專利名稱：寬松型鋰離子二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二次電池，更具體的說是涉及一種寬松型鋰離子二次電池。
背景技術(shù)：
隨著電子信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，人們對鋰離子二次電池的需求量也越來越大，而隨之產(chǎn)生的廢電池也越來越多。但最普通的鋰離子二次電池通常采用由SUS等金屬構(gòu)成、有剛性的金屬罐做殼體材料。從而導(dǎo)致了廢電池在被人們拋棄待處理的過程中的安全隱患增大，如廢電池被小孩投入火中或未經(jīng)分離混同其他垃圾進(jìn)行集體性焚燒時(shí)就容易引起爆炸。因此如何解決金屬罐做殼體材料的廢電池存在的安全隱患已成為困擾人們的一大難題。
近年來金屬罐的鋰離子二次電池已逐步被取代，而使用在氣壘兩面設(shè)有樹脂層塑料膜那樣的、具有形狀可變的封裝材料(1)做殼體的鋰離子二次電池，已逐步走向?qū)嵱没?。在這種鋰離子二次電池中，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了封裝材料(1)的輕量化和薄型化，所以該種鋰離子二次電池已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代移動通訊和家用電器中。但此類鋰離子二次電池均采用緊密封裝的方式來封裝電解質(zhì)，當(dāng)電池使用一段時(shí)間后由于電池會產(chǎn)生一定的氣體，這些氣體就停留在電解質(zhì)中無法擴(kuò)散，從而導(dǎo)致循環(huán)特性劣化。隨著充放電次數(shù)的增加，產(chǎn)生的氣體將越來越多，從而使電池膨脹。電池膨脹將使電池變的不安全，同時(shí)電池壽命將受到較大的影響。因此，怎樣延長形狀可變的封裝材料(1)做殼體的鋰離子二次電池的壽命，減少廢電池的產(chǎn)生就成為電化學(xué)領(lǐng)域的難點(diǎn)。
隨著天然能源日趨耗竭和環(huán)境保護(hù)要求的高漲。人們迫切需求一種新型綠色環(huán)保和高性能的大容量電池作為動力車的動力，以消除汽油車所造成的嚴(yán)重大氣污染。因而人們對高容量，高能量密度的鋰離子二次電池的期望特別高。為達(dá)到高容量化不用說當(dāng)然要對作為構(gòu)成電池要素的正負(fù)極和電解質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)。然而，高容量、高能量密度畢竟存在一定的極限，要想用高容量的電池來提供動力，目前存在很多問題。高容量電池在使用過程中由于在短時(shí)間內(nèi)釋放較多的電能，必然會使電池溫度升高；電池容量越大，則在使用過程中電解質(zhì)分解反應(yīng)產(chǎn)生的氣體將越多，氣體的增多將對電池循環(huán)性能產(chǎn)生較大的影響，從而加快高溫容量衰減速率，降低電池的整體性能。同時(shí)也導(dǎo)致了電池使用壽命的縮短。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有安全性高、回收方便、環(huán)保、回收率高、可延長電池壽命、容量大、整體性能好的寬松型鋰離子二次電池。
本發(fā)明是通過以下方式來實(shí)現(xiàn)的。電池元件(3)包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)，電池正極材料可以采用鈷酸鋰(LiCoO2)、鎳酸鋰(LiNiO2)和錳酸鋰(LiMn2O4)含鋰復(fù)合氧化物或聚合物作為正極材料，但最好是采用專利申請?zhí)枮?00510010979.1的鋰離子電池用多元參雜物錳酸鋰為正極材料；負(fù)極材料可采用金屬鋰、碳素材料(石墨、碳纖維、石油焦、無序碳有機(jī)裂解炭)、碳納米管、合金(錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鎂基合金)、氧化物(Cu2O、TiO2、WO2、Fe2O3、MoO2、SnO、SnO2)、鋰復(fù)合氧化物，針對本發(fā)明較理想是用鋰片；電解質(zhì)可采用LiPF6/(PC+DEC)、LiPF6/(PC+EC+BL)、LiCIO4/PC、LiPF6/(PC+DMC)，針對本發(fā)明最好采用1mol/1LiF6的EC∶DEC∶DMC(體積比為1∶1∶1)的有機(jī)電解液；黏結(jié)劑可采用PVA(聚乙烯醇)、PTFE(聚四氟乙烯)、聚乙烯烴類(PP，PE以及其他的共聚物)、PVDF/NMP或其他溶劑體系、SBR橡膠、氟化橡膠以及聚氨酯，但針對該發(fā)明最好采用PTFE乳液；封裝材料(1)可以采用鋁箔、銅箔、合金箔、氧化硅和氧化鋁的金屬或氧化物的薄箔為封裝材料(1)，其中較理想的是量輕且加工性能優(yōu)異的鋁箔；隔膜可以采用聚乙烯(PP)、聚乙烯(PE)微孔膜、丙烯與乙烯的共聚物、聚乙烯均聚物，但最好用微孔聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的復(fù)合膜；用聚乙烯封口，在封口過程中，使鋁箔與電池元件之間留有電池體積0.5％-5％的冗余空間(4)，最好是1％-2％，留有冗余空間(4)用于容納電解質(zhì)分解反應(yīng)所產(chǎn)生微量氣體。
本寬松型鋰離子二次電池使用后所產(chǎn)生的廢電池可采用兩種方法回收方法一，用剪刀將鋁箔包裝剪開，投入到水中浸泡，當(dāng)鋁箔和電解質(zhì)脫離時(shí)就可輕松取出鋁箔包裝和導(dǎo)線(2)。
方法二，電池投入火中焚燒，當(dāng)溫度達(dá)到聚乙烯熔點(diǎn)時(shí)封口自動展開，待冷卻后取出就可輕松回收鋁箔包裝和導(dǎo)線(2)。
為了防止在運(yùn)輸或使用過程中外加力量擠壓軟包裝寬松型鋰離子二次可以在該軟包裝寬松型鋰離子二次外面安裝一個(gè)硬殼(5)。
本發(fā)明的有益效果是用鋁箔為封裝材料(1)，其量輕且加工性能優(yōu)異，不但制造成本低廉，而且工藝簡單，可以根據(jù)市場需求生產(chǎn)各種形狀和不同容量的電池；在封裝過程中留有冗余空間(4)，當(dāng)電池內(nèi)部電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，可使產(chǎn)生的氣體較容易地從電解質(zhì)中擴(kuò)散到冗余空間(4)，特別是大容量的電池就顯得更為必要，它可以在很大程度上改善電池循環(huán)性能，降低高溫容量衰減速率，最終達(dá)到穩(wěn)定電池性能和延長電池壽命的目的。用聚乙烯封口，當(dāng)電池內(nèi)部壓強(qiáng)增大到一定程度時(shí)，封口自動裂開，不會引起爆炸；因用鋁箔為封裝材料(1)，并用聚乙烯封口，所以在處理廢電池的過程中它就體現(xiàn)出了安全、方便、環(huán)保、回收率高的優(yōu)點(diǎn)。在軟包裝寬松型鋰離子二次外面安裝一個(gè)硬殼(5)，可以防止在運(yùn)輸或使用過程中由外加力量擠壓而使電池變形或破裂。


圖1是軟包裝寬松型鋰離子二次電池外觀示意圖。
圖2是軟包裝寬松型鋰離子二次電池A-A剖視圖。
圖3是軟包裝寬松型鋰離子二次電池加硬殼后的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例下面結(jié)合圖1、圖2對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1本發(fā)明是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的。電池正極材料用80％的多元參雜物錳酸鋰為正極活性材料，10％的導(dǎo)電劑乙炔，10％的粘結(jié)劑PTFE乳液制成，電池的負(fù)極為鋰片，電解液為1mol/1LiF6的EC∶DEC∶DMC(體積比1∶1∶1)的有機(jī)物電解液；隔膜為微孔聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的復(fù)合膜制成；在0.2C充電至4.35V恒壓2小時(shí)，0.2C放電至3.0V。常溫首次放電容量達(dá)126.1molAh/g，常溫100次循環(huán)容量最低僅5.54％，55℃的高溫首次放電容量達(dá)118.51molAh/g，55℃高溫100次循環(huán)容量最低僅衰減8％，用鋁箔為封裝材料(1)；用聚乙烯封口，在封裝過程中，使鋁箔與電池元件之間留有電池體積0.5％的冗余空間(4)。
實(shí)施例2本發(fā)明也可以通過以下方式來實(shí)施，正極材料采用LiCoO2；電池負(fù)極采用碳納米管；電解質(zhì)采用LiPF6/(PC+DMC)；黏結(jié)劑采用PVDF；隔膜采用聚烯烴；用鋁箔為封裝材料(1)；用聚乙烯封口，在封裝過程中，使鋁箔與電池元件之間留有電池體積2.5％的冗余空間(4)。在該寬松型鋰離子二次電池外面可安裝一個(gè)硬殼(5)。
實(shí)施例2本發(fā)明還可以通過以下方式來實(shí)施，正極材料采用LiMn2O4；電池負(fù)極采用SnO2；電解質(zhì)采用LiPF6/(PC+EC+BL)；黏結(jié)劑采用PTFE(聚四氟乙烯)；隔膜采用聚烯烴；用鋁箔為封裝材料(1)；用聚乙烯封口，在封裝過程中，使鋁箔與電池元件之間留有電池體積5％的冗余空間(4)。在該寬松型鋰離子二次電池外面可安裝一個(gè)硬殼(5)。
權(quán)利要求
1.一種寬松型鋰離子二次電池，電池元件(3)包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)，電池正極材料可以采用鈷酸鋰(LiCoO2)、鎳酸鋰(LiNiO2)和錳酸鋰(LiMn2O4)含鋰復(fù)合氧化物或聚合物作為正極材料；負(fù)極材料可采用金屬鋰、碳素材料(石墨、碳纖維、石油焦、無序碳有機(jī)裂解炭)、碳納米管、合金(錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鎂基合金)、氧化物(Cu2O、TiO2、WO2、Fe2O3、MoO2、SnO、SnO2等)、鋰復(fù)合氧化物；電解質(zhì)可采用1mol/1LiF6的EC∶DEC∶DMC(體積比為1∶1∶1)的有機(jī)電解液；黏結(jié)劑可采用PVA(聚乙烯醇)、PTFE(聚四氟乙烯)、聚乙烯烴類(PP，PE以及其他的共聚物)、PVDF/NMP或其他溶劑體系、SBR橡膠、氟化橡膠以及聚氨酯；封裝材料(1)可以采用金屬箔、氧化硅和氧化鋁的金屬或氧化物的薄箔為封裝材料(1)；隔膜可以采用聚乙烯(PP)、聚乙烯(PE)微孔膜、丙烯與乙烯的共聚物、聚乙烯均聚物；其特征是，電池元件(3)與金屬箔間留有電池體積0.5％-5％的冗余空間(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬松型鋰離子二池電池，其特征在于，金屬箔采用鋁箔、銅箔、合金箔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬松型鋰離子二池電池，其特征在于，冗余空間(4)為電池體積的1％-2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬松型鋰離子二池電池，其特征在于，冗余空間(4)為電池體積的1％-2％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述任何一種寬松型鋰離子二池電池，其特征在于，在該電池外面安裝一個(gè)硬殼(5)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種寬松型鋰離子二次電池，它采用鋁箔為封裝材料(1)，其量輕且加工性能優(yōu)異，不但制造成本低廉，而且工藝簡單，可以根據(jù)市場需求生產(chǎn)各種形狀和不同容量的電池；在封裝過程中留有冗余空間(4)，當(dāng)電池內(nèi)部電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，可使產(chǎn)生的氣體較容易地從電解質(zhì)中擴(kuò)散到冗余空間(4)，特別是大容量的電池就顯得更為必要，它可以在很大程度上改善電池循環(huán)性能，降低高溫容量衰減速率，最終達(dá)到穩(wěn)定電池性能和延長電池壽命的目的。用聚乙烯封口，當(dāng)電池內(nèi)部壓強(qiáng)增大到一定程度時(shí)，封口自動裂開，不會引起爆炸；因用鋁箔為封裝材料(1)，并用聚乙烯封口，所以在處理廢電池的過程中它就體現(xiàn)出了安全、方便、環(huán)保、回收率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01M2/02GK1874046SQ20061001096
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者楊永平, 楊紹林, 楊成云 申請人:楊成云