一種固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池領(lǐng)域，具體涉及一種固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯及其制備方法，適用于各類(lèi)數(shù)碼產(chǎn)品所應(yīng)用固態(tài)聚合物電池的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]固態(tài)聚合物電池一直是數(shù)碼產(chǎn)品使用的高端產(chǎn)品，其優(yōu)越的電性能一直受到，隨著環(huán)境問(wèn)題的日益顯著，固態(tài)聚合物鋰離子電池作為一直比能量高，循環(huán)壽命長(zhǎng)且環(huán)境污染小的新型能源，在一些高端數(shù)碼產(chǎn)品上，運(yùn)用領(lǐng)域也已經(jīng)逐漸取代常規(guī)的聚合物電池，但是常規(guī)的固態(tài)聚合物鋰離子電池在外觀硬度方面，尤其是電池內(nèi)部的極片與隔膜直接的聚合效果，一直是電池制造商所困惑的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯，該固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯具有優(yōu)良的外觀硬度和內(nèi)部粘合性能。
[0004]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種上述固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯的制備方法，以進(jìn)一步提升固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯的外觀硬度和內(nèi)部粘合性能，可進(jìn)一步提高鋰離子電池倍率、循環(huán)壽命及安全性能。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
提供一種固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯，由鋰離子電池電芯固聚而成，所述鋰離子電池電芯包括正極片和負(fù)極片，所述正極片和所述負(fù)極片之間設(shè)置有隔膜，所述隔膜包括多孔基材和涂覆于所述多孔基材兩側(cè)的復(fù)合材料層，所述復(fù)合材料層由PMMA和三氧化二鋁混合后經(jīng)涂覆而成，所述PMMA和所述三氧化二招的重量比為2:3。
[0006]作為固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯的優(yōu)選方案，所述多孔基材的孔隙率為42~47%。
[0007]作為固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯的優(yōu)選方案，所述復(fù)合材料層的厚度為1.5 μπι。
[0008]本發(fā)明還提供一種上述固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯的制備方法，該制備方法提供整形夾具，并采用所述整形夾具對(duì)鋰離子電池電芯進(jìn)行固聚處理。
[0009]上述制備方法包括以下步驟:
S100、按重量比將所述ΡΜΜΑ和所述三氧化二鋁的混合物涂覆于所述多孔基材的表面，制得所述隔膜；
S200、將所述隔膜置于所述正極片和所述負(fù)極片之間，通過(guò)卷芯制得所述鋰離子電池電芯；
S300、將充電處理后的電池電芯裝填在所述整形夾具上進(jìn)行整形處理，制得整形后的電池電芯；
S400、將裝有整形后的鋰離子電池電芯的整形夾具依次進(jìn)行烘烤、冷卻處理，制得所述固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯。
[0010]所述烘烤的溫度為85°C，所述烘烤的時(shí)間為4h。
[0011]所述冷卻的溫度為不大于10°C，所述冷卻的時(shí)間為2h。
[0012]上述制備方法中所用到的所述整形夾具包括相互平行的底板和頂板，所述底板的四角對(duì)稱(chēng)設(shè)置有四個(gè)支撐桿，所述底板通過(guò)所述支撐桿與所述頂板連接，所述頂板和所述底板之間且鄰近所述頂板設(shè)置有可沿所述支撐桿移動(dòng)的壓合組件，所述頂板中心設(shè)置有選擇性對(duì)所述壓合組件施壓的施壓部，所述壓合組件與所述底板之間可拆卸設(shè)置有夾板，夾板可沿所述支撐桿的方向運(yùn)動(dòng)。
[0013]具體地，所述壓合組件包括兩塊平行且間隔設(shè)置的第一壓板和第二壓板，所述第一壓板和所述第二壓板的四角分別設(shè)置有與所述支撐桿相配合的連接孔，所述第一壓板和所述第二壓板之間均勻設(shè)置有若干彈性限位裝置。
[0014]具體地，所述彈性限位裝置包括限位柱，所述限位柱穿過(guò)所述第一壓板并與所述第二壓板連接，所述限位柱上套設(shè)有彈簧，所述第一壓板可沿所述限位柱移動(dòng)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明在正極片和負(fù)極片之間設(shè)置隔膜，隔膜包括多孔基材和涂覆于所述多孔基材兩側(cè)的復(fù)合材料層，復(fù)合材料層由重量比為2:3的PMMA和三氧化二鋁混合后經(jīng)涂覆而成，該復(fù)合材料層可增加正極片、負(fù)極片與隔膜之間的粘合性能，同時(shí)有效提升固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯的安全性能。本發(fā)明還提供一種該固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯的制備方法，通過(guò)整形夾具對(duì)鋰離子電池電芯進(jìn)行固聚處理，增加了固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯的硬度。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯的剖視圖。
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的整形夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的整形夾具裝上充電后的鋰離子電池電芯的示意圖。
[0019]圖 1 中:
100、正極片；200、負(fù)極片；300、隔膜；310、多孔基材；320、復(fù)合材料層。
[0020]圖2、3 中:
1、底板；2、頂板；3、支撐桿；4、壓合組件；41、第一壓板；42、第二壓板；43、彈性限位裝置；431、限位柱;432、彈簧;5、施壓部;6、夾板;
400、充電鋰離子電池電芯。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖1~2并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯的示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例提供一種固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯，由鋰離子電池電芯固聚而成，鋰離子電池電芯包括正極片100和負(fù)極片200，正極片100和負(fù)極片200之間設(shè)置有隔膜300，隔膜300包括多孔基材310和涂覆于多孔基材310兩側(cè)的復(fù)合材料層320，復(fù)合材料層320由PMMA和三氧化二鋁混合后經(jīng)涂覆而成，PMMA和三氧化二鋁的重量比為2:3。本發(fā)明在正極片100和負(fù)極片200之間設(shè)置隔膜300，隔膜300包括多孔基材310和涂覆于多孔基材310兩側(cè)的復(fù)合材料層320，復(fù)合材料層320由PMMA和三氧化二鋁混合后經(jīng)涂覆而成，該復(fù)合材料層320可有效增加正極片、負(fù)極片與隔膜之間的粘合性能，同時(shí)有效提升固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯的安全性能。
[0023]多孔基材310的孔隙率為42~47% ;本實(shí)施例的多孔基材310是采用濕法中的雙拉工藝制得的高孔隔膜用基材，其可以與復(fù)合材料層完美地粘合在一起。
[0024]本實(shí)施例中的復(fù)合材料層320的厚度為1.5 μ m。
[0025]本實(shí)施例還提供一種固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯的制備方法，提供整形夾具，采用整形夾具對(duì)鋰離子電池電芯進(jìn)行固聚處理。通過(guò)采用整形夾具對(duì)鋰離子電池電芯進(jìn)行固聚整形處理，使整形后制得的固態(tài)聚合物鋰離子電池電芯具有良好的外觀硬度。
[0026]上述制備方法具體包括以下步驟:
S100、按重量比將PMMA和三氧化二鋁的混合物涂覆于多孔基材的表面，制得隔膜；本步驟中PMMA和三氧化二鋁的重量比為(1~8 ): (1~10 )，優(yōu)選為2:3。PMMA為顆粒狀材料，其粘結(jié)性能強(qiáng)，能很好的黏結(jié)到隔膜上，又不會(huì)堵塞隔膜孔徑，提升了離子穿梭性能，改善了 PVDF涂覆后孔隙率不均勻問(wèn)題，在一定程度上可提升電池倍率及循環(huán)性能；三氧化二鋁作為一種無(wú)機(jī)物，具有很高的熱穩(wěn)定性及化學(xué)惰性，在180°C以上還能保持完整的形狀，且氧化純度高，無(wú)雜質(zhì)，與電解液有很好的相容性及浸潤(rùn)性，氧化鋁層可中和電解液中游離的HF，有效的提升電池安全性能問(wèn)題；提升電池酸堿性，及安全性能；本步驟中，按重量比將PMMA和三氧化二鋁混合攪拌均勻，然后采用雙面涂覆工藝將該混合物涂覆于孔隙率為42-47%的多孔基材310的表面。常規(guī)的PVDF涂覆隔膜，雖然有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性，良好的電解液親和性，以及優(yōu)秀的機(jī)械性能使得PVDF很適合用來(lái)作為固體電池使用隔膜做涂覆材料，但是PVDF中晶區(qū)的存在限制離子的傳導(dǎo)性，導(dǎo)致影響固態(tài)聚合物鋰離子電池的循環(huán)壽命及倍率性能。而本發(fā)明將PMMA和三氧化二鋁混涂，PMMA和三氧化二鋁之間可產(chǎn)生協(xié)同作用，作為上述復(fù)合材料層320，可以進(jìn)一步增強(qiáng)隔膜與正極片、負(fù)極片之間的粘結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)提高鋰離子電池電芯的安全性能。
[0027]S200、將隔膜置于正極片和負(fù)極片之間，通過(guò)卷芯制得鋰離子電池電芯；卷芯制得鋰離子電池電芯本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0028]S300、將充電處理后的鋰離子電池電芯裝填在整形夾具上進(jìn)行整形處理，制得整形后的鋰離子電池電芯；
本步驟中所采用的整形夾具的結(jié)構(gòu)如圖2、3所示。該整形夾具包括相互平行的底板1和頂板2，底板1的四