專利名稱：一種磷酸鐵鋰軟包電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，特別是中小容量的磷酸鐵鋰軟包電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池以其高電壓、高能量密度、良好的循環(huán)性能等優(yōu)點越來越多地應用到了儲能和動力等領(lǐng)域。目前常見的鋰離子電池從外殼分類主要有金屬殼體鋰離子電池和硬質(zhì)塑料外殼鋰離子電池，這類電池使用不當容易產(chǎn)生爆炸，并且成本高；從電芯裝配方式分類主要有卷繞式和疊片式兩類，卷繞式電芯(通常稱為卷芯)和疊片式電芯相比較，卷繞式工藝成熟穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高；而疊片式工藝流程復雜，生產(chǎn)效率低。另外卷繞式工藝也有其局限性，比如容量不能做大，原因是當極片過長時卷繞難度增大、卷芯對齊度下 降等不利因素出現(xiàn)。特別是金屬殼體的卷繞式圓柱鋰離子電池(以鋼殼18650圓柱電池為例)，需要進行負極極耳與殼體底部焊接、滾槽、正極極耳與蓋帽焊接、封口等一系列的復雜工藝流程,增加了生產(chǎn)成本。電池隔膜是指在電池正極和負極之間一層隔膜材料，是電池中非常關(guān)鍵的部分，對電池安全性和成本有直接影響，其主要作用是隔離正、負極并使電池內(nèi)的電子不能自由穿過，讓電解液中的離子在正負極之間自由通過。電池隔膜的的離子傳導能力直接關(guān)系到電池的整體性能，其隔離正負極的作用使電池在過度充電或者溫度升高的情況下能限制電流的升高，防止電池短路引起爆炸，具有微孔自閉保護作用，對電池使用者和設(shè)備起到安全保護的作用。目前的電池所用的常規(guī)隔膜通常是采用聚乙烯、聚丙烯制備，在實際使用中存在絕緣效果不佳易短路、離子擴散不理想并且強度較差的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種采用卷繞式卷芯單元組合，容量調(diào)整范圍大、工藝穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低，兼顧防爆特性的磷酸鐵鋰軟包電池及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案包括
一種磷酸鐵鋰軟包電池，包括外殼、外極耳、卷芯和電解液，其特征是卷芯是由多個卷芯單元連接組成，多個卷芯單元被兩塊卷芯輔助模塊夾持固定在其中，外殼采用鋁塑膜軟包裝袋，兩個外極耳被密封粘接在鋁塑膜軟包裝袋的袋口處，所有卷芯單元的極耳通過對應的正負極集流體與外極耳連接；所述的卷芯單元是由正極片、隔膜和負極片卷繞組成，正極片是將以磷酸鐵鋰為主要成分的正極漿料涂敷在鋁箔上制成，負極片是將負極漿料涂敷在銅箔上制成；所述的正極集流體為鋁帶，負極集流體為銅帶或鎳帶。所述的卷芯輔助模塊組合方式包括一種是兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的軸向?qū)辖M成的長方體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)有與卷芯插接配合的柱形凹槽，兩塊卷芯輔助模塊在其對合面上設(shè)有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯輔助模塊上設(shè)有內(nèi)外貫通的通孔或通槽；另一種是兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的外周邊對合組成的長方體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)有與卷芯插接配合的弧形凹槽，兩塊卷芯輔助模塊在其對合面上設(shè)有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯輔助模塊上設(shè)有內(nèi)外貫通的通孔或通槽，兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的外周邊對合方式包括上、下對合結(jié)構(gòu)和左、右對合結(jié)構(gòu)；所述的卷芯輔助模塊是PP材質(zhì)或耐電解液腐蝕的軟質(zhì)橡膠材料制成；所述的卷芯輔助模塊在其封閉端設(shè)置插槽，正極集流體、負極集流體分別插接固定在卷芯輔助模塊對應的端部插槽內(nèi)。上述方案還包括，在外極耳與鋁塑膜外包裝袋的袋口封裝面上預制有極耳緊固片，極耳緊固片是由PP材料制成。所述的正極漿料是將重量份為5 7份的粘結(jié)劑、87 91份的磷酸鐵鋰、2 3份的導電碳黑、2 3份的導電石墨與N-甲基-2-吡咯烷酮調(diào)和成固含量45飛5%的漿料；所述的負極漿料是將重量份為8擴93份的石墨、f 2份的導電炭黑、f 2份的導電石墨、5 7份的粘結(jié)劑與去離子水調(diào)和成固含量30 50%的漿料。所述的粘結(jié)劑包括聚偏二氟乙烯或者水性膠，或者是重量份廣2份的羧甲基纖維素納與4飛份的丁苯橡膠的混合物，或者是重量份f 2份的羧甲基纖維素納、2 2. 5份的丁苯橡膠和H5份的水性膠混合物。所述的隔膜的組成如下以聚丙烯、聚乙烯材質(zhì)的隔膜為基體，在基體表面涂敷由聚合物膠體材料和無機填料組成的涂層；所述的聚合物膠體材料是由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯組成的混合物；所述的無機填料是由納米級無機粉體材料三氧化二鋁、二氧化硅的一種或其混合物組成。所述的聚丙烯、聚乙烯材質(zhì)的隔膜基體選用聚丙烯微孔薄膜或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層復合微孔隔膜；所述的無機填料粒度是50nm-200nm ;所述隔膜涂層厚度為1-5 μ m ;經(jīng)過涂聚合物膠體材料和無機填料處理的隔膜孔隙率在.30%-50%之間；所述隔膜涂層厚度優(yōu)選為2-3 μ m ;所述無機填料的重量占涂層聚合物膠體材料重量的30%-100%。聚合物膠體材料中的聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物占總體聚合物膠體材料重量的40%-70% ;聚丙烯腈占總體聚合物膠體材料重量的5%-20% ;聚甲基丙烯酸甲酯占總體聚合物膠體材料重量的10%-40%。聚合物膠體材料所用溶劑選自下列溶劑的一種或幾種丁酮、丙酮、四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乙醇、碳酸二乙酯、丁醇。按照前述的磷酸鐵鋰軟包電池的制備方法包括以下步驟
(1)配料正極漿料的配制是將磷酸鐵鋰、導電碳黑、導電石墨均烘烤后，將粘結(jié)劑加入N-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，加入導電炭黑和導電石墨繼續(xù)攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料；負極漿料的配制是所述物料攪拌成漿料；
(2)涂布將攪拌好的正極和負極漿料分別均勻地涂敷在鋁箔和銅箔上，并留出空白區(qū)域作為極耳區(qū)；
(3)烘烤極片涂布完畢后先進行烘烤，在真空烤箱中循環(huán)烘烤20-26小時后轉(zhuǎn)到下一
工序；
(4)輥壓將正、負極片通過輥壓機先切邊再輥壓到合適的厚度；
(5)分條制片將輥壓后的極片通過分條機進行分條，然后在留白處焊接純鎳材料或純鋁材料的極耳；(6)烘烤極片制作完畢再進行循環(huán)烘烤20-26小時，然后轉(zhuǎn)到下一工序；
(7)卷繞將隔膜置于正負極片中間依次疊放，以平均的張緊力卷繞在卷針上，卷繞好之后用膠帶將卷芯纏繞包好；
(8)裝配將卷好的卷芯正極耳采用超聲波焊接到正極集流體鋁帶上；負極耳采用超聲波焊接到負極集流體鎳帶或銅帶上，再將正極集流體、負極集流體分別與外極耳進行超聲波焊接，卷芯裝入卷芯輔助模塊，將正極集流體、負極集流體分別插入卷芯輔助模塊對應的卡槽內(nèi)，最后裝入鋁塑膜包裝袋內(nèi)；
(9)注液、化成注液后2Γ48小時內(nèi)化成，首先以O(shè).02C-0. 05C的電流進行預充至電壓3. 0V，然后以O(shè). 2C的電流充電至3. 8V轉(zhuǎn)為恒壓充電，終止電流O. 02C -O. 05C ;充滿后再以O(shè). 2C放電至2. 2V，再以O(shè). 5C的電流充放電一次，將O. 5C的放電容量作為電池的化成容量;
(10)化成后將電池內(nèi)氣體排出，將鋁塑膜包裝袋袋口與外極耳、外極耳固定片通過膠黏劑熱壓密封。前述的磷酸鐵鋰軟包電池的制備方法進一步包括在步驟(I)的正極漿料配制過程中，當選用聚偏二氟乙烯作為粘結(jié)劑時，先將聚偏二氟乙烯加入N-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，然后加入導電炭黑和導電石墨繼續(xù)攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料。在步驟(O的負極漿料配制過程中，當選用羧甲基纖維素納和丁苯橡膠或羧甲基纖維素納和丁苯橡膠、水性膠作為粘結(jié)劑時，先將羧甲基纖維素納加入去離子水中攪拌，再加入導電炭黑和導電石墨繼續(xù)攪拌，然后加入石墨攪拌，最后加入丁苯橡膠或丁苯橡膠和水性膠乳液攪拌成漿料。步驟(5)中的正負極片焊接純鎳材料或純鋁材料的極耳數(shù)不少于兩個。本發(fā)明的磷酸鐵鋰軟包電池，首先采用了多個卷芯組合的方式，可以通過組合調(diào)整電池的容量，解決了單一卷芯鋰離子電池容量的限制；其次采用了鋁塑膜軟包裝的外殼，很好的解決了硬質(zhì)殼體電池存在的爆炸隱患，安全性能優(yōu)于金屬殼體的鋰離子電池；其三原材料優(yōu)化組合后成本也大大低于金屬殼體的鋰離子電池。本發(fā)明給出的制備方法是對卷繞式電池工藝的特點的進一步優(yōu)化完善，其生產(chǎn)工藝相對簡單，生產(chǎn)穩(wěn)定性、安全性和效率都有很大的提升，可以滿足多種中小容量規(guī)格生產(chǎn)需要。同時本發(fā)明的電池用隔膜為凝膠聚合物電解質(zhì)膜，其采用以聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物電解質(zhì)膠體為基質(zhì)，加入聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、無機納米級粉體材料提高膠體的吸液能力、離子導電能力，采用聚丙烯、聚乙烯材質(zhì)的隔膜為聚合物膠體的基體，解決了聚合物電解質(zhì)膠體薄膜機械強度難控制的問題。本發(fā)明調(diào)整聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的含量提高隔膜表面聚合物膠體粘結(jié)性能和聚合物非結(jié)晶物質(zhì)含量，加入聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、無機納米級粉體材料提高膠體的吸液能力、離子導電能力。綜上本隔膜提高了電池的耐短路、耐針刺、抗沖擊、抗擠壓能力，進而提高和改善了鋰離子電池的安全性能。



圖I為一種磷酸鐵鋰軟包電池的半剖結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為一種卷芯輔助模塊三視圖，其中圖2a為右視圖，圖2b為主視圖，圖2c為俯視圖。圖3為另一種卷芯輔助模塊與卷芯裝配示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1，一種磷酸鐵鋰軟包電池，包括鋁塑膜軟包裝袋9、外極耳I、圓柱形卷芯
7、卷芯輔助模塊8、正或負極集流體5和電解液。其中圓柱形卷芯7是由兩個卷芯單元并聯(lián)連接組成，兩個卷芯單元被兩塊卷芯輔助模塊8夾持固定在其中，外殼采用鋁塑膜軟包裝袋9，兩個外極耳I被密封粘接在鋁塑膜軟包裝袋9的袋口處，所有卷芯單元的極耳6通過對應的正負極集流體5與外極耳I連接。卷芯輔助模塊8為PP材質(zhì)或耐電解液腐蝕的軟質(zhì)橡膠材料。在外極耳I與鋁塑膜外包裝袋9的袋口封裝面上預制有極耳緊固片3，極耳 緊固片3是由PP材料制成。卷芯單元是由正極片、隔膜和負極片卷繞組成，正極片是將正極漿料涂敷在鋁箔上制成，負極片是將負極漿料涂敷在銅箔上制成；所述的正極集流體為鋁帶，負極集流體為銅帶或鎳帶。其中，正極漿料是將重量份為5份的聚偏二氟乙烯、90份的磷酸鐵鋰、2份的導電碳黑、3份的導電石墨與N-甲基-2-吡咯烷酮調(diào)和成固含量50%的漿料；所述的負極漿料是將重量份為91. 5份的石墨、I. 5份的導電炭黑、I. 5份的導電石墨、I. 5羧甲基纖維素納、
2份的丁苯橡膠和2份水性膠用去離子水調(diào)和成固含量40%的漿料。前述的磷酸鐵鋰軟包電池的制備方法包括以下步驟
(I)配料正極漿料的配制是將磷酸鐵鋰、導電碳黑、導電石墨均烘烤后，先將聚偏二氟乙烯加入N-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，然后加入導電炭黑和導電石墨繼續(xù)攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料。負極漿料配制過程中，先將羧甲基纖維素納加入去離子水中攪拌，再加入導電炭黑和導電石墨繼續(xù)攪拌，然后加入石墨攪拌，最后加入丁苯橡膠和水性膠乳液攪拌成漿料。(2)涂布將攪拌好的正極和負極漿料分別均勻地涂敷在鋁箔和銅箔上，并留出空白區(qū)域作為極耳區(qū)。(3)烘烤極片涂布完畢后先進行烘烤，在真空烤箱中循環(huán)烘烤24小時后轉(zhuǎn)到下
一工序。(4)輥壓將正、負極片通過輥壓機先切邊再輥壓到合適的厚度。(5)分條制片將輥壓后的極片通過分條機進行分條，然后在留白處焊接純鎳材料或純鋁材料的極耳。(6)烘烤極片制作完畢再進行循環(huán)烘烤24小時，然后轉(zhuǎn)到下一工序。(7)卷繞將隔膜置于正負極片中間依次疊放，以平均的張緊力卷繞在卷針上，卷繞好之后用膠帶將卷芯纏繞包好。(8)裝配將卷好的卷芯正極耳采用超聲波焊接到正極集流體鋁帶上；負極耳采用超聲波焊接到負極集流體鎳帶或銅帶上，再將正極集流體、負極集流體分別與外極耳進行超聲波焊接，卷芯裝入卷芯輔助模塊，將正極集流體、負極集流體分別插入卷芯輔助模塊對應的卡槽內(nèi)，最后裝入鋁塑膜包裝袋內(nèi)。
(9)注液、化成注液后30小時內(nèi)化成，首先以O(shè). 02C-0. 05C的電流進行預充至電壓3. 0V，然后以O(shè). 2C的電流充電至3. 8V轉(zhuǎn)為恒壓充電，終止電流O. 02C -O. 05C ;充滿后再以O(shè). 2C放電至2. 2V，再以O(shè). 5C的電流充放電一次，將O. 5C的放電容量作為電池的化成容量。(10)化成后將電池內(nèi)氣體排 出，將鋁塑膜包裝袋袋口與外極耳、外極耳固定片通過膠黏劑熱壓密封。實施例2，參照附圖2，在實施例I的基礎(chǔ)上，所述的卷芯輔助模塊8為兩塊卷芯輔助模塊8沿卷芯的軸向?qū)辖M成的長方體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)有與卷芯7插接配合的柱形凹槽。兩塊卷芯輔助模塊8在其對合面上設(shè)有相互插接配合的凸柱8-1和凹槽8-2，凸柱和凹槽起到固定兩塊卷芯輔助模塊的作用。卷芯輔助模塊上設(shè)有內(nèi)外貫通的通孔或通槽8-4，作為電芯注液的通道。卷芯輔助模塊8在其封閉端設(shè)置插槽8-3 (對應圖I中的4)，正極集流體、負極集流體5分別插接固定在卷芯輔助模塊8對應的端部插槽8-3內(nèi)。正極漿料是將重量份為I. 5份的羧甲基纖維素納與4. 5份的丁苯橡膠、88. 5份的磷酸鐵鋰、3份的導電碳黑、2. 5份的導電石墨用去離子水調(diào)和成固含量50%的漿料；負極漿料是將重量份為89. 5份的石墨、2份的導電炭黑、2份的導電石墨、6. 5份的聚偏二氟乙烯用N-甲基-2-吡咯烷酮調(diào)和成固含量為55%的漿料。本實施例的磷酸鐵鋰軟包電池的制備方法與實施例I的基本相同，一是在配料環(huán)節(jié)有所區(qū)別正極漿料的配制是磷酸鐵鋰、導電碳黑、導電石墨均不需要烘烤，將羧甲基纖維素納和丁苯橡膠加入去離子水攪拌，加入導電炭黑和導電石墨繼續(xù)攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料；負極漿料的配制是所述物料攪拌成漿料。二是在烘烤時間適當調(diào)整為25小時。三是在注液后的化成時間可以適當調(diào)整。實施例3，參照附圖3，結(jié)合實施例2，卷芯輔助模塊還可以采用兩塊卷芯輔助模塊8沿卷芯7的外周邊對合組成的長方體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)有與卷芯7插接配合的弧形凹槽。正極漿料和負極漿料配置以及制備方法根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案給出的范圍進行選擇和調(diào)整，均能很好的實現(xiàn)本發(fā)明的目的，不再一一闡述。通過上述實施例再次說明采用的是圓柱卷繞式的卷芯單元組合，卷芯輔助模塊進行保護，使用鋁塑膜材料外封裝，大大提高了電池的安全性和經(jīng)濟性。以下提供本發(fā)明中卷芯所采用的隔膜制備的幾個典型實施例。實施例4
將3000g聚偏氟乙烯、6000g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到50000g丙酮、2000g乙酸乙酯、IOOOg乙醇溶劑中，溶解溫度40_80°C，再加入2500g三氧化二鋁、2500g 二氧化硅進行攪拌分散，制得粘稠狀漿體。用涂敷設(shè)備將制備的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯微孔薄膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設(shè)備烘箱內(nèi)進行烘干，烘干后的隔膜在經(jīng)過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實施例中卷芯所用的隔膜，根據(jù)鋰離子動力電池生產(chǎn)廠家需求，隔膜經(jīng)分切，可做成不同寬度隔膜。實施例5
將3000g聚偏氟乙烯、3000g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、4500g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到15000g丙酮、15000g四氫呋喃、2000g乙酸乙酯、IOOOg乙醇溶劑中，溶解溫度40-8(TC，再加入5000g三氧化二鋁進行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設(shè)備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚乙烯材質(zhì)的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設(shè)備烘箱內(nèi)進行烘干，烘干后的隔膜在經(jīng)過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實施例中卷芯所用的隔膜，根據(jù)鋰離子動力電池生產(chǎn)廠家需求，隔膜經(jīng)分切，可做成不同寬度隔膜。實施例6
將4000g聚偏氟乙烯、6000g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到50000g N-甲基吡咯烷酮、2000g乙酸乙酯、IOOOg乙醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入6000g三氧化二鋁進行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設(shè)備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚乙烯材質(zhì)的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設(shè)備烘箱內(nèi)進行烘干，烘干后的隔膜在經(jīng)過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實施例中卷芯所用的隔膜，根據(jù)鋰離子動力電池生產(chǎn)廠家需求，隔膜經(jīng)分切，可做成不同寬度隔膜。實施例7
將4000g聚偏氟乙烯、6000g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲 基丙烯酸甲酯溶解到25000g 丁酮、25000g四氫呋喃、IOOOg碳酸二乙酯、IOOOg乙酸乙酯、IOOOg 丁醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入3500g三氧化二鋁、2500g 二氧化硅進行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設(shè)備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚乙烯材質(zhì)的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設(shè)備烘箱內(nèi)進行烘干，烘干后的隔膜在經(jīng)過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實施例中卷芯所用的隔膜，根據(jù)鋰離子動力電池生產(chǎn)廠家需求，隔膜經(jīng)分切，可做成不同寬度隔膜。實施例8
將5000g聚偏氟乙烯、4000g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到25000g 丁酮、25000g四氫呋喃、IOOOg碳酸二乙酯、IOOOg乙酸乙酯、IOOOg 丁醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入6500g 二氧化硅進行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設(shè)備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚乙烯材質(zhì)的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設(shè)備烘箱內(nèi)進行烘干，烘干后的隔膜在經(jīng)過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實施例中卷芯所用的隔膜，根據(jù)鋰離子動力電池生產(chǎn)廠家需求，隔膜經(jīng)分切，可做成不同覽度隔月旲。實施例9
將3000g聚偏氟乙烯、6000g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到50000g N-甲基吡咯烷酮、IOOOg碳酸二乙酯、IOOOg乙酸乙酯、IOOOg 丁醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入7500g三氧化二鋁進行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設(shè)備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚乙烯材質(zhì)的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設(shè)備烘箱內(nèi)進行烘干，烘干后的隔膜在經(jīng)過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實施例中卷芯所用的隔膜，根據(jù)鋰離子動力電池生產(chǎn)廠家需求，隔膜經(jīng)分切，可做成不同寬度隔膜。對于所公開的實施例的上述說明，僅為本發(fā)明較佳的實施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡是依照本發(fā)明申請專利范圍內(nèi)的內(nèi)容作的等效變化與修飾，都應為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種磷酸鐵鋰軟包電池，包括外殼、外極耳、卷芯和電解液，其特征是卷芯是由多個卷芯單元連接組成，多個卷芯單元被兩塊卷芯輔助模塊夾持固定在其中，外殼采用鋁塑膜軟包裝袋，兩個外極耳被密封粘接在鋁塑膜軟包裝袋的袋口處，所有卷芯單元的極耳通過對應的正負極集流體與外極耳連接；所述的卷芯單元是由正極片、隔膜和負極片卷繞而成的圓柱形卷芯，正極片是將以磷酸鐵鋰為主要成分的正極漿料涂敷在鋁箔上制成，負極片是將負極漿料涂敷在銅箔上制成；所述的正極集流體為鋁帶，負極集流體為銅帶或鎳帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磷酸鐵鋰軟包電池，其特征是所述的卷芯輔助模塊組合方式包括一種是兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的軸向?qū)辖M成的長方體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)有與卷芯插接配合的柱形凹槽，兩塊卷芯輔助模塊在其對合面上設(shè)有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯輔助模塊上設(shè)有內(nèi)外貫通的通孔或通槽；另一種是兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的外周邊對合組成的長方體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)有與卷芯插接配合的弧形凹槽，兩塊卷芯輔助模塊在其對合面上設(shè)有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯輔助模塊上設(shè)有內(nèi)外貫通的通孔或通槽，兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的外周邊對合方式包括上、下對合結(jié)構(gòu)和左、右對合結(jié)構(gòu)；所述的卷芯輔助模塊是PP材質(zhì)或耐電解液腐蝕的軟質(zhì)橡膠材料制成；所述的卷芯輔助模塊在其封閉端設(shè)置插槽，正極集流體、負極集流體分別插接固定在卷芯輔助模塊對應的端部插槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的磷酸鐵鋰軟包電池，其特征是在外極耳與鋁塑膜外包裝袋的袋口封裝面上預制有極耳緊固片，極耳緊固片是由PP材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的磷酸鐵鋰軟包電池，其特征是所述的正極漿料是將重量份為5 7份的粘結(jié)劑、87 91份的磷酸鐵鋰、2 3份的導電碳黑、2 3份的導電石墨與N-甲基-2-吡咯烷酮調(diào)和成固含量為45飛5%的漿料；所述的負極漿料是將重量份為89 93份的石墨、f 2份的導電炭黑、f 2份的導電石墨、5 7份的粘結(jié)劑與去離子水調(diào)和成固含量30 50%的漿料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷酸鐵鋰軟包電池，其特征是所述的粘結(jié)劑包括聚偏二氟乙烯或者水性膠，或者是重量份廣2份的羧甲基纖維素納與4飛份的丁苯橡膠的混合物，或者是重量份廣2份的羧甲基纖維素納、2 2. 5份的丁苯橡膠和I、. 5份的水性膠混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磷酸鐵鋰軟包電池，其特征是所述的隔膜的組成如下以聚丙烯、聚乙烯材質(zhì)的隔膜為基體，在基體表面涂敷由聚合物膠體材料和無機填料組成的涂層；所述的聚合物膠體材料是由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯組成的混合物；所述的無機填料是由納米級無機粉體材料三氧化二鋁、二氧化娃的一種或其混合物組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磷酸鐵鋰軟包電池，其特征是所述的聚丙烯、聚乙烯材質(zhì)的隔膜基體選用聚丙烯微孔薄膜或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層復合微孔隔膜；所述的無機填料粒度是50nm-200nm ;所述隔膜涂層厚度為1_5 u m ;經(jīng)過涂聚合物膠體材料和無機填料處理的隔膜孔隙率在30%-50%之間；所述無機填料的重量占涂層聚合物膠體材料重量的30%-I00%o
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磷酸鐵鋰軟包電池，其特征是聚合物膠體材料中的聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物占總體聚合物膠體材料重量的40%-70% ;聚丙烯腈占總體聚合物膠體材料重量的5%-20% ;聚甲基丙烯酸甲酯占總體聚合物膠體材料重量的10%-40%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磷酸鐵鋰軟包電池，其特征是聚合物膠體材料所用溶劑選自下列溶劑的一種或幾種丁酮、丙酮、四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乙醇、碳酸二乙酯、丁醇。
10.根據(jù)4-9任一權(quán)利要求所述的磷酸鐵鋰軟包電池的制備方法，其特征是包括以下步驟 (1)配料正極漿料的配制是將磷酸鐵鋰、導電碳黑、導電石墨均烘烤后，將粘結(jié)劑加A N-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，加入導電炭黑和導電石墨繼續(xù)攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料；負極漿料的配制是所述物料攪拌成漿料； (2)涂布將攪拌好的正極和負極漿料分別均勻地涂敷在鋁箔和銅箔上，并留出空白區(qū)域作為極耳區(qū)； (3)烘烤極片涂布完畢后先進行烘烤，在真空烤箱中循環(huán)烘烤20-26小時后轉(zhuǎn)到下一工序； (4)輥壓將正、負極片通過輥壓機先切邊再輥壓到合適的厚度； (5)分條制片將輥壓后的極片通過分條機進行分條，然后在留白處焊接純鎳材料或純鋁材料的極耳； (6)烘烤極片制作完畢再進行循環(huán)烘烤20-26小時，然后轉(zhuǎn)到下一工序； (7)卷繞將隔膜置于正負極片中間依次疊放，以平均的張緊力卷繞在卷針上，卷繞好之后用膠帶將卷芯纏繞包好； (8)裝配將卷好的卷芯正極耳采用超聲波焊接到正極集流體鋁帶上；負極耳采用超聲波焊接到負極集流體鎳帶或銅帶上，再將正極集流體、負極集流體分別與外極耳進行超聲波焊接，卷芯裝入卷芯輔助模塊，將正極集流體、負極集流體分別插入卷芯輔助模塊對應的卡槽內(nèi)，最后裝入鋁塑膜包裝袋內(nèi)； (9)注液、化成注液后24 48小時內(nèi)化成，首先以0.02C-0. 05C的電流進行預充至電壓3. 0V，然后以0. 2C的電流充電至3. 8V轉(zhuǎn)為恒壓充電，終止電流0. 02C -0. 05C ;充滿后再以0. 2C放電至2. 2V，再以0. 5C的電流充放電一次，將0. 5C的放電容量作為電池的化成容量; (10)化成后將電池內(nèi)氣體排出，將鋁塑膜包裝袋袋口與外極耳、外極耳固定片通過膠黏劑熱壓密封。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磷酸鐵鋰軟包電池的制備方法，其特征是在步驟(I)的正極漿料配制過程中，當選用聚偏二氟乙烯作為粘結(jié)劑時，先將聚偏二氟乙烯加入N-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，然后加入導電炭黑和導電石墨繼續(xù)攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘桐的楽■料。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磷酸鐵鋰軟包電池的制備方法，其特征是在步驟(I)的負極漿料配制過程中，當選用羧甲基纖維素納和丁苯橡膠或羧甲基纖維素納和丁苯橡膠、水性膠作為粘結(jié)劑時，先將羧甲基纖維素納加入去離子水中攪拌，再加入導電炭黑和導電石墨繼續(xù)攪拌，然后加入石墨攪拌，最后加入丁苯橡膠或丁苯橡膠和水性膠乳液攪拌成漿料。
13.根據(jù)權(quán)利要求10、11或12所述的磷酸鐵鋰軟包電池的制備方法，其特征是步驟(5)中的正負極片焊接純鎳材料或純鋁材料的極耳數(shù)不少于兩個。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域的一種磷酸鐵鋰軟包電池及制備方法。它是將磷酸鐵鋰材料和導電劑、粘結(jié)劑等混合而成正極漿料；將石墨和導電劑、粘結(jié)劑等混合而成負極漿料。再將正極漿料涂敷在鋁箔上制成正極片，負極漿料涂敷在銅箔上制成負極片。然后將正負極片加入隔膜卷成圓柱形卷芯，將卷芯與卷芯輔助模塊、極耳固定片、外極耳以及鋁塑膜包裝材料進行裝配，然后注液化成，最后密封。本發(fā)明的制作工藝保持了圓柱電池制作工藝成熟、效率高的特點，同時又具備了軟包電池成本低、安全性能好的優(yōu)點。
文檔編號H01M10/0525GK102856580SQ20121038275
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者徐建貞, 朱玉法, 柳艾美, 孟慶帥 申請人:山東天陽新能源有限公司