[发明专利]一种加热原位固化电解液的锂电池组装工艺

说明书

一种加热原位固化电解液的锂电池组装工艺，向电解液中加入聚合物单体和热引发剂，并搅拌均匀，得到可加热固化的电解液；正极片、负极片和隔膜装配在一起，卷绕成芯后得到电芯；将电芯装入壳体内完成顶封、侧封，形成未注液的软包电池；将可加热固化的电解液注入软包电池内，然后密封，加热电解质固化，得到锂电池。本发明中电解液在锂电池封装之后由加热引发原位固化，保证了固态电解质与电极之间的良好接触，能够减少锂枝晶的形成，改善电池寿命。由本发明组装得到的锂离子电池中表现出较好的循环性能以及倍率性能。以NCM523/石墨电池为例，在循环100次后的容量保持率在98％‑99.8％，表现出较好的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种加热原位固化电解液的锂电池组装工艺，属于锂电池组装领域。

背景技术

随着当前市场对于能源需求量的与日俱增，以及目前形势对清洁能源的高度重视，锂离子电池领域已经成为研究的热点。目前，应用最广泛的锂电池电解质是有机液态电解质，然而其在实际的应用过程中还是存在很多的安全隐患，这主要是因为有机电解液成分在极端情况下易发生挥发、泄露，容易发生火灾、爆炸等安全事故。

与有机电解液相比，固态电解质具有更高的安全性、较好的热稳定性和良好的机械加工性能等诸多优点。然而，在实际的应用过程中，由于制备工艺的复杂性和室温下离子电导率低的缺点，固态电解质的应用仍受到限制。升级商用液体电解液为固态电解质是提升商用电解液安全性的更简便易行的方法，该策略通过向商用电解液中添加少量聚合物的方法，来实现电解液的固态化升级，极大节约了电解质制备的原料成本。但目前这一方法仍离不开隔膜的改性、吸液，紫外光引发聚合，正负极改性等加工步骤，极大复杂化了锂电池的加工流程，增大了工艺成本。

因此有必要提供一种新的电解液固化升级思路，简化锂电池的加工流程，从而为锂离子电池的安全推广提供条件。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的是提供一种加热原位固化电解液的锂电池组装工艺。通过仅添加了可固化电解液的配制与锂电池封装后的加热固化两个步骤即可组装程锂电池，工艺简单可行、操作方便，可应用于规模化生产，并且电解液在锂电池封装之后由加热引发原位固化，保证了固态电解质与电极之间的良好接触，提升了电解质的热稳定性、电化学窗口。

为了达到上述的发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种加热原位固化电解液的锂电池组装工艺，包括如下步骤：

S1、向电解液中加入聚合物单体和热引发剂，并搅拌均匀，得到可加热固化的电解液；

将正极片、负极片和隔膜装配在一起，卷绕成芯后得到电芯；

S2、将电芯装入壳体内完成顶封、侧封，形成未注液的软包电池；

S3、将可加热固化的电解液注入软包电池内，然后密封，加热电解质固化，得到锂电池。

本发明进一步的改进在于，所述聚合物单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸羟基乙酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、亚甲基丁二酸、顺丁烯二酸酐、丙烯酰胺乙醇酸甲酯甲基醚、2-甲基丙烯酰异氰酸氧乙酯、甲基丙烯酸2-(1-乙撑亚胺)乙酯、N,N'-双丙烯酰胱胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、三烯丙基异三聚氰酸酯与乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或两种。

本发明进一步的改进在于，所述热引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐与偶氮二氰基戊酸中的一种。

本发明进一步的改进在于，步骤S1中，可加热固化的电解液中聚合物单体的质量浓度为10-25％。