CN104659421B - 凝胶锂电池制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种凝胶锂电池制造方法，包括：首先预制诱发凝胶全正极和诱发凝胶热合负极，然后根据诱发凝胶全正极与诱发凝胶热合负极覆合卷绕成卷绕热合电芯并放入复合膜外包装内，并在其中注入液态电解液，最后，对注入液态电解液的复合膜外包装进行热封形成初级液态锂电池，并在预设反应环境下使初级液态锂电池中的液态电解液变为凝胶状形成凝胶锂电池，其中，预设反应环境包括：预设时间、预设温度、预设压力，其中，由于诱发凝胶全正极、诱发凝胶热合负极中的诱发剂在预设反应环境中会与液态电解液发生聚合反应使得液态电解液变为凝胶状，从而得到的锂电池中为凝胶状的电解液，从而杜绝了电解液的外漏，有效提高了安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池制造技术，尤其涉及一种凝胶锂电池制造方法。
背景技术
锂电池已经成为现有电子设备的主要储能和供能模块，尤其是随着电动汽车和插电式混合动力汽车的技术发展和应用推广，对于关键技术电池、电池管理要求越来越高。目前最有可能产业化和应用推广的汽车动力电池和高效储能电池就是锂电池。
目前制造锂电池的方式是将正极电子汇流器两侧涂覆正极活性材料形成正极片，然后将负极电子汇流器两侧涂覆负极活性材料形成负极片，最后在负极片和正极片中间加一个隔膜，覆合卷绕或叠片制成锂电池的电芯，最后将电芯放入复合膜外包装内，并在复合膜外包装内注入液态电解液并进行热封，就制成液态锂电池。
但采用现有技术的方法制造的锂电池，内阻大、易脱粉寿命短；再由于复合膜外包装内注入的液态的电解液不能凝胶，在使用的过程中很容易造成液态电解液的外漏，从而导致锂电池在使用过程中存在着火安全隐患。
发明内容
本发明实施例提供一种锂电池制造方法，以克服现有技术中电池内阻大、易脱粉寿命短以及液态电解液外漏造成的安全隐患。
本发明第一方面提供一种凝胶锂电池制造方法，包括：
根据正极电子汇流器、正极电子过桥、诱发凝胶正极膜预制诱发凝胶全正极；
根据负极电子汇流器、负极电子过桥、诱发凝胶负极膜、诱发凝胶隔离膜预制诱发凝胶热合负极；
根据所述诱发凝胶全正极与所述诱发凝胶热合负极覆合卷绕成热合电芯；
将所述卷绕热合电芯放入复合膜外包装内；
在所述放入所述卷绕热合电芯的所述复合膜外包装内注入液态电解液；
对所述注入液态电解液的复合膜外包装进行热封形成初级液态锂电池；
在预设反应环境下使所述初级液态锂电池中的液态电解液变为凝胶状形成凝胶锂电池，其中，所述预设反应环境包括：预设时间、预设温度、预设压力。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述根据正极电子汇流器、正极电子过桥、诱发凝胶正极膜预制诱发凝胶全正极，包括：
在所述正极电子汇流器的两侧分别涂覆所述正极电子过桥并通过热烘干方式形成三层结构的复合正极电子汇流器；
在所述复合正极电子汇流器两侧分别覆加所述诱发凝胶正极膜并通过热覆合的方式形成五层结构的所述诱发凝胶全正极。
在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述根据负极电子汇流器、负极电子过桥、诱发凝胶负极膜、诱发凝胶隔离膜预制诱发凝胶热合负极，包括：
在所述负极电子汇流器的两侧分别涂覆所述负极电子过桥并通过热烘干方式形成三层结构的复负极电子汇流器；
在所述复负极电子汇流器两侧分别覆加所述诱发凝胶负极膜并通过热覆合的方式形成五层结构的诱发凝胶全负极；
在所述诱发凝胶全负极的两侧分别覆加所述诱发凝胶隔离膜并通过热覆合的方式形成七层结构的所述诱发凝胶热合负极。
在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述根据所述诱发凝胶全正极与所述诱发凝胶热合负极覆合成卷绕热合电芯，包括：
将所述诱发凝胶全正极与所述诱发凝胶热合负极覆合卷绕制成卷绕热合电芯；
将所述卷绕热合电芯放入复合膜外包装内。
在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述诱发凝胶正极、所述诱发凝胶负极与所述诱发凝胶隔离膜中均包含聚合诱发剂，所述在预设反应环境下使所述初级液态锂电池中的液态电解液变为凝胶状形成凝胶锂电池，包括：
在预设反应环境中，所述诱发剂与所述液态电解液进行聚合反应，使所述液态电解液变为凝胶状，形成凝胶锂电池。
结合第一方面、第一方面的第一至第四种任一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述预设时间为小于等于5小时并且大于等于2小时、所述预设温度为小于等于100℃并且大于等于60℃、所述预设压力为小于等于0.3MPa并且大于等于0.2MPa。
结合第一方面、第一方面的第一至第四种任一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述全正极叠片、所述诱发凝胶全正极、所述全负极材料、所述诱发凝胶全负极、所述诱发凝胶热合负极均为形状相同的条形片状体。
结合第一方面、第一方面的第一至第四种任一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述复合膜为铝塑复合膜。
结合第一方面、第一方面的第一至第四种任一种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述正极电子汇流器为铝箔，所述负极电子汇流器为铜箔。
本发明提供的锂电池制造方法，包括：首先根据正极电子汇流器、正极电子过桥、诱发凝胶正极膜预制诱发凝胶全正极，然后根据负极电子汇流器、负极电子过桥、诱发凝胶负极膜、诱发凝胶隔离膜预制诱发凝胶热合负极，进一步的，根据诱发凝胶全正极与诱发凝胶热合负极覆合成卷绕热合电芯并放入复合膜外包装内，在放入卷绕热合电芯的复合膜外包装内注入液态电解液，最后，对注入液态电解液的复合膜外包装进行热封形成初级液态锂电池，并在预设反应环境下使初级液态锂电池中的液态电解液变为凝胶状形成凝胶锂电池，其中，预设反应环境包括：预设时间、预设温度、预设压力，其中，由于诱发凝胶全正极、诱发凝胶热合负极中的诱发剂在预设反应环境中会与液态电解液发生聚合反应使得液态电解液变为凝胶状，从而得到的锂电池中为凝胶状的电解液，从而杜绝了电解液的外漏，有效提高了安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的锂电池制造方法的流程图；
图2所示为根据图1中步骤101的方法制造的诱发凝胶全正极的结构示意图；
图3所示为根据图1中步骤102的方法制造的诱发凝胶热合负极的结构示意图；
图4所示为根据本实施例提供的锂电池制造方法制造的锂电池的结构示意图；
图5所示为图4中部分I的放大图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的凝胶锂电池制造方法的流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：
步骤101：根据正极电子汇流器、正极电子过桥、诱发凝胶正极膜预制诱发凝胶全正极。
具体的，在制造锂电池的过程中，会先制造锂电池中所需要使用的正极材料和负极材料，然后将正极材料和负极材料进行组合即可得到锂电池。
本发明中提供的锂电池的制造方法中，首先利用正极电子汇流器、正极电子过桥、诱发凝胶正极膜预制诱发凝胶全正极，其中的诱发凝胶全正极即为制造锂电池所需的正极材料。
根据正极电子汇流器、正极电子过桥、诱发凝胶正极膜预制诱发凝胶全正极的具体方法为：
在正极电子汇流器的两侧分别涂覆正极电子过桥并通过热烘干方式制成三层结构的复合正极电子汇流器，其中，正极电子汇流器可以为铝箔，而正极电子过桥可以是导电碳和粘接剂的糊状混合物，从而上述的操作为:在铝箔的两个面分别涂覆一层正极电子过桥，由于正极电子过桥为糊状，因此在涂覆完正极电子过桥后，需要对涂覆正极电子过桥的铝箔进行加热，从而使正极电子过桥变为固体，并且与铝箔粘接在一起形成一个整体(复合正极电子汇流器)，优选的，采用热覆合的方式，使正极电子汇流器、正极电子过桥形成一个整体(复合正极电子汇流器)。由于在正极电子汇流器的两侧分别涂覆了正极电子过桥，因此最终形成的复合正极电子汇流器为三层的结构，且三层结构依次为：正极电子过桥、正极电子汇流器和正极电子过桥。
较佳的，在制造的过程中，正极电子汇流器的形状为条形片状体，也即为长条形的薄片，从而形成的复合正极电子汇流器的形状也为条形片状体。
然后，在复合正极电子汇流器的两侧分别覆加诱发凝胶正极膜并通过热覆合的方式形成五层结构的所述诱发凝胶全正极，其中，诱发凝胶正极膜中含有聚合诱发剂，此聚合诱发剂可使得最终制造成的锂电池中的液态电解液变为凝胶状。具体的，将诱发凝胶正极膜分别覆加在复合正极电子汇流器的两侧，而由于诱发凝胶正极膜一侧有聚对苯二甲酸类(polyethylene terephthalate，简称为：PET)膜保护，因此要将诱发凝胶正极膜与复合正极电子汇流器形成一个整体(诱发凝胶全正极)，则需要对覆加了诱发凝胶正极膜的复合正极电子汇流器进行加热，是其中的PET膜脱落，最终使得诱发凝胶正极膜与复合正极电子汇流器形成一个整体，也即，形成制造锂电池的正极材料——诱发凝胶全正极。较佳的，在此过程中，可以采用热覆合的方式，使得诱发凝胶正极膜与复合正极电子汇流器形成一个整体(诱发凝胶全正极)。
由于在复合正极电子汇流器的两侧分别覆加了诱发凝胶正极膜，因此最终形成的诱发凝胶全正极为五层的结构，且五层结构依次为：诱发凝胶正极膜、正极电子过桥、正极电子汇流器、正极电子过桥、诱发凝胶正极膜。
在制造的过程中，由于复合正极电子汇流器的形状为条形片状体，则制造的诱发凝胶全正极也为条形片状体。
进一步的，图2所示为根据步骤101的方法制造的诱发凝胶全正极的结构示意图，其中，诱发凝胶全正极200包括：正极电子汇流器201、正极电子过桥202、诱发凝胶正极膜203。
步骤102：根据负极电子汇流器、负极电子过桥、诱发凝胶负极膜、诱发凝胶隔离膜预制诱发凝胶热合负极。
本步骤中介绍的为锂电池中负极材料的制造的方法，本实施例中的负极材料为诱发凝胶热合负极。
根据负极电子汇流器、负极电子过桥、诱发凝胶负极膜、诱发凝胶隔离膜预制诱发凝胶热合负极的具体方法为：
在负极电子汇流器的两侧分别涂覆所述负极电子过桥并通过热烘干方式形成三层结构的复合负极电子汇流器，其中，负极电子汇流器可以为铜箔，而负极电子过桥同样可以是导电碳和粘接剂的糊状混合物，从而上述的操作为:在铜箔的两个面分别涂覆一层负极电子过桥，由于负极电子过桥为糊状，因此在涂覆完负极电子过桥后，需要对涂覆完负极电子过桥的铜箔进行加热，从而使负极电子过桥变为固体，并且与铜箔粘接在一起形成一个整体(复合负极电子汇流器)，优选的，采用热覆合的方式，使负极电子汇流器、负极电子过桥形成一个整体(复合负极电子汇流器)。由于在负极电子汇流器的两侧分别涂覆了负极电子过桥，因此最终形成的复合负极电子汇流器为三层的结构，且三层结构依次为：负极电子过桥、负极电子汇流器和负极电子过桥。
较佳的，在制造的过程中，负极电子汇流器的形状为条形片状体，也即为长条形的薄片，从而形成的复合负极电子汇流器的形状也为条形片状体，且，负极电子汇流器的形状需与正极电子汇流器的形状相同。
然后，在复合负极电子汇流器的两侧分别覆加诱发凝胶负极膜并通过热覆合的方式形成五层结构的所述诱发凝胶全负极，其中，诱发凝胶负极膜中含有聚合诱发剂，此诱发剂可使得最终制造成的锂电池中的液态电解液变为凝胶状。具体的，将诱发凝胶负极膜分别覆加在复合负极电子汇流器的两侧，而由于诱发凝胶负极膜一侧有PET膜，因此要将诱发凝胶负极膜与复合负极电子汇流器形成一个整体(诱发凝胶全负极)，则需要对覆加了诱发凝胶负极膜的复合负极电子汇流器进行加热，是其中的PET膜脱落，最终使得诱发凝胶负极膜与复合负极电子汇流器形成一个整体，也即，形成制造锂电池的负极材料——诱发凝胶全负极。较佳的，在此过程中，可以采用热覆合的方式，使得诱发凝胶负极膜与复合负极电子汇流器形成一个整体(诱发凝胶全负极)。
由于在复合负极电子汇流器的两侧分别覆加了诱发凝胶负极膜，因此最终形成的诱发凝胶全负极为五层的结构，且五层结构依次为：诱发凝胶负极膜、负极电子过桥、负极电子汇流器、负极电子过桥、诱发凝胶负极膜。
在制造的过程中，由于复合负极电子汇流器的形状为条形片状体，则制造的诱发凝胶全负极也为条形片状体。
由于最终将正极材料和负极材料进行组合形成锂电池的电芯时，需要在正极材料和负极材料中间夹一层隔离物质，从而可以避免正负极直接连接造成的短路问题。
而本发明中为了使得最终根据正极材料和负极材料组合的方法更为简便，直接将隔离物质覆加在负极材料两侧，最终只需将正极材料和负极材料直接进行组合，而无需在额外增加任何隔离物质。
具体的，在生成的诱发凝胶全负极的两侧分别覆加诱发凝胶隔离膜并通过热覆合的方式形成七层结构的诱发凝胶热合负极，其中，诱发凝胶隔离膜中含有诱发剂，此诱发剂可使得最终制造成的锂电池中的液态电解液变为凝胶状。具体的，将诱发凝胶隔离膜分别叠加在诱发凝胶全负极的两侧并进行热覆合，最终使得诱发凝胶隔离膜与诱发凝胶全负极形成一个整体，也即，形成制造锂电池的负极材料：诱发凝胶热合负极。较佳的，在此过程中，可以采用热覆合的方式，使得诱发凝胶隔离膜与诱发凝胶全负极形成一个整体(诱发凝胶热合负极)。
由于在诱发凝胶全负极的两侧分别覆加了诱发凝胶隔离膜，因此最终形成的诱发凝胶热合负极为七层的结构，且七层结构依次为：诱发凝胶隔离膜、诱发凝胶负极膜、负极电子过桥、负极电子汇流器、负极电子过桥、诱发凝胶负极膜、诱发凝胶隔离膜。
在制造的过程中，由于诱发凝胶全负极的形状为条形片状体，则制造的诱发凝胶热合负极也为条形片状体。
形成的正极材料诱发凝胶全正极和形成的负极材料诱发凝胶热合负极的形状相同。
进一步的，图3所示为根据步骤102的方法制造的诱发凝胶热合负极的结构示意图，其中，诱发凝胶热合负极300包括：负极电子汇流器301、负极电子过桥302、诱发凝胶负极膜303、诱发凝胶隔离膜304。
步骤103：根据诱发凝胶全正极与诱发凝胶热合负极覆合卷绕成卷绕热合电芯。
当制造了锂电池所需要的正极材料(诱发凝胶全正极)和负极材料(诱发凝胶热合负极)后，需要根据诱发凝胶全正极与诱发凝胶热合负极制成锂电池的核心结构卷绕热合电芯，具体方法为：
按照现有技术中的方法是将诱发凝胶全正极覆加在诱发凝胶热合负极上即可形成电芯，此时形成的电芯也可以使用，但是不够紧凑，优选的，可以将诱发凝胶全正极叠加在诱发凝胶热合负极上进行卷绕，形成卷绕热合电芯，通过卷绕的方法可以提高电芯的结构紧凑性以及提高能量密度。
步骤104：将卷绕热合电芯放入复合膜外包装内。
步骤105：在放入卷绕热合电芯的复合膜外包装内注入液态电解液。
步骤106：对注入液态电解液的复合膜外包装进行热封形成初级液态锂电池。
步骤107：在预设反应环境下使初级液态锂电池中的液态电解液变为凝胶状形成凝胶锂电池，其中，预设反应环境包括：预设时间、预设温度、预设压力。
最后，在预设反应环境中，诱发剂与液态电解液进行聚合反应，使液态电解液变为凝胶状，形成凝胶锂电池，其中，预设时间为小于等于5小时并且大于等于2小时、预设温度为小于等于100℃并且大于等于60℃、预设压力为小于等于0.3MPa并且大于等于0.2MPa。
其中，复合膜为铝塑复合膜。
图4为根据本实施例中的方法得到的锂电池的结构图，图5为图4中部分I的放大图，其中，401为凝胶状的电解质、402为复合膜外包装、200为图2所示的诱发凝胶全正极、300为图3所示的诱发凝胶热合负极。
本发明提供的锂电池制造方法，包括：首先根据正极电子汇流器、正极电子过桥、诱发凝胶正极膜预制诱发凝胶全正极，然后根据负极电子汇流器、负极电子过桥、诱发凝胶负极膜、诱发凝胶隔离膜预制诱发凝胶热合负极，进一步的，根据诱发凝胶全正极与诱发凝胶热合负极生成卷绕热合电芯并放入复合膜外包装内，在放入卷绕热合电芯的复合膜外包装内注入液态电解液，最后，对注入液态电解液的复合膜外包装进行热封形成初级液态锂电池，并在预设反应环境下使初级液态锂电池中的液态电解液变为凝胶状形成凝胶锂电池，其中，预设反应环境包括：预设时间、预设温度、预设压力，其中，由于诱发凝胶全正极、诱发凝胶热合负极中的诱发剂在预设反应环境中会与液态电解液发生聚合反应使得液态电解液变为凝胶状，从而得到的锂电池中为凝胶状的电解液，从而杜绝了电解液的外漏，有效提高了安全性能，并且凝胶状的电解液、诱发凝胶全正极和诱发凝胶热合负极成为一个整体，从而在使用的过程中正极和负极不会分离，提高了锂电池的使用寿命。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种凝胶锂电池制造方法，其特征在于，包括：
根据正极电子汇流器、正极电子过桥、诱发凝胶正极膜预制诱发凝胶全正极；
根据负极电子汇流器、负极电子过桥、诱发凝胶负极膜、诱发凝胶隔离膜预制诱发凝胶热合负极；
根据所述诱发凝胶全正极与所述诱发凝胶热合负极覆合卷绕成卷绕热合电芯；
将所述卷绕热合电芯放入复合膜外包装内；
在所述放入所述卷绕热合电芯的所述复合膜外包装内注入液态电解液；
对所述注入液态电解液的复合膜外包装进行热封形成初级液态锂电池；
在预设反应环境下使所述初级液态锂电池中的液态电解液变为凝胶状形成凝胶锂电池，其中，所述预设反应环境包括：预设时间、预设温度、预设压力；
所述预设时间为小于等于5小时并且大于等于2小时、所述预设温度为小于等于100℃并且大于等于60℃、所述预设压力为小于等于0.3MPa并且大于等于0.2MPa；
所述根据正极电子汇流器、正极电子过桥、诱发凝胶正极膜预制诱发凝胶全正极，包括：
在所述正极电子汇流器的两侧分别涂覆所述正极电子过桥并通过热烘干方式形成三层结构的复合全正极电子汇流器；
在所述复合全正极电子汇流器的两侧分别覆加所述诱发凝胶正极膜并通过热覆合的方式形成五层结构的所述诱发凝胶全正极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据负极电子汇流器、负极电子过桥、诱发凝胶负极膜、诱发凝胶隔离膜预制诱发凝胶热合负极，包括：
在所述负极电子汇流器的两侧分别涂覆所述负极电子过桥并通过热烘干方式形成三层结构的复合负极电子汇流器；
在所述复合负极电子汇流器的两侧分别覆加所述诱发凝胶负极膜并通过热覆合的方式形成五层结构的诱发凝胶全负极；
在所述诱发凝胶全负极的两侧分别覆加所述诱发凝胶隔离膜并通过热覆合的方式形成七层结构的所述诱发凝胶热合负极。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述诱发凝胶全正极与所述诱发凝胶热合负极覆合卷绕热合电芯，包括：
将所述诱发凝胶全正极与所述诱发凝胶热合负极覆合卷绕形成卷绕热合电芯；
将所述卷绕热合电芯放入复合膜外包装内。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述诱发凝胶正极、所述诱发凝胶负极与所述诱发凝胶隔离膜中均包含聚合诱发剂，所述在预设反应环境下使所述初级液态锂电池中的液态电解液变为凝胶状形成凝胶锂电池，包括：
在预设反应环境中，所述诱发剂与所述液态电解液进行聚合反应，使所述液态电解液变为凝胶状，形成凝胶锂电池。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述复合全正极电子汇流器、所述诱发凝胶全正极、所述复合负极电子汇流器、所述诱发凝胶全负极、所述诱发凝胶热合负极均为形状相同的条形片状体。
6.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述复合膜外包装为铝塑复合膜。
7.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述正极电子汇流器为铝箔，所述负极电子汇流器为铜箔。
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