CN103247818A - 高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池及其制造方法 - Google Patents

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张克卿
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Abstract

本发明涉及一种高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池及其制造方法。其特点是包括有电池外壳，电池外壳内设置有正极极片与负极极片，正极极片与负极极片之间设置有隔膜层，隔膜层上分布有微孔。同时，正极极片上连接有正极极耳，负极极片上连接有负极极耳，正极极耳、负极极耳与电池外壳的结合处均设置有独立的绝缘膜，电池外壳内设置有电解液。依托于结构稳定、环境友好、安全性好、比容量高、循环寿命长等特点的磷酸铁锂做正极层，依托于石墨层所构成的负极层，通过使用具有良好柔性的铝塑膜外壳制成软包装磷酸铁锂电池，减少了环境污染并且大大减少了电池的体积和质量，提高了电池的质量比能量。

Description

高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电池及其制造方法，尤其涉及一种高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池及其制造方法。
背景技术
目前，市场上日益多样化的电子产品正向着小型化、便携化、功能多样化发展，同时随着石油、煤炭等资源的日益耗竭，电动汽车行业也在不断的占领着市场，因此对为这些产品提供能量的锂离子电池的性能要求也越来越高。不但要求工作电压高、安全性好、容量高，同时还要求其重量轻、体积小，即电池的比能量要高。传统的以钴酸锂材料为正极的锂离子电池，已经不能满足上述发展的全面要求，尤其是安全性，因此需要选择一种更加优良、安全的正极材料。同时与传统的钢壳电池相比，软包装电池由于其外壳是较软的铝塑膜，使得其更容易小型化，从而得到较高比能量的锂电池。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池及其制造方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，包括有电池外壳，其中：所述的电池外壳内设置有正极极片与负极极片，所述的正极极片与负极极片之间设置有隔膜层，所述的隔膜层上分布有微孔，所述的正极极片上连接有正极极耳，所述的负极极片上连接有负极极耳，所述的正极极耳、负极极耳与电池外壳的结合处均设置有独立的绝缘膜，所述电池外壳内设置有电解液。
上述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，其中：所述的隔膜层为复合式隔膜层，包括有主聚丙烯层，所述的主聚丙烯层上分布有聚乙烯层，所述的聚乙烯层上分布有副聚丙烯层。
进一步地，上述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，其中：所述的电池外壳为铝塑膜覆盖层。
更进一步地，上述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，其中：所述的电解液为有机液体电解液，包括有LiPF6电解质、EC、PC、DMC、EMC、EP中的一种或几种。
更进一步地，上述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，其中：所述的正极极片为磷酸铁锂层，所述的负极极片为石墨层。
再进一步地，上述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，其中：所述的磷酸铁锂层的粒度D50为2-6μm，比表面为11-15m2/g，所述的石墨层粒度D50为16.5-19μm，比表面为0.8-1.5m2/g。
高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池的制造方法，其包括以下步骤：
步骤①，将质量配比为87％-96％的磷酸铁锂材料、1％-7％的导电剂和1％-7％的粘结剂，均匀分散于溶剂中制成正极膏料，以8-18μm厚的铝箔为集流体，将膏料均匀的涂于铝箔正反面上并干燥，经滚压机碾压，制成正极极片；步骤②，将质量配比为87％-96％的石墨材料、0.5％-5％的导电剂、0.5％-5％的粘结剂和0.5％-5％的增稠剂均匀分散于溶剂中制成负极膏料，以8-12μm厚的铜箔为集流体，将膏料均匀的涂于铜箔正反面上并干燥，经滚压机碾压，制成负极极片；步骤③，按照隔膜层、负极极片、隔膜层、正极极片的顺序层叠起来构成电芯，以隔膜层包住电芯并贴上终止胶带；步骤④，焊上极耳，用铝塑膜电池外壳封装，注电解液，封口。
上述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池的制造方法，其中：所述的正极极片与负极极片按需要的设计尺寸，切片冲片。
进一步地，上述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池的制造方法，其中：所述的导电剂为导电炭黑或是导电炭黑与导电石墨的混合物。
更进一步地，上述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池的制造方法，其中：所述的粘结剂为聚偏氟乙烯或是丁苯橡胶，所述溶剂的为N-甲基吡咯烷酮或是纯水，所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠。
本发明技术方案的优点主要体现在：依托于结构稳定、环境友好、安全性好、比容量高、循环寿命长等特点的磷酸铁锂做正极层，依托于石墨层所构成的负极层，通过使用具有良好柔性的铝塑膜电池外壳制成软包装磷酸铁锂电池，减少了环境污染并且大大减少了电池的体积和质量，提高了电池的质量比能量和体积比能量从而改善了电池的性能、降低了电池成本。
附图说明
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。这些附图当中，
图1是高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池的整体示意图；
图2正极极片与负极极片的分布示意图。
1 正极极耳          2 负极极耳
3 绝缘膜            4 电池外壳
5 正极极片          6 负极极片
7 隔膜层
具体实施方式
如图1、图2所示的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，包括有电池外壳4，其特征在于：本发明所采用的电池外壳4内设置有正极极片5与负极极片6。具体来说，在正极极片5与负极极片6之间设置有隔膜层7。同时，隔膜层7上分布有微孔。并且，为了与后续用电器件的连接，在正极极片5上连接有正极极耳1。与之对应的是，负极极片6上连接有负极极耳2。再者，正极极耳1、负极极耳2与电池外壳4的结合处均设置有独立的绝缘膜3，且电池外壳4内设置有电解液。
就本发明一较佳的实施方式来看，为了便于提高绝缘程度，本发明采用的隔膜层7为复合式隔膜层7，包括有主聚丙烯层，主聚丙烯层上分布有聚乙烯层，聚乙烯层上分布有副聚丙烯层。同时，为提高牢固程度，在电池外壳4为铝塑膜覆盖层。
进一步来看，为了提高电解液的工作效率，采用的电解液为有机液体电解液，包括有LiPF6电解质、EC、PC、DMC、EMC、EP中的一种或几种。同时，正极极片为磷酸铁锂层，负极极片为石墨层。
并且，为了便于制造，磷酸铁锂层的粒度D50为2-6μm，比表面为11-15m2/g。与之对应的是，石墨层粒度D50为16.5-19μm，比表面为0.8-1.5m2/g。
结合本发明的实际制造情况来看，首先，将质量配比为87％-96％的磷酸铁锂材料、1％-7％的导电剂和1％-7％的粘结剂，均匀分散于溶剂中制成正极膏料，以8-18μm厚的铝箔为集流体，将膏料均匀的涂于铝箔正反面上并干燥，经滚压机碾压，制成正极极片。
接着，将质量配比为87％-96％的石墨材料、0.5％-5％的导电剂、0.5％-5％的粘结剂和0.5％-5％的增稠剂均匀分散于溶剂中制成负极膏料，以8-12μm厚的铜箔为集流体，将膏料均匀的涂于铜箔正反面上并干燥，经滚压机碾压，制成负极极片。同时，正极片涂层的单面面密度为120-180g/m2，负极片涂层的单面面密度为50-90g/m2。
随后，按照隔膜层、负极极片、隔膜层、正极极片的顺序层叠起来构成电芯，以隔膜层包住电芯并贴上终止胶带。
最后，焊上极耳，用铝塑膜电池外壳封装，注电解液，封口。
具体来说，考虑到规格的统一，正极极片与负极极片按需要的设计尺寸，切片冲片。同时，为了提高导电剂的导电效果，采用的导电剂为导电炭黑或是导电炭黑与导电石墨的混合物。并且，为了能够提升粘结作用，粘结剂为聚偏氟乙烯或是丁苯橡胶。同样的，为了满足溶剂的使用要求，溶剂的为N-甲基吡咯烷酮或是纯水。再者，考虑到能够让增稠剂的增稠恰当，增稠剂为羧甲基纤维素钠。
本发明的使用效果如下：电池在1C放电倍率下的放电容量可达10Ah。电池在0.2C放电倍率下的质量比能量达132Wh/kg。电池在1C充放电倍率下循环190次后，其容量保持率高达95.5％。
通过上述的文字表述可以看出，采用本发明后，依托于结构稳定、环境友好、安全性好、比容量高、循环寿命长等特点的磷酸铁锂做正极层，依托于石墨层所构成的负极层，通过使用具有良好柔性的铝塑膜电池外壳制成软包装磷酸铁锂电池，减少了环境污染并且大大减少了电池的体积和质量，提高了电池的质量比能量和体积比能量从而改善了电池的性能、降低了电池成本。

Claims (10)

1.高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，包括有电池外壳，其特征在于：所述的电池外壳内设置有正极极片与负极极片，所述的正极极片与负极极片之间设置有隔膜层，所述的隔膜层上分布有微孔，所述的正极极片上连接有正极极耳，所述的负极极片上连接有负极极耳，所述的正极极耳、负极极耳与电池外壳的结合处均设置有独立的绝缘膜，所述电池外壳内设置有电解液。
2.根据权利要求1所述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，其特征在于：所述的隔膜层为复合式隔膜层，包括有主聚丙烯层，所述的主聚丙烯层上分布有聚乙烯层，所述的聚乙烯层上分布有副聚丙烯层。
3.根据权利要求1所述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，其特征在于：所述的电池外壳为铝塑膜覆盖层。
4.根据权利要求1所述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，其特征在于：所述的电解液为有机液体电解液，包括有LiPF6电解质、EC、PC、DMC、EMC、EP中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，其特征在于：所述的正极极片为磷酸铁锂层，所述的负极极片为石墨层。
6.根据权利要求5所述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池，其特征在于：所述的磷酸铁锂层的粒度D50为2-6μm，比表面为11-15m2/g，所述的石墨层粒度D50为16.5-19μm，比表面为0.8-1.5m2/g。
7.高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤①，将质量配比为87％-96％的磷酸铁锂材料、1％-7％的导电剂和1％-7％的粘结剂，均匀分散于溶剂中制成正极膏料，以8-18μm厚的铝箔为集流体，将膏料均匀的涂于铝箔正反面上并干燥，经滚压机碾压，制成正极极片；
步骤②，将质量配比为87％-96％的石墨材料、0.5％-5％的导电剂、0.5％-5％的粘结剂和0.5％-5％的增稠剂均匀分散于溶剂中制成负极膏料，以8-12μm厚的铜箔为集流体，将膏料均匀的涂于铜箔正反面上并干燥，经滚压机碾压，制成负极极片；
步骤③，按照隔膜层、负极极片、隔膜层、正极极片的顺序层叠起来构成电芯，以隔膜层包住电芯并贴上终止胶带；
步骤④，焊上极耳，用铝塑膜电池外壳封装，注电解液，封口。
8.根据权利要求7所述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池的制造方法，其特征在于：所述的正极极片与负极极片按需要的设计尺寸，切片冲片。
9.根据权利要求7所述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池的制造方法，其特征在于：所述的导电剂为导电炭黑或是导电炭黑与导电石墨的混合物。
10.根据权利要求7所述的高比能量软包装叠片式磷酸铁锂电池的制造方法，其特征在于：所述的粘结剂为聚偏氟乙烯或是丁苯橡胶，所述溶剂的为N-甲基吡咯烷酮或是纯水，所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠。
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