鋰離子電池復(fù)合極片用粘結(jié)劑及其制備方法、復(fù)合極片、電芯、鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋰離子電池復(fù)合極片用粘結(jié)劑及其制備方法、復(fù)合極片、電芯、鋰 離子電池，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池以其工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)等特點(diǎn)而成為 目前電動(dòng)汽車使用的主流動(dòng)力電池。當(dāng)前，我國(guó)的新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了快速增長(zhǎng)時(shí)期，對(duì) 鋰離子動(dòng)力電池的需求量猛增。但是，目前許多企業(yè)的鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)量不能滿足電動(dòng) 汽車快速增長(zhǎng)的需求，其根本原因在于，鋰離子電池生產(chǎn)工藝復(fù)雜，特別是大容量的鋰離子 動(dòng)力電池，生產(chǎn)工序繁多，而且工藝控制對(duì)鋰離子電池的電化學(xué)性能和安全性有著至關(guān)重 要的影響，這就導(dǎo)致大容量的鋰離子動(dòng)力電池的生產(chǎn)效率較低。
[0003] 電芯制備是鋰離子電池制造工藝中的一個(gè)重要工序，傳統(tǒng)的小容量鋰離子電池的 電芯制備主要采用卷繞的方式。該方式效率較高，生產(chǎn)出的電池的一致性較好，但是其生產(chǎn) 出的電池的阻抗較大，電芯的散熱性能差，不適合于用作動(dòng)力電池，一般在電子設(shè)備使用的 小容量電池制造時(shí)使用較多。大容量鋰離子動(dòng)力電池一般采用疊片式制造，即將制得的正 極片和負(fù)極片的極卷進(jìn)行裁切，制成所需大小的極片，然后將裁切后的正極片、負(fù)極片和隔 膜按照一定次序疊放制成電芯。該方式制得的電池阻抗小，散熱性能好，適于制備大容量鋰 離子電池。但是這種方式相對(duì)于卷繞式電池的制備效率較低，制作電芯時(shí)，極片與隔膜之間 的位置需要進(jìn)行嚴(yán)格對(duì)齊，避免出現(xiàn)錯(cuò)位，導(dǎo)致部分極片的容量無(wú)法充分利用，或者導(dǎo)致正 極片和負(fù)極片接觸引起短路進(jìn)而引發(fā)安全性問(wèn)題。為了保證極片和隔膜之間出現(xiàn)錯(cuò)位，通 常情況下會(huì)采用較為復(fù)雜的工裝來(lái)進(jìn)行控制極片和隔膜的位置及移動(dòng)，甚至加入人工操作 來(lái)提高電芯的對(duì)齊精度。這樣就大大降低了電池的生產(chǎn)效率，而且很難做到較高的對(duì)齊精 度，在制成的鋰離子電池中仍然會(huì)出現(xiàn)極片錯(cuò)位現(xiàn)象，造成電池容量下降，甚至引發(fā)安全事 故。
[0004] 為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中有采用"制袋式"電芯制備方法，即將隔膜制成袋 裝，將極片裝入袋子內(nèi)，完全避免了極片與隔膜之間的錯(cuò)位現(xiàn)象。但是這種方式生產(chǎn)效率極 低，無(wú)法滿足鋰離子動(dòng)力電池的生產(chǎn)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種離子電池復(fù)合極片用粘結(jié)劑，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在 極片錯(cuò)位的問(wèn)題。本發(fā)明的目的還在于提供上述粘結(jié)劑的制備方法以及使用上述鋰離子電 池復(fù)合極片用粘結(jié)劑的鋰離子電池復(fù)合極片、鋰離子電池電芯、電池。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的離子電池復(fù)合極片用粘結(jié)劑的技術(shù)方案如下：
[0007] -種鋰離子電池復(fù)合極片用粘結(jié)劑，由如下重量份數(shù)的組分組成：0. 5-1. 5份的 乙烯-醋酸乙烯共聚物、100-150份的硫酸鋇顆粒、1-1. 5份的增稠劑、98. 5-99份的水。
[0008] 本發(fā)明的鋰離子電池復(fù)合極片用粘結(jié)劑，采用乙烯-醋酸乙烯共聚物與硫酸鋇顆 粒配合，能夠?qū)⒏裟だ喂痰卣辰Y(jié)在極片表面，避免隔膜相對(duì)于極片出現(xiàn)錯(cuò)位而引起正極和 負(fù)極之間的短路，而且不會(huì)導(dǎo)致極片的阻抗出現(xiàn)較大幅度的增加。硫酸鋇化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，熱 穩(wěn)定性好，擁有良好的機(jī)械強(qiáng)度，當(dāng)有毛刺刺穿隔膜時(shí)能夠避免發(fā)生熱失控，從而可以提高 電芯的安全性能。
[0009] 所述增稠劑為本領(lǐng)域常用的增稠劑，如羧甲基纖維素鈉、羥丙基纖維素、聚乙烯基 吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯中的任意一種。。
[0010] 為提高硫酸鋇在粘結(jié)劑中的分散均勻性，所述硫酸鋇顆粒采用納米顆粒，一般的， 硫酸鋇顆粒的粒徑D50為0. 2-0. 6μm，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 3μm。
[0011] 本發(fā)明的離子電池復(fù)合極片用粘結(jié)劑的制備方法的技術(shù)方案如下：
[0012] 上述鋰離子電池復(fù)合極片用粘結(jié)劑的制備方法包括如下步驟：
[0013] 1)將增稠劑加入水中，制成增稠劑水溶液；
[0014] 2)向步驟1)中得到的增稠劑水溶液中加入乙烯-醋酸乙烯共聚物，攪拌，得混合 液；
[0015] 3)向步驟2)中得到的混合液中加入硫酸鋇顆粒，攪拌，真空脫泡，調(diào)節(jié)粘度至 1000-2500mPas，即得。
[0016] 本發(fā)明的鋰離子電池復(fù)合極片用粘結(jié)劑的制備方法采用先將增稠劑制成增稠劑 的水溶液，便于后期加入的乙烯-醋酸乙烯共聚物能夠較好地與增稠劑均勻混合，提高了 分散均勻程度及分散效率，最后再加入硫酸鋇顆粒，便于硫酸鋇顆粒在混合體系中分散和 懸浮，避免硫酸鋇顆粒發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。
[0017] 為了提高乙烯-醋酸乙烯共聚物在混合體系中的分散效率，所述步驟2)中的乙 烯-醋酸乙烯共聚物為固含量為38-45%的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液。
[0018] 所述步驟2)中攪拌時(shí)間為2h。
[0019] 為了提高粘結(jié)劑在涂覆是的均勻性，所述步驟3)中調(diào)節(jié)粘度后過(guò)150目篩。
[0020] 所述步驟3)中攪拌時(shí)間為5-10h。
[0021] 本發(fā)明的復(fù)合極片的技術(shù)方案如下：
[0022] -種復(fù)合極片，是由包括如下步驟的方法制備的：
[0023]1)將如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池復(fù)合極片用粘結(jié)劑涂覆在電極片的兩個(gè)表 面，每一面的涂覆厚度為2-4μm，在50-80°C下干燥，得涂覆有粘結(jié)劑的電極片；
[0024] 2)將涂覆有粘結(jié)劑的極片的兩個(gè)表面上分別覆上隔膜，在80_100°C下熱壓覆合， 即得。
[0025] 本發(fā)明的復(fù)合極片采用將粘結(jié)劑涂覆在極片表面并干燥，在極片表面形成一層粘 結(jié)層，在與隔膜熱壓覆合時(shí)，粘結(jié)劑層能夠牢固地將隔膜均勻地粘結(jié)在極片表面，保證較小 厚度的粘結(jié)劑層即能起到較強(qiáng)的粘合作用，避免隔膜在極片表面產(chǎn)生位移、起泡等現(xiàn)象。
[0026] 所述涂覆采用擠壓涂布，涂布速度為20-50m/min。
[0027] 所述熱壓覆合的壓力為0· 1-0. 3MPa，熱壓覆合的時(shí)間為2_5s。
[0028] 所述的電極片為鋰離子電池正極片或者負(fù)極片，正極片由正極集流體鋁箱及涂覆 在鋁箱兩個(gè)表面的正極活性物質(zhì)層構(gòu)成，負(fù)極片由負(fù)極集流體銅箱及涂覆在銅箱兩個(gè)表面 的負(fù)極活性物質(zhì)層構(gòu)成。
[0029] 本發(fā)明的電芯的技術(shù)方案如下：
[0030] -種電芯，是由包括如下步驟的方法制備的：將上述復(fù)合極片及與其極性相反的 電極片依次交替疊放，制得極組，將極組在80-10(TC下熱壓，即得。
[0031] 本發(fā)明的電芯使用上述復(fù)合極片與現(xiàn)有技術(shù)中的電極片結(jié)合制備成極組，由于復(fù) 合極片表面已經(jīng)粘結(jié)了隔膜，在極組制備時(shí)省掉了現(xiàn)有技術(shù)中向正極片和負(fù)極片之間放置 隔膜的步驟，大大提高了生產(chǎn)效率，還避免了隔膜位置調(diào)整不當(dāng)導(dǎo)致的錯(cuò)位現(xiàn)象，提高了電 芯制作時(shí)的精度。極組通過(guò)熱壓工序后可以實(shí)現(xiàn)所有極片以及隔膜的粘結(jié)，從而使得整個(gè) 極組成為一體，后工序的再加工將更為方便。
[0032] 所述極性相反的電極片是與復(fù)合極片中心使用的電極片的極性相反，即當(dāng)復(fù)合極 片中心的電極片為正極片時(shí)，使用負(fù)極片與其依次交替疊放，當(dāng)復(fù)合極片中心的電極片為 負(fù)極片時(shí)，使用正極片與其依次交替疊放。
[0033] 所述熱壓的壓力為0· 1-0.3MPa，熱壓時(shí)間為0· 5-2min。
[0034] 本發(fā)明的鋰離子電池的技術(shù)方案如下：
[0035] 一種使用上述電芯的鋰離子電池。
[0036] 本發(fā)明的鋰離子電池使用上述復(fù)合極片，由于復(fù)合極片是在電極片表面涂覆一層 粘結(jié)劑并將隔膜放置在極片上的粘結(jié)劑層表面熱壓覆合后制得的，處于中心的電極片與隔 膜牢固地粘結(jié)在一起，實(shí)現(xiàn)了電極片與隔膜的絕對(duì)定位，避免了后續(xù)裝配過(guò)程中出現(xiàn)極片 與隔膜之間的錯(cuò)位現(xiàn)象，