[发明专利]锂电池的制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种制备锂电池的方法，特别是一种制备可显著改善高温和室温膨胀问题的锂电池的方法。

技术背景

随着便携式电子设备如蜂窝电话、笔记本电脑、数码摄像机等的发展，作为这些设备的电源的能充、放电的二次电池的研发也蓬勃开展。这样的二次电池有不同的种类，包括镍-镉电池、铅蓄电池、镍-氢电池、锂离子电池、锂离子聚合物电池、空气-锌蓄电池等等。特别地，与广泛地用作电子设备的电源的Ni-Cd电池和Ni-H电池相比，锂二次电池如锂离子电池和锂离子聚合物电池具有约3倍的耐久寿命和每单位体积高能密度。因此，由于锂二次电池具有这样优异的特性，它已引起了人们的特别关注。

根据使用的电解质种类的不同，将锂二次电池分成液体电解质电池和聚合物电解质电池。一般地，使用液体电解质的电池称作锂离子电池，而使用聚合物电解质的电池称作锂离子聚合物电池。

锂二次电池一般按如下方法制备。首先，将用于各电极的活性材料、粘合剂和增塑剂混合制备浆液，将制得的浆液分别涂覆在正极集流器和负极集流器上，形成正极板和负极板。将正、负极板堆叠在隔板两侧，形成具有预定形状的电池单元，然后将该电池单元插入电池箱中，从而完成了电池组的制备。

一般地，通过制备电池单元，将该电池单元进行成形处理，即用低电流反复充放电来激活全部电池单元，随后进行脱气处理，最后进行热熔凝处理来制备锂离子聚合物电池。

为了避免电池性能劣化，如高温下电解质溶液的加速分解或充电/放电容量降低，通常不将锂离子聚合物电池暴露在高温条件下。因此，锂离子电池的制备基本上在室温进行，其成形处理也在室温进行。

与此同时，高温老化处理，例如将锂电池在40～50℃下老化处理3～7天，然后将该电池在15～25℃的室温下贮存1天，或在40～60℃下老化处理能利于减少使电解质溶液注入电池组后使电解质溶液均匀浸入电极板所需的老化时间。然而，该技术仍有缺点，包括电池暴露在高温下的膨胀、电解质溶液泄漏、电池性能劣化等等。

人们通常已知当锂离子聚合物电池在高温下暴露时发生膨胀的原因如下：高温下活性材料和电解质溶剂之间的活化反应、高温下电解质溶剂自身的蒸汽压增加、电池中含有湿气等等。

发明概述

为解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种锂电池的高温成形方法，通过该方法可在明显减少电池膨胀的同时显著改善电池性能。

本发明的另一个目的是提供一种锂电池制备中的室温成形方法，其中，在成形前通过在高温下存贮电池来促使气体产生、进行主脱气处理、然后进行室温成形处理，通过该方法在明显减少电池膨胀的同时可显著改善电池性能。

本发明的又一个目的是提供一种锂电池制备中的压缩成形方法，其中通过向电池施加外部压力来完成。

为达到上述目的，本发明的第一个方面是提供一种制备锂电池的方法，包括用含有活性材料和粘合剂的各个组合物分别涂覆正极集流器和负极集流器来制备正极板和负极板，将正、负极板置于隔板两侧形成具有预定形状的电池单元，将该电池单元插入电池箱中，并对所得结构进行高温成形处理。

高温成形处理优选在约35～90℃的温度下进行。

并且，高温成形处理优选在同时向所得结构施加外部压力时进行。

该方法进一步包括可在高温成形处理之后除去所得结构中产生的气体的脱气处理。

根据本发明的另一个方面，提供一种制备锂电池的方法，包括用含有活性材料和粘合剂的各个组合物分别涂覆正极集流器和负极集流器来制备正极板和负极板，将正、负极板置于隔板两侧形成具有预定形状的电池单元，将该电池单元插入电池箱中，将所得结构在高温下存贮一段预定时间，并对所得结构进行室温成形处理。

高温存贮处理优选在约35～90℃的温度下进行。

并且，高温存贮处理的时间范围优选为约5分钟～4小时。

室温成形处理优选在同时向所得结构施加外部压力时进行。

在高温存贮处理和室温成形处理之间，可进一步进行除去所得结构中产生的气体的脱气处理。

根据本发明的又一个方面，提供一种制备锂电池的方法，包括用含有活性材料和粘合剂的各个组合物分别涂覆正极集流器和负极集流器来制备正极板和负极板，将正、负极板置于隔板两侧形成具有预定形状的电池单元，将该电池单元插入电池箱中，并当对所得结构施加外部压力时将所得结构进行压缩成形处理。

在压缩成形处理中施加的外部压力优选为10～5000g/cm²。

压缩成形处理优选在室温下进行。