、涂布等工艺下要求环境湿度在20％-30％左右，否则当PVDF吸收空气中的水分时粘度会大大降低，甚至无法将活性物质粘结到基材上去，特别在夏季或梅雨季节很难制成锂电池，即使能生产也要付出巨大的能耗和生产成本，同时也会直接影响电池的质量。

优点：任性好，工艺成熟，压实密度高、用油系体系制成的极片可以生产出聚合物固态电池。

锂聚合物电池(Li-polymer，又称高分子锂电池)，它也是锂离子电池的一种，但是与液锂电池(Li-ion)相比具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化，以及高安全性等多种明显优势，是一种新型电池。在形状上，锂聚合物电池具有超薄化特征，可以配合各种产品的需要，制作成任何形状与容量的电池。该类电池可以达到的最小厚度可达0.5mm。它的标称电压3.2-3.6V，没有记忆效应。

根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithium ion battery，简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymer lithiumion battery，简称为LIP)两大类。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同，锂离子电池使用的是液体电解质，而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物可以是“干态”的，也可以是“胶态”的，目前大部分采用聚合物胶体电解质。

由于用固体电解质代替了液体电解质，与液态锂离子电池相比，聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点，也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的比容量；聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50％以上。此外，聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比液态锂离子电池有所提高。基于以上优点，聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池。然而就是上面所说的水系、油系制成的极片两者存在着优缺点无法满足制成聚合物锂离子电池，使得在国内到目前为止还没有开发出真正的聚合物电池，造成了中国电池行业迟迟不前。