聚合物鋰離子電池制造技術

本實用新型專利技術公開一種聚合物鋰離子電池，該聚合物鋰離子電池包括電池殼體及位于電池殼體內的裸電芯，裸電芯包括正極片、負極片和位于正極片與負極片之間的隔膜，負極片包括負極集流體和位于負極集流體上的負極活性層，負極活性層為硅碳活性層，負極片的兩面均涂覆有用于限制硅碳活性層在充放電過程中產生體積膨脹的聚合物膜，正極片的兩面也均涂覆有聚合物膜。本實用新型專利技術在提高聚合物鋰離子電池的體積能量密度的同時，又能夠避免聚合物鋰離子電池中含硅碳活性層的負極片在充放電的過程中導致其硅碳活性層的粉化或其硅碳活性層從其負極集流體上的脫落，從而提高了聚合物鋰離子電池的循環性能。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及電池
，尤其涉及一種聚合物鋰離子電池。
技術介紹
由于鋰離子電池具有電壓高、無記憶效應及體積能量密度高等特點，使得其在便攜式電器(智能手機、筆記本電腦等)上得到了廣泛的應用。而隨著智能手機的發展，使得對鋰離子電池的要求越來越高，尤其是對鋰離子電池的安全性和體積能量密度方面提出了更高的要求。在提高鋰離子電池的安全性方面，目前采用聚合物鋰離子電池實現。因為其不存在漏液的問題，并能夠抑制電解液溶劑與電池正負極之間的副反應，使得聚合物鋰離子電池在安全性方面得到了很大的改善。 在提高聚合物鋰離子電池的體積能量密度方面，目前，主要有以下兩種方法(1)采用新型的正極材料。目前商品化的聚合物鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和二元材料等。在這些材料中，鈷酸鋰具有最高的體積能量密度，雖然鈷具有毒性，且其在全球的儲量有限，但是目前還沒有出現比鈷酸鋰更高體積能量密度的正極材料，從而使得通過改變正極材料來提高聚合物鋰離子電池的體積能量密度存在一定的障礙；(2)采用新型的負極材料。現有的聚合物鋰離子電池主要是采用石墨作為其負極活性材料，然而當采用石墨作為其負極活性材料時，石墨的實際克比容量已接近于其理論值(372mAh/g)。隨著科技的發展，目前已出現了一些新型的負極材料，例如硅，其能量密度(其克比容量為4200mAh/g)遠超于上述石墨的能量密度(其克比容量為372mAh/g)。因此，可以通過采用硅這種新型的負極材料來提高聚合物鋰離子電池的體積能量密度。雖然自然界中硅資源很豐富，可以作為一種極具發展前景的聚合物鋰離子電池的新型負極材料，但是當采用硅作為聚合物鋰離子電池的負極活性材料時，硅在嵌/脫鋰的過程中會產生巨大的體積變化(變化率超過300%)，由于其巨大的體積變化，使得聚合物鋰離子電池的負極活性材料的結構迅速坍塌、粉化或從負極集流體上脫落，導致電子不能迅速轉移，使得聚合物鋰離子電池負極活性材料的電化學性能急劇下降，從而影響聚合物鋰離子電池的整體性能。
技術實現思路
本技術的主要目的是提供一種聚合物鋰離子電池，旨在提高聚合物鋰離子電池的體積能量密度的同時，又能避免聚合物鋰離子電池負極片的硅碳活性層的粉化或從負極集流體上脫落，從而提高聚合物鋰離子電池的循環性能。為了達到上述目的，本技術提出一種聚合物鋰離子電池，該聚合物鋰離子電池包括電池殼體及位于電池殼體內的裸電芯，所述裸電芯包括正極片、負極片和位于正極片與負極片之間的隔膜，所述負極片包括負極集流體和位于負極集流體上的負極活性層，所述負極活性層為硅碳活性層，所述負極片的兩面均涂覆有用于限制所述硅碳活性層在充放電過程中產生體積膨脹的聚合物膜。優選地，所述正極片的兩面也均涂覆有所述聚合物膜。優選地，所述聚合物膜中的聚合物為聚偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物。優選地，所述聚合物膜的厚度為2-8um。優選地，所述負極片的負極集流體為銅箔。優選地，所述正極片包括正極集流體和位于正極集流體上的正極活性層，所述正極集流體為鋁箔，所述正極活性層為鈷酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰二元材料活性層。優選地，所述隔膜為聚烯烴類隔膜，所述隔膜的厚度為8-40um。優選地，所述電池殼體為方形鋁塑膜殼體。本技術提出的聚合物鋰離子電池，由于其負極片的負極活性層為硅碳活性層，從而提高了聚合物鋰離子電池的體積能量密度；并且，由于在負極片的兩面均涂覆有一聚合物膜，使得負極片與隔膜通過聚合物膜粘結在一起，從而限制了負極片的硅碳活性層在充放電的過程中產生體積膨脹；而且由于聚合物膜具有一定的塑性，使得其能夠緩沖負極片的硅碳活性層在充放電的過程中因其體積膨脹而產生的應力，因此，本技術避免了聚合物鋰離子電池中的負極片在充放電的過程中導致其硅碳活性層的粉化或其硅碳活性層從負極集流體上的脫落，從而提高了聚合物鋰離子電池的循環性能。附圖說明圖I是本技術聚合物鋰離子電池較佳實施例中裸電芯的結構示意圖。圖2是本技術聚合物鋰離子電池的制造方法較佳實施例的流程示意圖。圖3是本技術聚合物鋰離子電池較佳實施例的倍率性能測試示意圖。圖4是本技術聚合物鋰離子電池較佳實施例的常溫循環測試示意圖。本技術目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。具體實施方式以下結合說明書附圖及具體實施例進一步說明本技術的技術方案。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本技術，并不用于限定本技術。圖I是本技術聚合物鋰離子電池較佳實施例中裸電芯的結構示意圖。參照圖1，本技術聚合物鋰離子電池中的裸電芯從上往下依次分別為聚合物膜I、正極活性層2、正極集流體3、正極活性層2、聚合物膜I、隔膜4、聚合物膜I、負極活性層5、負極集流體6、負極活性層5、聚合物膜I。其中，正極集流體3和位于正極集流體3上的正極活性層2構成正極片；負極集流體6和位于負極集流體6上的負極活性層5構成負極片。本技術實施例中負極片的負極活性層5為硅碳活性層，且負極片的兩面(即負極活性層5的表面)均涂覆有聚合物膜1，使得負極片與隔膜4通過聚合物膜I粘結在一起，從而限制了負極片的負極活性層5 (即上述硅碳活性層)在充放電的過程中產生體積膨脹，而且由于聚合物膜I具有一定的塑性，使得其能夠緩沖負極片的硅碳活性層在充放電的過程中因其體積膨脹而產生的應力，以避免負極片的硅碳活性層的粉化或從其負極集流體6上脫落。另外，本技術實施例中的正極片的兩面也均涂覆有聚合物膜1，以使正極片的性能與負極片的性能相匹配。其中，上述聚合物膜I中的聚合物為聚偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)0由于聚偏二氟乙烯(PVDF)具有突出的成膜特性，且其具有較高的熱穩定性和化學穩定性，此外，聚偏二氟乙烯(PVDF)還具有較高的介電常數和較低的玻璃化轉變溫度，從而有利于其對鋰鹽的解離。但是，由于聚偏二氟乙烯(PVDF)的分子對稱性好及結構規整性高，從而導致其易發生結晶的現象，從而不利于其對鋰離子的傳導。本技術實施例采用聚偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)作為上述聚合物膜I的聚合物材料，其主要是通過六氟丙烯HFP破壞聚偏二氟乙烯(PVDF)分子結構的對稱性及其規整性，以降低其玻璃化轉變溫度及其結晶度，從而提高其鏈段運動能力，從而最終實現提高其鋰離子導電率的目的。并且由于聚偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)中的碳氟鍵功能團(-C-F)具有強吸附電子的能力，使得聚偏二氟乙烯(PVDF)具有較強的抗電化學氧化能力。具體的，上述聚合物膜I的制作過程如下首先將聚偏二氟乙烯與六氟丙烯的共 聚物(PVDF-HFP)溶解于溶劑中，得到聚合物漿料，然后通過刮涂、噴涂、浸泡或印刷的方式將聚合物漿料涂覆于正極片的兩面(即上述正極活性層2的表面)及含負極片的兩面(即上述負極活性層5的表面)，形成聚合物膜I。其中，上述聚合物(聚偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP))中六氟丙烯(HFP)在聚偏二氟乙烯(PVDF)主鏈中的比例為8%-25%，上述溶劑為丙酮、N-甲基吡咯烷酮、四氫呋喃、二甲基亞砜、甲乙酮及乙酸乙酯中的一種或多種。本技術實施例中的聚合物膜I的厚度為2_8um。隔膜4的厚度為8_本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚合物鋰離子電池，包括電池殼體及位于電池殼體內的裸電芯，所述裸電芯包括正極片、負極片和位于正極片與負極片之間的隔膜，所述負極片包括負極集流體和位于負極集流體上的負極活性層，其特征在于，所述負極活性層為硅碳活性層，所述負極片的兩面均涂覆有聚合物膜。

【技術特征摘要】
1.一種聚合物鋰離子電池，包括電池殼體及位于電池殼體內的裸電芯，所述裸電芯包括正極片、負極片和位于正極片與負極片之間的隔膜，所述負極片包括負極集流體和位于負極集流體上的負極活性層，其特征在于，所述負極活性層為硅碳活性層，所述負極片的兩面均涂覆有聚合物膜。2.根據權利要求I所述的聚合物鋰離子電池，其特征在于，所述正極片的兩面也均涂覆有所述聚合物膜。3.根據權利要求I或2所述的聚合物鋰離子電池，其特征在于，所述聚合物膜中的聚合物為聚偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物。4.根據權利要求3所述的聚合物鋰離子電池...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賴桂棠，許晶，王濤，李科，嚴磊，陳興榮，
申請(專利權)人：深圳市海太陽實業有限公司，
類型：實用新型
國別省市：