[发明专利]一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法及锂离子电池

说明书

本发明为解决现有技术中电芯极片和隔膜复合不紧密及补锂过程中的安全性或不彻底问题，提供一种极片和隔膜复合紧密，且补锂安全又彻底的方法，包括将所述锂粉和溶剂混合均匀，得到锂粉混合物；在所述溶剂熔化状态下，将所述锂粉混合物涂覆在所述负极片表面；另在不含锂粉的溶剂熔化状态下，将所述不含锂粉的溶剂涂覆在所述正极片表面；将涂覆有锂粉混合物负极片、隔膜和涂覆有不含锂粉的溶剂的正极片依次层叠，进行卷绕或叠片形成电芯；对所述电芯进行热压，然后进行冷却，得到极片和隔膜复合的电芯。本发明不仅解决了卷绕和叠片后电芯松散的问题，而且将极片隔膜复合和负极补锂结合在一起，简化了装配工艺。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池的极片和隔膜的复合方法。

背景技术

锂离子电池因其较高的电压、长循环寿命、较低的自放电率和高能量密度等优点，是目前应用最广的商业化电池技术。

目前锂离子电池的制作工艺主要为卷绕和叠片。卷绕工艺生产效率高，装配过程较为简单，但是由于卷绕过程中张力不易控制，受极片隔膜张力影响，卷绕制成的电芯较为松散，要提高空间利用率需对电芯进行压实，但较大的压力会使弯折处应力过大，容易造成掉料，导致电池容量下降，并有可能刺穿隔膜造成电池短路。叠片工艺通过极片隔膜交替放置，提高了空间利用率，极片的一致性也更好，但叠片过程中不易控制极片堆叠位置，容易出现极片错位，且堆叠过程耗时长，整齐度检测难度大，叠片后的电芯在装配过程中也极易发生极片错位，造成电芯短路。

为了解决以上问题，目前较为主流的方案是在隔膜基底(或陶瓷涂覆隔膜的陶瓷表面)以特定的方式涂覆一定量的具有粘结功能的高分子材料(主要为PVDF、PMMA等)。目前常用的涂覆方法是使用丙酮为溶剂，溶解PVDF对隔膜进行浸涂，然后通过加热蒸发溶剂，使粘结剂涂覆在隔膜表面。但这种涂覆方式很容易造成涂覆不匀，从而使隔膜的一致性变差，造成后期循环性能变差；更为严重的是PVDF分子可能会在局部聚集过多造成堵孔，使电池在充放电过程中析锂，存在巨大的安全隐患。

此外，现有锂离子电芯在首充过程中由于SEI膜的形成，会有一部分锂离子的消耗，导致这一部分被消耗的锂离子，无法成为能为电芯提供有效容量的活性锂。

目前行业存在两种不同方式的补锂方式，一种是通过将锂粉与负极活性物质一起搅拌，将锂粉加入负极，但锂粉被负极活性物质吸收溶解后会在极片内部形成空穴，或使极片表面不平整、厚度不均一，容易导致安全问题。另外一种是锂箔方式，这种方式比较安全，但容易存在锂箔反应不彻底的问题。

发明内容

本发明为解决现有技术中极片和隔膜复合不紧密及补锂过程中的安全性或不彻底问题，提供一种极片和隔膜复合紧密，且补锂安全又彻底的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种锂离子电池极片和隔膜的复合方法，包括，提供负极片、隔膜和正极片，以及锂粉和溶剂；将所述锂粉均匀混合在所述溶剂中，得到锂粉混合物；在所述溶剂的熔化状态下，将所述锂粉混合物涂覆在所述负极片表面；另将融化状态下的不含锂粉的溶剂涂覆在所述正极片表面；将涂覆有锂粉混合物负极片、隔膜和涂覆有不含锂粉的溶剂的正极片依次层叠，进行卷绕或叠片形成电芯；对所述电芯进行热压，然后冷却，得到极片和隔膜复合的电芯。

可选的，所述溶剂为不与锂粉发生反应的有机溶剂或者无机溶剂或者混合体系，更优选为熔点高于25度的有机溶剂。

可选的，所述溶剂选自碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。

可选的，所述锂粉混合物中，锂粉和溶剂的质量比例为5:95-95:5。

可选的，所述涂覆在所述负极片表面的锂粉混合物的涂层厚度为1-50微米。

可选的，所述电芯的热压温度高于所述溶剂的熔点，使所述正极片和/或所述负极片表面固化的溶剂熔化。

可选的，所述电芯的热压温度为低于100℃以下。