專(zhuān)利名稱(chēng)：鋰離子二次電池的制作方法
專(zhuān)利說(shuō)明 本實(shí)用新型適用于鋰離子二次電池，特別是方型和圓柱型金屬殼電池。鋰離子電池由于具有比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小、無(wú)記憶效應(yīng)等特點(diǎn)，近年來(lái)深受關(guān)注。隨著移動(dòng)電話、筆記本電腦、數(shù)碼產(chǎn)品的快速發(fā)展，對(duì)鋰離子電池的需求量日益增大。鋰離子電池的結(jié)構(gòu)為由正極、隔膜、負(fù)極卷繞為電極芯，裝入金屬殼中，然后封裝、注液、化成、分容檢測(cè)后成為產(chǎn)品。電池芯在裝入殼體進(jìn)行封裝時(shí)，無(wú)論是焊接封口還是用壓力封口，都會(huì)使得電池在瞬間受熱，造成電池的隔膜變焦，致使電池內(nèi)部短路；并且電池在振動(dòng)、沖擊、跌落等劇烈動(dòng)作下也可能會(huì)使極片接觸殼壁造成電池內(nèi)短路，使電池報(bào)廢或發(fā)生危險(xiǎn)。本實(shí)用新型就是為了避免以上情況，在電極芯的上下部帶有絕緣墊，這種墊耐有機(jī)溶劑、耐氧化、耐高溫和絕緣性好。厚度以0.1-0.6mm為宜，寬度和長(zhǎng)度按電池外殼尺寸適當(dāng)而定。本實(shí)用新型的目的在于提供一種耐振動(dòng)、耐沖擊、耐跌落的鋰離子二次電池，本實(shí)用新型的目的是通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。將正極、隔膜、負(fù)極卷成電極芯，在電極芯上下裝入絕緣墊，經(jīng)入殼、封口、注電解液、化成、分容后成為鋰離子電池產(chǎn)品。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為電極芯被絕緣墊進(jìn)行保護(hù)后，降低振動(dòng)、沖擊、跌落、劇烈運(yùn)動(dòng)情況下的短路率，提高了電池安全性和可靠性。在電極芯的上下部帶有絕緣墊進(jìn)行保護(hù)，對(duì)正常生產(chǎn)工序沒(méi)有影響，不影響產(chǎn)率。

圖1是上絕緣墊的平面圖；圖2是下絕緣墊的平面圖；圖3是電極芯帶有上下絕緣墊的平面圖；附圖符號(hào)說(shuō)明1-正極耳、2-負(fù)極耳、3-隔膜、4-上絕緣墊、5-負(fù)極片、6-終止膠帶、7-底部絕緣膠帶、8-下絕緣墊[具體實(shí)施方式
]請(qǐng)參考圖1，圖2，可以設(shè)計(jì)一種專(zhuān)門(mén)的機(jī)械，將原材料制成電池需要的尺寸，將絕緣墊放在由正極、隔膜和負(fù)極卷繞而成的電極芯的上部和下部(參考圖3)，然后將帶有上下絕緣墊的電極芯，裝入金屬殼，將集電極與電池金屬殼的正、負(fù)極焊在一起，經(jīng)封口、注電解液、化成、分容制成鋰離子電池。
本實(shí)用新型中，絕緣墊的性能非常關(guān)鍵，需要耐有機(jī)溶劑，不能因電解液的存在而溶解或溶脹，耐氧化，耐高溫和絕緣性好，這些性能決定了其是否能在電池中使用?？梢赃x用聚烯烴及其衍生物、聚酯、聚酰胺、聚氨酯等材料。
本實(shí)用新型的正極活性物質(zhì)為含有一種鋰與過(guò)渡金屬的復(fù)合氧化物或混合物，尖晶石型錳酸鋰(LiMn2O4)、鈷酸鋰(LiCoO2)、鎳酸鋰(LiNiO2)、鋰鈷鎳氧(LiCoxNi1-xO2)、鋰鎳錳鈷氧(LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2)、尖晶石型鋰鎳錳氧(LiNixMn2-xO4)等。
本實(shí)用新型的負(fù)極活性物質(zhì)為含有一種能使鋰離子反復(fù)嵌入和脫嵌的碳素材料，該碳素材料包括天然石墨、包覆天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、中間相碳纖維、納米碳粉等。
本實(shí)用新型的電解液為電解液由有機(jī)溶劑和無(wú)機(jī)鹽組成，有機(jī)溶劑包括鏈狀碳酸酯(如DMC、DEC、EMC、MPC、DPC)；MA、EA、PA、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機(jī)酯類(lèi)；環(huán)狀碳酸酯(如EC、PC、VC)；CHB、γ-BL、磺內(nèi)酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機(jī)酯類(lèi)，可以使用其中之一或幾種混合。無(wú)機(jī)鹽包括LiCLO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6，三氟甲基磺酸鋰LiBOB等。
本實(shí)用新型的外殼為電池殼材質(zhì)為金屬鋁，不銹鋼或不銹鋼鍍鎳。電池殼形狀可以是立方型或圓柱型。
以下是一具體實(shí)施例正極片的制備過(guò)程將一定量的PVDF以一定比例溶解于NMP中，將LiCoO2和導(dǎo)電劑加入該溶液中，充分?jǐn)嚢杌旌现瞥蓾{料。其組成為L(zhǎng)iCoO2∶導(dǎo)電劑∶PVDF＝93∶3.5∶3.5。將該漿料均勻地涂布在15-20μm的鋁箔上，于120℃干燥。壓延后得到厚度約為125μm的正極片，正、反面間歇涂布，留出一定間隔的未涂敷金屬。
負(fù)極片的制備過(guò)程將一定量的PVDF以一定比例溶解在NMP中，將MCMB和導(dǎo)電劑加入該溶液中，充分混合制成漿料，其組成為MCMB∶導(dǎo)電劑∶PVDF＝92∶2∶6，再將該漿料均勻地涂布在15-20μm銅箔上，于120℃干燥。壓延后得到厚度約為125μm的負(fù)極片，正、反面間歇涂布，留出一定間隔的未涂敷金屬。
將焊或鉚完做好保護(hù)的集電極的正極、負(fù)極片與聚乙烯微孔性隔膜卷繞成一個(gè)鋰離子二次電池的電極芯，將上下聚丙烯絕緣墊固定在電極芯上，將帶有絕緣墊的電極芯裝入電池殼，集電極與電池殼正、負(fù)極焊接后，經(jīng)封口、注液、化成、分容制成鋰離子二次電池。使用實(shí)施例相同的制造鋰離子電池的方法，就是電池的電極芯不帶有上下絕緣墊。
對(duì)實(shí)施例和比較例進(jìn)行跌落和振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，考察實(shí)施效果。
1、跌落實(shí)驗(yàn)取電極芯未帶有上下絕緣墊和帶有上下絕緣墊的鋰離子電池各1000只為一組，共取三組，三組電池以1C電流恒流充電，充電終止電壓為4.2V，然后4.2V恒壓充電，終止電流20mA。之后測(cè)量每只電池的初始電壓，1小時(shí)內(nèi)開(kāi)始自由跌落試驗(yàn)，電池從1.9m高處自由跌落至水泥地面，6個(gè)面各著地一次為一個(gè)跌落循環(huán)，跌落循環(huán)3次，跌落完成后，測(cè)量電池的最終電壓。
實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)電池電壓變化≤0.5％表1 電池跌落實(shí)驗(yàn)比較表
2、振動(dòng)實(shí)驗(yàn)取電極芯未帶有上下絕緣墊和帶有上下絕緣墊的鋰離子電池各1000只電池為一組，共取三組，三組電池以1C電流充電，充電終止電壓為4.2V，然后4.2V恒壓充電，終止電流20mA，之后測(cè)量每只電池的初始電壓。1小時(shí)內(nèi)將電池固定在振動(dòng)臺(tái)上，進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，電池經(jīng)受頻率為10～60Hz，振幅為1.6mm，掃頻速率為1oct/min的掃頻振動(dòng)，在X、Y、Z三個(gè)方向上分別掃頻30min；掃頻結(jié)束后，測(cè)量電池的最終電壓實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)電池電壓變化≤0.5％表2 電池振動(dòng)實(shí)驗(yàn)比較表
從表1和表2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，本實(shí)用新型效果明顯。
權(quán)利要求1.一種鋰離子二次電池，其特征在于在卷繞的電極芯的上部和下部帶有絕緣墊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子二次電池，其特征在于絕緣墊的厚度以0.1-0.6mm為宜；絕緣墊的寬度和長(zhǎng)度按電池的金屬殼內(nèi)腔尺寸而定；用于絕緣墊的材質(zhì)可以是聚烯烴及其衍生物、聚酯、聚酰胺、聚氨酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子二次電池，其特征在于所述正極含有一種鋰與過(guò)渡金屬的復(fù)合氧化物或它們混合物，如尖晶石型錳酸鋰，分子式為L(zhǎng)iMn2O4；鈷酸鋰，分子式為L(zhǎng)iCoO2；鎳酸鋰，分子式為L(zhǎng)iNiO2；鋰鈷鎳氧，分子式為L(zhǎng)iCoxNi1-xO2；鋰鎳錳鈷氧，分子式為L(zhǎng)iNi0.33Mn0.33Co0.33O2；尖晶石型鋰鎳錳氧，分子式為L(zhǎng)iNixMn2-xO4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子二次電池，其特征在于所述負(fù)極含有一種能使鋰離子反復(fù)嵌入和脫嵌的碳素材料，該碳素材料包括天然石墨、包覆天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、中間相碳纖維、納米碳粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子二次電池，其特征在于所述電解液由有機(jī)溶劑和無(wú)機(jī)鹽組成，有機(jī)溶劑包括鏈狀碳酸酯，如DMC、DEC、EMC、MPC、DPC；MA、EA、PA、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機(jī)酯類(lèi)；環(huán)狀碳酸酯，如EC、PC、VC；CHB、γ-BL、磺內(nèi)酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機(jī)酯類(lèi)，可以使用其中之一或幾種混合；無(wú)機(jī)鹽包括LiCLO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6，三氟甲基磺酸鋰和LiBOB。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子二次電池，其特征在于電池殼為金屬鋁，不銹鋼或不銹鋼鍍鎳，電池殼形狀可以是立方型或圓柱型。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種鋰離子二次電池，它包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜和金屬外殼。該電池由正極、負(fù)極和隔膜經(jīng)卷繞制成電極芯，然后裝入金屬外殼，在電解液的存在下，利用鋰離子在正、負(fù)極問(wèn)反復(fù)進(jìn)行嵌入脫出過(guò)程完成充放電，其特征在于在卷繞制成的電極芯的上部和下部帶有絕緣墊，這種絕緣墊耐有機(jī)溶劑、耐氧化、耐高溫和絕緣性好，墊的厚度以0.1－0.6mm為宜；絕緣墊的材質(zhì)可以是聚烯烴及其衍生物、聚胺酯、聚酯、聚酰胺等，絕緣墊的寬度和長(zhǎng)度按電池的金屬殼內(nèi)腔尺寸而定。
文檔編號(hào)H01M10/40GK2770107SQ20042006335
公開(kāi)日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2004年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月1日
發(fā)明者宋殿權(quán) 申請(qǐng)人:哈爾濱光宇電源股份有限公司