[00134383]一种卷绕式叠片电池的隔膜与极片复合方法

①课题来源与背景 锂离子电池作为新一代化学电源,由于其具有镍氢、镍镉、铅酸等电池无法比拟的优点,目前被广泛应用于消费电子产品中,同时也被作为动力电池应用于各类纯电动、混合动力汽车中。目前锂离子电池的制作方式主要有卷绕式与叠片式,从锂离子电池性能与实际生产两方面来看：卷绕式的优势在于制程容易,叠片式的优势在于电池各方面质量好,为了综合两种工艺的优势,目前人们将关注的焦点集中在卷绕式叠片电池方面。 目前工业化生产的微孔隔膜基本上都是聚烯烃类隔膜,不论是聚乙烯或聚丙烯类隔膜,其热熔温度以及相对较低的机械性能造成了它们对锂离子电池的安全性不是很理想,因此人们为了改善聚烯烃隔膜的热稳性以增强锂离子电池的安全性,在原有隔膜基底上附加一层或多层热稳定性更好、机械性能更强的材料,如无机陶瓷材料等,形成有机-无机复合隔膜。为了充分发挥无机涂层的性能以体现其对隔膜安全性能的提升,应有足够量的无机颗粒,然而随着无机颗粒含量的增高,为保证此无机涂层与隔膜之间的粘合性需相应提高粘结剂的含量。目前常用的粘结剂如聚偏氟乙烯PVDF、羧甲基纤维素CMC、聚丙烯酸PAA等发生粘合作用的原理均是分子间作用力或氢键,对于卷绕式叠片电池而言,如将带有无机涂层的隔膜再与电极进行复合,其需要的粘结剂用量应更多。对于制作卷绕式叠片电池,其中最主要的一个工序就是实现隔膜与正负极片的粘合固定,对于隔膜与极片的粘合,目前主要方法是先在隔膜上进行涂胶,然后将极片与涂胶隔膜进行热复合达到两者粘合的目的。目前常用的隔膜涂胶方法为涂布法,然而使用涂布的工艺方式很容易造成胶液涂覆不均,而造成隔膜部分区域胶液过多导致的闭孔;另外,由于胶液涂层一般较薄,因此对于涂布工艺的要求非常严苛。本发明提供了一种新型卷绕式叠片电池隔膜与极片的复合方法,本发明的极片复合方法避免了传统的在隔膜或者极片表面进行涂胶的方式,直接将极片与隔膜两者接触通过交联反应即可实现紧密粘合,且化学反应产生的化学键能远大于分子间作用力,极大提高涂层间的粘附性能,使极片与隔膜间的粘合更牢固。 ②技术原理及性能指标 本成果提供一种避免传统的于隔膜或者极片表面进行涂胶的方式,直接将极片与隔膜接触通过两者的交联反应实现粘合的复合方法,且本方法可极大提高涂层间的粘附性能,使极片与隔膜间的粘合更牢固。为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案：一种卷绕式叠片电池的隔膜与极片复合方法,其通过聚合单体与交联剂之间的交联反应使隔膜与极片复合连接起来,其步骤如下：将待粘合的隔膜浸蘸上一层聚合单体溶液;将待粘合的极片浸蘸上一层交联剂溶液;将浸蘸后的隔膜与极片进行直接接触,施加0.1-0.5T的压力、加热至50-100℃,使聚合单体与交联剂之间发生交联反应,从而将隔膜与极片复合连接起来。进一步方案,所述聚合单体溶液是将聚合单体搅拌分散于溶剂中形成质量百分比为1~10%的聚合单体溶液,所述交联剂溶液将交联剂溶解于溶剂中形成质量百分比为1~10%的交联剂溶液,所述溶剂为水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮或碳酸酯,所述聚合单体为环氧树脂类、丙烯酸类物质,所述交联剂为聚酰胺、氨基树脂、聚氨酯。叠片电池中隔膜与极片之间通过分别浸蘸的聚合单体与交联剂之间的交联反应实现隔膜与极片的复合,其化学反应产生的化学键能远大于分子间作用力,极大提高了涂层间的粘附性能,使极片与隔膜间的粘合更牢固;并且避免了传统的在隔膜或者极片表面进行涂胶的方式进行连接。另外,由于是通过浸蘸的方式粘上聚合单体或交联剂溶液的,从而无需采用涂布等传统方式 ③技术的创造性与先进性 本成果提供一种卷绕式叠片电池的隔膜与极片复合方法,通过聚合单体与交联剂之间的交联反应使隔膜与极片复合粘结起来,先将待粘合的隔膜浸蘸上一层聚合单体溶液;再将待粘合的极片浸蘸上一层交联剂溶液;最后将浸蘸后的隔膜与极片进行直接接触,并施加0.1-0.5T的压力、加热至50-100℃,使聚合单体与交联剂之间发生交联反应,从而将隔膜与极片复合连接起来。本发明避免了传统的在隔膜或者极片表面进行涂胶的方式,直接将极片与隔膜接触通过交联反应即可实现两者的紧密粘合,且化学反应产生的化学键能远大于普通粘结剂的粘附强度,极大提高涂层间的粘附性能,使极片与隔膜间的粘合更牢固。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 本成果将分别在聚合单体和交联剂胶液中浸蘸后的隔膜与极片直接接触通过交联反应实现两者粘合,达到隔膜与极片固定的目的,本方法避免了传统的于隔膜或者极片表面进行涂胶的方式,另外可极大提高涂层间的粘附性能,使极片与隔膜间的粘合更牢固。本成果的复合方法是基于聚合单体与交联剂之间产生的化学键连接,其远远大于常规粘结剂的分子间作用力,且这些交联物质对电池性能无不良影响。 ⑤应用情况及存在的问题 已实施自行转化,在国轩高科电池生产中应用,大大提高产品性能和良品率。