CN109616695A - 一种锂离子电池及锂离子电池的制造方法 - Google Patents

一种锂离子电池及锂离子电池的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池及锂离子电池的制造方法，其中，锂离子电池包括开口向上的电芯外壳，电芯外壳上端封装有上盖，上盖上设有正极柱和负极柱，电芯外壳内部安装有与正极柱和负极柱对应导通的极组，极组包括左右平行排布的正极片和负极片，电芯外壳内部填充有凝胶用电解液，正极片和负极片之间具有用于凝胶用电解液填充的间隙，凝胶用电解液为紫外光固化式电解质；本发明在正极片和负极片之间填充凝胶用电解液，凝胶用电解液可采用紫外光固化，用于代替隔膜，从根本上解决了隔膜起皱的问题；并且凝胶用电解液经紫外光固化后得到的物质为半固态的聚合物电解质，不存在漏液情况，安全性能大大提高。

Description

一种锂离子电池及锂离子电池的制造方法
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体是涉及一种锂离子电池及锂离子电池的制造方法。
背景技术
锂离子电池，是指可以供锂离子在正负极之间重复性脱嵌的二次电池，其具有高能量密度、高电压、长循环以及长存储等诸多优点；目前，锂离子电池的结构分为卷绕式与叠片式，裸电芯顺序依次为正极片、隔离膜、负极片相间而形成，然后连接外部正极柱和负极柱，放入电芯外壳例如钢壳、铝壳或者铝塑膜中，注入电解液后封口制成成品电芯；大容量的塑壳电池一般尺寸都在高300mm、宽600mm以内，厚度在20～60mm 范围内，这样的电池如果用一个电芯，即采用叠片方式，需要的电极的尺寸也很大，使得隔膜的行程过长，而隔膜的行程越长，隔膜起皱的可能性越大，隔膜起皱导致电极和隔膜的接触面积降低，对电池性能产生不利影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锂离子电池，在正极片和负极片之间填充凝胶用电解液，凝胶用电解液可采用紫外光固化，用于代替隔膜，从根本上解决了隔膜起皱的问题。
为了达到上述目的，本发明一种锂离子电池，包括开口向上的电芯外壳，电芯外壳上端封装有上盖，上盖上设有正极柱和负极柱，电芯外壳内部安装有与正极柱和负极柱对应导通的极组，极组包括左右平行排布的正极片和负极片，电芯外壳内部填充有凝胶用电解液，正极片和负极片之间具有用于凝胶用电解液填充的间隙，凝胶用电解液为紫外光固化式电解质。
进一步，所述电芯外壳前侧壁内表面设有用于正极片前侧边卡入的第一卡槽和用于负极片前侧边卡入第二卡槽，正极片前侧边与电芯外壳后侧壁之间、负极片前侧边与芯外壳后侧壁之间均具有用于凝胶用电解液流动的流动通道。
进一步，所述正极片和负极片均为多个且从左到右依次交错排布。
基于上述方案，本发明的另一个目的在于提供一种锂电池的制造方法，包括以下步骤：
步骤a：将极组安装于电芯外壳内部；步骤b：配制凝胶用电解液，并将凝胶用电解液缓慢注入电芯外壳内部，使凝胶用电解液流动至间隙内部；步骤c：紫外光由电芯外壳开口向电芯外壳内部照射，电芯外壳内部的凝胶用电解液固化；步骤d：将上盖封装在电芯外壳上端，并使正极片与正极柱导通，负极片与负极柱导通。
进一步，凝胶用电解液分次注入电芯外壳内部，待单次注入的凝胶用电解液经紫外光照射固化后，将剩余的凝胶用电解液再次注入电芯外壳内部并通过紫外光再次照射固化。
进一步，所述步骤二中，配制凝胶用电解液的具体步骤为：
步骤b1:用聚乙二醇合成聚氨酯丙烯酸酯，备用；步骤b2:在水分＜10ppm，氧份＜10ppm的充氩气的手套箱中，分别按质量百分比为碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯=1：1：1的比例称取各高纯有机溶剂并搅拌10分钟得到混合溶液，向混合溶液中加入3%的添加剂纳米二氧化硅，然后向混合溶液中加入12%的六氟磷酸锂，六氟磷酸锂的浓度为1mol/L，再搅拌8分钟得到电解液；步骤b3:以质量百分比计，聚氨酯丙烯酸酯与电解液以30：70混合均匀后再加入3%的1173光引发剂，得到凝胶用电解液。
本发明的有益效果在于：
1.本发明一种锂离子电池解决了隔膜起皱的问题且有利于提高电池的安全性能；这里，凝胶用电解液为紫外光固化式电解质，即凝胶用电解液可采用紫外光固化并得到凝胶电解质，凝胶电解质为半固态的聚合物电解质，兼具隔膜的电子绝缘性与液体电解质的扩散传输物质的性质；并且，紫外光固化采用常温固化且固化快，实施方便；另外，凝胶电解质不存在漏液情况，安全性能大大提高。
2.本发明一种锂离子电池便于正极片和负极片浸润均匀；凝胶用电解液可通过流动通道均匀流动到电芯外壳内部各处，从而保证正极片和负极片浸润均匀。
3.本发明一种锂离子电池有利于简化整体的施工工艺；当电芯外壳内部安装多个正极片和负极片时，只需将凝胶用电解液注入到电芯外壳内部，由于液体本身的流动性，凝胶用电解液能够均匀流动到的各间隙中，此时，采用紫外光将凝胶用电解液固化，正极片和负极片之间自然形成凝胶电解质隔层，无需叠置操作，从而简化了整体的施工工艺。
4.本发明一种锂电池的制造方法有利于简化施工工艺，提升电池的生产效率；这里，凝胶用电解液固化并与极组组成电芯，由于极组安装于电芯外壳内部且凝胶用电解液的固化也在电芯外壳内部实施，使得电芯与电芯外壳之间的安装步骤以及电芯的制作步骤合并在一起，明显简化了施工工艺。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明一种锂离子电池的正面剖视图；
图2为本发明一种锂离子电池的内部结构示意图；
图3为本发明一种锂离子电池所述电芯外壳的俯视图。
附图标记：1-电芯外壳；2-上盖；3-正极柱；4-负极柱；5-正极片；6-负极片；7-第一卡槽；8-第二卡槽；9-凝胶用电解液。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1至图3所示；本发明一种锂离子电池，包括开口向上的电芯外壳1，电芯外壳1上端封装有上盖2，上盖2上设有正极柱3和负极柱4，电芯外壳1内部安装有与正极柱3和负极柱4对应导通的极组；极组包括左右平行排布的正极片5和负极片6；电芯外壳1内部填充有凝胶用电解液9，正极片5和负极片6之间具有用于凝胶用电解液9填充的间隙；凝胶用电解液9为紫外光固化式电解质。
这里，电芯外壳1前侧壁内表面设有用于正极片5前侧边卡入的第一卡槽7和用于负极片6前侧边卡入第二卡槽8，正极片5前侧边与电芯外壳1后侧壁之间、负极片6前侧边与芯外壳后侧壁之间均具有用于凝胶用电解液9流动的流动通道。
这里，正极片5和负极片6均为多个且从左到右依次交错排布。
基于上述实施方案，本发明还提供一种锂电池的制造方法，包括以下步骤：
步骤a：将极组安装于电芯外壳内部。
步骤b：配制凝胶用电解液9，并将凝胶用电解液9缓慢注入电芯外壳1内部，使凝胶用电解液9流动至间隙内部。
步骤c：紫外光由电芯外壳1开口向电芯外壳1内部照射，电芯外壳1内部的凝胶用电解液9固化。
步骤d：将上盖2封装在电芯外壳1上端，并使正极片5与正极柱3导通，负极片6与负极柱4导通。
优选地，凝胶用电解液9分次注入电芯外壳1内部，待单次注入的凝胶用电解液9经紫外光照射固化后，将剩余的凝胶用电解液9再次注入电芯外壳1内部并通过紫外光再次照射固化。电芯外壳1尺寸参数为高250mm、宽300mm以内，厚度在30mm；可将凝胶用电解液9均匀分成两部分，分次注入电芯外壳1内部，进行分次照射固化，保证电芯外壳1内部的凝胶用电解液9固化均匀；以此类推，根据电芯外壳1的具体大小，合理控制凝胶用电解液9的分次注入以及照射固化的次数；紫外光可采用紫外光灯作为光源。
具体地，所述步骤二中，配制凝胶用电解液9的具体步骤为：
步骤b1:用聚乙二醇合成聚氨酯丙烯酸酯，备用；聚氨酯丙烯酸酯作为紫外光固化式电解质的基体，可以提供良好的二维稳定性和机械强度。
步骤b2:在水分＜10ppm，氧份＜10ppm的充氩气的手套箱中，分别按质量百分比为碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯=1：1：1的比例称取各高纯有机溶剂并搅拌10分钟得到混合溶液，向混合溶液中加入3%的添加剂纳米二氧化硅，然后向混合溶液中加入12%的六氟磷酸锂，六氟磷酸锂的浓度为1mol/L，再搅拌8分钟得到电解液；步骤b3:以质量百分比计，聚氨酯丙烯酸酯与电解液以30：70混合均匀后再加入3%的1173光引发剂，得到凝胶用电解液9。
上述实施方式中，凝胶用电解液9固化后与极组组成电芯，由于极组安装于电芯外壳1内部且凝胶用电解液9的固化也在电芯外壳1内部实施，使得电芯与电芯外壳1之间的安装步骤以及电芯的制作步骤合并在一起，从而简化了施工工艺；当电芯外壳1内部安装多个正极片5和负极片6时，将凝胶用电解液9注入到电芯外壳1内部，待凝胶用电解液9均匀流动到的各间隙中之后，采用紫外光将凝胶用电解液9固化，使得任相邻的正极片5和负极片6之间均成凝胶电解质隔层，相对于多个正极片5、多个隔离膜和多个负极片6叠置而言，由此，本实施方式明显简化了施工工艺；凝胶用电解液经紫外光固化后得到的物质为半固态的聚合物电解质，兼具隔膜的电子绝缘性与液体电解质的扩散传输物质的性质，不存在漏液情况，安全性能大大提高；并且，紫外光固化采用常温固化且固化快，实施方便。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种锂离子电池，包括开口向上的电芯外壳，电芯外壳上端封装有上盖，上盖上设有正极柱和负极柱，电芯外壳内部安装有与正极柱和负极柱对应导通的极组，极组包括左右平行排布的正极片和负极片，其特征在于：电芯外壳内部填充有凝胶用电解液，正极片和负极片之间具有用于凝胶用电解液填充的间隙，凝胶用电解液为紫外光固化式电解质。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述电芯外壳前侧壁内表面设有用于正极片前侧边卡入的第一卡槽和用于负极片前侧边卡入第二卡槽，正极片前侧边与电芯外壳后侧壁之间、负极片前侧边与芯外壳后侧壁之间均具有用于凝胶用电解液流动的流动通道。
3.如权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述正极片和负极片均为多个且从左到右依次交错排布。
4.一种锂电池的制造方法，基于权利要求1～3任一项所述的一种锂离子电池，其特征在于：包括以下步骤：
步骤a：将极组安装于电芯外壳内部；
步骤b：配制凝胶用电解液，并将凝胶用电解液缓慢注入电芯外壳内部，使凝胶用电解液流动至间隙内部；
步骤c：紫外光由电芯外壳开口向电芯外壳内部照射，电芯外壳内部的凝胶用电解液固化；
步骤d：将上盖封装在电芯外壳上端，并使正极片与正极柱导通，负极片与负极柱导通。
5.如权利要求5所述的一种锂电池的制造方法，其特征在于：凝胶用电解液分次注入电芯外壳内部，待单次注入的凝胶用电解液经紫外光照射固化后，将剩余的凝胶用电解液再次注入电芯外壳内部并通过紫外光再次照射固化。
6.如权利要求5所述的一种锂电池的制造方法，其特征在于：所述步骤二中，配制凝胶用电解液的具体步骤为：
步骤b1:用聚乙二醇合成聚氨酯丙烯酸酯，备用；
步骤b2:在水分＜10ppm，氧份＜10ppm的充氩气的手套箱中，分别按质量百分比为碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯=1：1：1的比例称取各高纯有机溶剂并搅拌10分钟得到混合溶液，向混合溶液中加入3%的添加剂纳米二氧化硅，然后向混合溶液中加入12%的六氟磷酸锂，六氟磷酸锂的浓度为1mol/L，再搅拌8分钟得到电解液；
步骤b3:以质量百分比计，聚氨酯丙烯酸酯与电解液以30：70混合均匀后再加入3%的1173光引发剂，得到凝胶用电解液。
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