[发明专利]一种磷酸铁锂软包电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，特别是中小容量的磷酸铁锂软包电池及其制备方法。

技术背景

锂离子电池以其高电压、高能量密度、良好的循环性能等优点越来越多地应用到了储能和动力等领域。目前常见的锂离子电池从外壳分类主要有金属壳体锂离子电池和硬质塑料外壳锂离子电池，这类电池使用不当容易产生爆炸，并且成本高；从电芯装配方式分类主要有卷绕式和叠片式两类，卷绕式电芯（通常称为卷芯）和叠片式电芯相比较，卷绕式工艺成熟稳定，生产成本低，生产效率高；而叠片式工艺流程复杂，生产效率低。另外卷绕式工艺也有其局限性，比如容量不能做大，原因是当极片过长时卷绕难度增大、卷芯对齐度下降等不利因素出现。特别是金属壳体的卷绕式圆柱锂离子电池（以钢壳18650圆柱电池为例），需要进行负极极耳与壳体底部焊接、滚槽、正极极耳与盖帽焊接、封口等一系列的复杂工艺流程，增加了生产成本。

电池隔膜是指在电池正极和负极之间一层隔膜材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响，其主要作用是：隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，让电解液中的离子在正负极之间自由通过。电池隔膜的的离子传导能力直接关系到电池的整体性能，其隔离正负极的作用使电池在过度充电或者温度升高的情况下能限制电流的升高，防止电池短路引起爆炸，具有微孔自闭保护作用，对电池使用者和设备起到安全保护的作用。目前的电池所用的常规隔膜通常是采用聚乙烯、聚丙烯制备，在实际使用中存在绝缘效果不佳易短路、离子扩散不理想并且强度较差的缺陷。

发明内容

 本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种采用卷绕式卷芯单元组合，容量调整范围大、工艺稳定、生产成本低，兼顾防爆特性的磷酸铁锂软包电池及其制备方法。

 本发明的技术方案包括：

一种磷酸铁锂软包电池，包括外壳、外极耳、卷芯和电解液，其特征是：卷芯是由多个卷芯单元连接组成，多个卷芯单元被两块卷芯辅助模块夹持固定在其中，外壳采用铝塑膜软包装袋，两个外极耳被密封粘接在铝塑膜软包装袋的袋口处，所有卷芯单元的极耳通过对应的正负极集流体与外极耳连接；所述的卷芯单元是由正极片、隔膜和负极片卷绕组成，正极片是将以磷酸铁锂为主要成分的正极浆料涂敷在铝箔上制成，负极片是将负极浆料涂敷在铜箔上制成；所述的正极集流体为铝带，负极集流体为铜带或镍带。

所述的卷芯辅助模块组合方式包括：一种是两块卷芯辅助模块沿卷芯的轴向对合组成的长方体结构，其内部设有与卷芯插接配合的柱形凹槽，两块卷芯辅助模块在其对合面上设有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯辅助模块上设有内外贯通的通孔或通槽；另一种是两块卷芯辅助模块沿卷芯的外周边对合组成的长方体结构，其内部设有与卷芯插接配合的弧形凹槽，两块卷芯辅助模块在其对合面上设有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯辅助模块上设有内外贯通的通孔或通槽，两块卷芯辅助模块沿卷芯的外周边对合方式包括上、下对合结构和左、右对合结构；所述的卷芯辅助模块是PP材质或耐电解液腐蚀的软质橡胶材料制成；所述的卷芯辅助模块在其封闭端设置插槽，正极集流体、负极集流体分别插接固定在卷芯辅助模块对应的端部插槽内。

上述方案还包括，在外极耳与铝塑膜外包装袋的袋口封装面上预制有极耳紧固片，极耳紧固片是由PP材料制成。

所述的正极浆料是将重量份为5~7份的粘结剂、87~91份的磷酸铁锂、2~3份的导电碳黑、2~3份的导电石墨与N-甲基-2-吡咯烷酮调和成固含量45~65%的浆料；所述的负极浆料是将重量份为89~93份的石墨、1~2份的导电炭黑、1~2份的导电石墨、5~7份的粘结剂与去离子水调和成固含量30~50%的浆料。

所述的粘结剂包括：聚偏二氟乙烯或者水性胶，或者是重量份1~2份的羧甲基纤维素纳与4~5份的丁苯橡胶的混合物，或者是重量份1~2份的羧甲基纤维素纳、2~2.5份的丁苯橡胶和2~2.5份的水性胶混合物。

所述的隔膜的组成如下：以聚丙烯、聚乙烯材质的隔膜为基体，在基体表面涂敷由聚合物胶体材料和无机填料组成的涂层；所述的聚合物胶体材料是由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯组成的混合物；所述的无机填料是由纳米级无机粉体材料三氧化二铝、二氧化硅的一种或其混合物组成。