專利名稱：鋰離子二次電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種鋰離子二次電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子二次電池具有比能量高、工作電壓高、自放電率低、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此逐步取代了傳統(tǒng)的鎳隔、鎳氫等堿性二次電池，在現(xiàn)代移動電子設(shè)備和通訊設(shè)備，如手機(jī)、筆記本電腦、個人數(shù)字助理(PDA)、小型攝相機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、便攜式DVD/VCD和MP3播放機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。
鋰離子二次電池一般包括極芯、電解液以及容納極芯和電解液的外殼。傳統(tǒng)的由金屬材料制成的外殼的厚度較厚，占用的空間較大。為了克服金屬外殼的這種缺陷，近年來使用由高分子薄膜和金屬箔組成的多層復(fù)合膜材料作為鋰離子二次電池的外殼，這種外殼具有更輕的重量、更靈活的尺寸設(shè)計(jì)以及更高的能量密度，因此得到了迅速的發(fā)展。
例如，CN1173428C公開了一種薄形鋰離子電池的制造方法，包括下列步驟①電池元件制作，包括正負(fù)電極、極耳、隔膜、電池芯、高分子薄膜與金屬箔組成的多層復(fù)合膜外殼；②電池預(yù)裝配；③電池化成；④真空封口及包裝；其特征在于，所述步驟①包括沖壓復(fù)合膜形成電池芯容器，并且所用復(fù)合膜比完全包覆電池芯所需復(fù)合膜大，大出來的部分形成預(yù)留空間，預(yù)留空間一側(cè)設(shè)置有小開口。
由于在電池化成過程中會產(chǎn)生氣體，如HF、CO和CO2，因此在上述制造方法中，在制備復(fù)合膜外殼時需要設(shè)置預(yù)留空間來容納產(chǎn)生的氣體，化成后需要把預(yù)留空間切除。構(gòu)成預(yù)留空間的材料是與電池外殼材料一樣的復(fù)合膜，預(yù)留空間的設(shè)置使每個電池耗用的復(fù)合膜量增多，每個電池所用復(fù)合膜的成本占到電池總材料成本的15％以上，甚至20％以上。而且預(yù)留空間的設(shè)置和切除的工序復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的采用復(fù)合膜作為外殼的鋰離子二次電池的生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)，提供一種生產(chǎn)成本低的鋰離子二次電池及其制備方法。
本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池，該電池包括極芯、電解液以及容納極芯和電解液的外殼，所述外殼為復(fù)合膜，其中，所述電池還包括支撐體，該支撐體貼合在復(fù)合膜外殼上，貼合在一起的支撐體和復(fù)合膜上有通孔，所述通孔由密封體封閉。
本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池的制備方法，該方法包括用復(fù)合膜制備外殼，將極芯和電解液放進(jìn)外殼中，并且對電池化成，其中，制備外殼的過程包括將所述復(fù)合膜和支撐體貼合在一起，在貼合在一起的支撐體和復(fù)合膜上設(shè)置通孔，將復(fù)合膜折起來，并將復(fù)合膜兩個重疊側(cè)邊封合；將外殼頂部的復(fù)合膜封合后，對電池化成，然后用密封體封閉所述通孔。
在本發(fā)明提供的鋰離子二次電池的制備過程中，電池化成時產(chǎn)生的氣體可以從貼合在一起的支撐體和復(fù)合膜上的通孔排出，不需要設(shè)置預(yù)留空間，減少了每個電池所用的復(fù)合膜的量，而且省去了設(shè)置和切除預(yù)留空間的工序，因此降低了鋰離子二次電池的生產(chǎn)成本。


圖1是按照本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的制備外殼的過程示意圖；圖2是按照本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的制備外殼的過程示意圖；圖3是按照本發(fā)明的第三種實(shí)施方式的制備外殼的過程示意圖；
圖4是表示本發(fā)明鋰離子二次電池制造方法的示意圖；圖5是本發(fā)明電池提供的鋰離子二次電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明1復(fù)合膜 2支撐體3通孔4重疊側(cè)邊5凹槽6外殼頂部7極芯8正負(fù)導(dǎo)電端子9密封體具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供的鋰離子二次電池包括極芯、電解液以及容納極芯和電解液的外殼，所述外殼為復(fù)合膜，其中，所述電池還包括支撐體，該支撐體貼合在復(fù)合膜外殼上，貼合在一起的支撐體和復(fù)合膜上有通孔，所述通孔由密封體封閉。
根據(jù)本發(fā)明提供的鋰離子二次電池，其中，所述支撐體優(yōu)選為板狀體，板狀體的形狀可以為正方體形、長方體形、圓柱形或其它不規(guī)則形狀。為了方便制造和使用，板狀體的形狀優(yōu)選為長方體形。板狀體的厚度大于所述復(fù)合膜的總厚度，例如板狀體的厚度為0.5-5毫米，優(yōu)選為1-4毫米。
支撐體可以由現(xiàn)有的各種材料制得，例如金屬或塑料。支撐體優(yōu)選為塑料，塑料為可與復(fù)合膜內(nèi)層相互熔接的材料，優(yōu)選為聚烯烴。聚烯烴選自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)和聚苯乙烯(PS)，或者它們中的至少2種的混合物。
支撐體可以位于除外殼封合以外的其它任何部位，優(yōu)選貼合在外殼的底部。支撐體可以貼合在外殼底部的內(nèi)側(cè)表面或外側(cè)表面，優(yōu)選在內(nèi)側(cè)表面。
本發(fā)明對貼合在一起的支撐體和復(fù)合膜上的通孔的形狀、大小和數(shù)量沒有特別的限定。所述通孔的個數(shù)為1-5個，優(yōu)選為1-2個。通孔可以為圓孔、方孔或其它不規(guī)則形狀的孔，為了制造和使用方便，通孔優(yōu)選為圓孔。通孔的大小與電池的容量有關(guān)，當(dāng)電池容量較大時，通孔較大；當(dāng)電池容量較小時，通孔較小。一般情況下，通孔的截面面積為0.5-5.0平方毫米，優(yōu)選為1.0-4.0平方毫米。通孔可以位于支撐體的任何位置，優(yōu)選位于支撐體的中部。
所述密封體與所述通孔相配合，起到封閉通孔的作用。密封體的形狀和數(shù)量與所述通孔相同。密封體的材料可以為聚合物或金屬材料，所述聚合物為聚烯烴，聚烯烴選自聚丙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯或者它們中的至少2種的混合物，所述金屬材料為鋁、鋼、銅、鎳或它們中至少2種的合金。
密封體封閉所述通孔的方式包括但不限于以下兩種方式當(dāng)密封體的材料是聚合物時，通過把半熔融態(tài)的聚合物注入通孔中，冷卻后使密封體和支撐體粘合在一起；當(dāng)密封體的材料是金屬材料時，密封體的截面形狀與通孔的截面形狀相同但是密封體的截面尺寸稍大于通孔的截面尺寸，把密封體擠進(jìn)通孔中后，由于支撐體對密封體的向心作用力使得密封體和支撐體緊密結(jié)合在一起。
所述復(fù)合膜可以為常規(guī)的用于制作鋰離子二次電池外殼的復(fù)合膜。復(fù)合膜一般為由聚合物膜和金屬箔組成的三層或三層以上復(fù)合膜。聚合物膜和金屬箔可以通過常規(guī)的方式結(jié)合在一起組成復(fù)合膜，例如通過干壓、熱壓或注塑成型的方式。
復(fù)合膜的內(nèi)層優(yōu)選為選自聚乙烯、聚丙烯和改性聚丙烯中的一種或幾種聚合物，內(nèi)層的厚度優(yōu)選為20-60微米，更優(yōu)選為25-50微米；中間層優(yōu)選為鋁箔，中間層的厚度優(yōu)選為25-65微米，更優(yōu)選為30-60微米；外層優(yōu)選為尼龍(NY)和/或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，外層的厚度優(yōu)選為5-40微米，更優(yōu)選為10-30微米。復(fù)合膜的總厚度優(yōu)選為50-165微米，更優(yōu)選為65-140微米。
所述外殼的一個側(cè)面內(nèi)側(cè)或者相對的兩個側(cè)面內(nèi)側(cè)有凹槽，所述凹槽用于容納極芯。當(dāng)外殼的側(cè)面有凹槽時，可以在使用相同面積的復(fù)合膜的條件下增大制成的外殼的內(nèi)體積。
所述極芯和電解液已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，可以商購得到或者通過公知的方法進(jìn)行制備得到。
極芯包括正極片、負(fù)極片和設(shè)置在正負(fù)極片之間的隔膜?？梢圆捎帽绢I(lǐng)域公知的方式將正極片、負(fù)極片和隔膜組成極芯，例如可以通過卷繞式或疊片式。
所述正極片可以商購得到，也可以采用已知的方法制備得到，所述正極片的組成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。一般來說，正極片包括正極集電體以及涂覆和/或填充在所述正極集電體的正極材料。正極片還包括正極導(dǎo)電端子，所述正極導(dǎo)電端子從外殼的頂部伸出。所述正極材料可以含有正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑。
所述正極活性物質(zhì)沒有特別限制，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的可嵌入脫嵌鋰的正極活性物質(zhì)，優(yōu)選以下物質(zhì)中的一種或幾種LixNi1-yCoO2(其中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1.0)、Li1+aMbMn2-bO4(其中，-0.1≤a≤0.2，0≤b≤1.0，M為鋰、硼、鎂、鋁、鈦、鉻、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、釔、氟、碘、硫元素中的一種)、LimMn2-nBnO2(其中，B為過渡金屬，0.9≤m≤1.1，0≤n≤1.0)。
所述導(dǎo)電劑沒有特別限制，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的正極導(dǎo)電劑，比如乙炔黑、導(dǎo)電碳黑和導(dǎo)電石墨中的至少一種。以正極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述導(dǎo)電劑的含量為1-15重量％，優(yōu)選為2-10重量％。
所述粘合劑的種類和含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如含氟樹脂和聚烯烴化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)中的一種或幾種。一般來說，根據(jù)所用粘合劑種類的不同，以正極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，粘合劑的含量為0.01-8重量％，優(yōu)選為0.02-5重量％。
正極集電體可以為鋰離子電池中常規(guī)的正極集電體，例如可以使用鋁箔作為正極集電體。
所述正極片的制備方法可以采用常規(guī)的制備方法。例如，將所述正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑與溶劑混合制得正極漿料，將正極漿料涂覆和/或填充在所述集電體上，干燥，壓模或不壓模，即可得到所述正極片。其中，所述的溶劑可以選自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、二甲基亞砜(DMSO)、四氫呋喃(THF)以及水和醇類中的一種或幾種。溶劑的用量能夠使正極漿料具有粘性和流動性，能夠涂覆到所述集電體上即可。一般來說以正極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述溶劑的含量5-70重量％，優(yōu)選為15-60重量％。其中，干燥，壓模的方法和條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
所述負(fù)極片可以商購得到，也可以采用已知的方法制備得到，所述負(fù)極片的組成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。一般來說，負(fù)極片包括負(fù)極集電體以及涂覆和/或填充在所述負(fù)極集電體的負(fù)極材料。負(fù)極片還包括負(fù)極導(dǎo)電端子，所述負(fù)極導(dǎo)電端子從外殼的頂部伸出。所述負(fù)極材料含有負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑。
所述的負(fù)極活性物質(zhì)沒有特別限制，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的可嵌入釋出鋰的負(fù)極活性物質(zhì)，比如天然石墨、人造石墨、石油焦、有機(jī)裂解碳、中間相碳微球、碳纖維、錫合金、硅合金中的一種或幾種，優(yōu)選天然石墨。
所述粘合劑的種類和含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如含氟樹脂和聚烯烴化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)中的一種或幾種。以所述負(fù)極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述粘合劑的含量為0.01-8重量％，優(yōu)選為0.02-5重量％。
所述導(dǎo)電劑沒有特別限制，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的負(fù)極導(dǎo)電劑，比如乙炔黑、導(dǎo)電碳黑和導(dǎo)電石墨中的至少一種。以負(fù)極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述導(dǎo)電劑的含量為1-15重量％，優(yōu)選為2-10重量％。
負(fù)極集電體可以為鋰離子電池中常規(guī)的負(fù)極集電體，例如可以使用銅箔作為負(fù)極集電體。
所述負(fù)極的制備方法可以采用常規(guī)的制備方法。例如，將負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑與溶劑混合制得負(fù)極漿料，將負(fù)極漿料涂覆和/或填充在所述集電體上，干燥，壓模或不壓模，即可得到所述負(fù)極。其中，所述的溶劑可以選自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、二甲基亞砜(DMSO)、四氫呋喃(THF)以及水和醇類中的一種或幾種，優(yōu)選為水。溶劑的用量能夠使所述糊狀物具有粘性和流動性，能夠涂覆到所述集電體上即可。一般來說，以負(fù)極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述溶劑的用量為100-150％。其中，干燥，壓模的方法和條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
所述電解液可以為本領(lǐng)域公知的非水電解液或凝膠電解液。所述非水電解液為電解質(zhì)鋰鹽和非水溶劑的混合溶液，電解質(zhì)鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、鹵化鋰、氯鋁酸鋰及氟烴基磺酸鋰中的一種或幾種。有機(jī)溶劑選用鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯混合溶液，其中鏈狀酸酯可以為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機(jī)酯類中的至少一種，環(huán)狀酸酯可以為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、γ-丁內(nèi)酯(γ-BL)、磺內(nèi)酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機(jī)酯類中的至少一種。電解液的注入量一般為1.5-4.9g/Ah，電解液的濃度一般為0.5-2.9摩/升。
本發(fā)明提供的鋰離子二次電池的制備方法包括用復(fù)合膜制備外殼，將極芯和電解液放進(jìn)外殼中，并且對電池化成，其中，制備外殼的過程包括將所述復(fù)合膜和支撐體貼合在一起，在貼合在一起的支撐體和復(fù)合膜上設(shè)置通孔，將復(fù)合膜折起來，并將復(fù)合膜兩個重疊側(cè)邊封合；將外殼頂部的復(fù)合膜封合后，對電池化成，然后用密封體封閉所述通孔。
下面結(jié)合附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明提供的鋰離子二次電池的制備方法。
圖1是按照本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的制備外殼的過程示意圖。如圖1所示，在所述復(fù)合膜1的貼合支撐體2，在貼合在一起的支撐體2和復(fù)合膜1上設(shè)置通孔3；將復(fù)合膜1折起來并將復(fù)合膜1兩個重疊側(cè)邊4封合在一起。
在設(shè)置支撐體2之前，可以將復(fù)合膜1裁切成如圖1所示的長方形。
對貼合支撐體2的方法沒有特別的限定，例如，可以利用粘合劑將支撐體2粘合在復(fù)合膜1上，或者將支撐體2與復(fù)合膜1熔接在一起。當(dāng)支撐體2為塑料板時，優(yōu)選將支撐體2與復(fù)合膜1熔接在一起?？梢圆捎眉訜峄虺暡ǖ姆绞竭M(jìn)行熔接，加熱溫度為160-220℃，優(yōu)選為180-200℃，加熱時間為1-5秒，優(yōu)選為2-4秒；超聲波的頻率為18-22千赫，優(yōu)選為19-21千赫，超聲時間為1-5秒，優(yōu)選為2-4秒。支撐體2優(yōu)選貼合在復(fù)合膜1的中部。
可以采用已知的各種打孔方法在在貼合在一起的支撐體2和復(fù)合膜1上設(shè)置通孔3，只要使通孔3的形狀和大小符合要求即可，例如可以用沖孔模具沖孔。
在將復(fù)合膜折起來時，優(yōu)選將復(fù)合膜兩面對折，使支撐體1置于底部。復(fù)合膜1兩面對折之后，可以使支撐體1置于底部內(nèi)側(cè)，也可以使支撐體1置于底部外側(cè)，優(yōu)選使支撐體1置于底部內(nèi)側(cè)。
對將復(fù)合膜1兩個重疊側(cè)邊4封合的方法沒有特別的限定，例如，可以采用加熱或超聲波的方式進(jìn)行封合，加熱溫度為160-220℃，優(yōu)選為180-200℃，加熱時間為1-5秒，優(yōu)選為2-4秒；超聲波的頻率為18-22千赫，優(yōu)選為19-21千赫，超聲時間為1-5秒，優(yōu)選為2-4秒。
圖2是按照本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的制備外殼的過程示意圖。第二種實(shí)施方式與第一種實(shí)施方式的區(qū)別在于，在貼合支撐體2之前，還包括在復(fù)合膜1的一邊設(shè)置凹槽5的步驟。其中，凹槽5的長度小于復(fù)合膜1的長度的一半，優(yōu)選為復(fù)合膜長度的25-45％；凹槽5的寬度小于復(fù)合膜1的寬度，優(yōu)選為復(fù)合膜寬度的60-90％；凹槽5的深度為0.5-8毫米，優(yōu)選為1-5毫米。
對設(shè)置凹槽5的方法沒有特別的限定，例如可以使用沖壓模具在復(fù)合膜1上沖出凹槽5。沖壓后復(fù)合膜的厚度一般控制在沖壓前復(fù)合膜厚度的70％以上，這樣可以防止在設(shè)置凹槽的過程中將復(fù)合膜沖壓透。
圖3是按照本發(fā)明的第三種實(shí)施方式的制備外殼的過程示意圖；第三種實(shí)施方式與第二種實(shí)施方式的區(qū)別在于，在復(fù)合膜1的另一邊也設(shè)置凹槽5。其中，兩個凹槽5的長度之和小于復(fù)合膜1的長度，優(yōu)選為復(fù)合膜長度的50-80％；各個凹槽5的寬度小于復(fù)合膜1的寬度，優(yōu)選為復(fù)合膜寬度的60-80％；各個凹槽5的深度為0.5-8毫米，優(yōu)選為1-5毫米。
圖4是表示本發(fā)明鋰離子二次電池制造方法的示意圖。如圖4所示，電池的制造方法包括將極芯7和電解液放進(jìn)按照上述方法制得的外殼中，將外殼頂部6的復(fù)合膜封合，對電池化成，然后用密封體9封閉所述通孔3。
所述極芯7的結(jié)構(gòu)及制作方法在之前已做詳細(xì)描述，在此不再贅述。
電解液可以從外殼的頂部注入到外殼中，也可以通過所述通孔注入到外殼中。優(yōu)選情況下，將外殼頂部6的復(fù)合膜封合之后，通過通孔3注入電解液。
可以采用與將復(fù)合膜1兩個重疊側(cè)邊4封合在一起的方法相同的方法將外殼頂部6重疊的復(fù)合膜封合在一起。
其中，在將外殼頂部6重疊的復(fù)合膜封合在一起的同時，正極導(dǎo)電端子8和負(fù)極導(dǎo)電端子8分別從外殼的頂部伸出，并與外殼頂部6重疊的復(fù)合膜封合在一起。
在對電池化成之前，用膠帶封上所述通孔?？梢栽诔Ｒ?guī)的化成條件下進(jìn)行化成，對此沒有特別的限定?；傻碾娏鳛?.01C-0.5C，優(yōu)選為0.04C-0.2C，化成時間為5-20小時，優(yōu)選為7-14小時。在化成過程中會有氣體產(chǎn)生，當(dāng)電池內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)大于電池外部的大氣壓強(qiáng)后，電池內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)會沖開通孔表面的膠帶，因此氣體通過通孔排出到電池外部。
化成后，去除所述膠帶，用密封體9封閉所述通孔3即可得到本發(fā)明提供的如圖5所示的鋰離子二次電池。
實(shí)施例1該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的鋰離子二次電池及其制備方法。
(1)外殼的制造如圖1所示，把構(gòu)成為PET/NY/鋁箔/PP、厚度為116微米的復(fù)合膜裁切成尺寸為45×124毫米的長方形復(fù)合膜1，在190℃下加熱2秒，將支撐體2(尺寸為25×3×3毫米，由PP塑料制成)熔接在膜內(nèi)側(cè)正中部。在熔接在一起的支撐體2和復(fù)合膜1上鉆出通孔3(孔直徑為1.5毫米的圓孔)。把復(fù)合膜1兩面對折，使支撐體2置于底部。在190℃下加熱3秒，將復(fù)合膜兩重疊側(cè)邊4封合在一起，與支撐體相對的外殼頂部6留出不封合。
(2)極芯的制造把100重量份LiCO2、4重量份乙炔黑導(dǎo)電劑、5重量份PVDF粘合劑和60重量份NMP溶劑混合并攪拌成漿料。將該漿料涂敷在0.02毫米厚的鋁箔的兩個表面上，經(jīng)烘烤除去NMP溶劑后裁切成52×360毫米的長條形，最后壓成130微米厚的正極片，其中該正極片含有6.3克LiCoO2。
把100重量份天然石墨、5重量份PVDF粘合劑和100重量份NMP溶劑混合并攪拌成漿料。將該漿料涂敷在0.012毫米厚的銅箔的兩個表面上，經(jīng)烘烤除去NMP溶劑后裁切成53×325毫米的長條形，最后壓成140微米厚的負(fù)極片，其中該負(fù)極片含有3.0克天然石墨。
把厚度為20微米的PE隔膜裁切成55×740毫米的長條形隔膜。
把隔膜、正極片和負(fù)極片按隔膜/負(fù)極片/隔膜/正極片的次序疊放后卷繞成外尺寸為3.2×33×55毫米的極芯。
(3)電池的制造如圖4所示，把極芯7從外殼頂部6開口處放進(jìn)步驟(1)制得的外殼中，使正負(fù)導(dǎo)電端子8從外殼頂部伸出。在190℃下加熱3秒，把外殼頂部6重疊的復(fù)合膜以及正負(fù)導(dǎo)電端子8封合在一起。從外殼底部支撐體2上的通孔3以3g/Ah的量注入非水電解液(由1摩爾LiPF6溶入到300毫升EC、300毫升DEC和400毫升DMC中制得)。用透明膠布把通孔3貼住，然后用0.1C的小電流(80mA)恒流充電10小時進(jìn)行化成，在化成過程中產(chǎn)生的氣體從圓孔冒出。化成結(jié)束后，去掉透明膠布，將密封體9(鋼珠)擠進(jìn)把支撐體2上的通孔3中，從而將通孔3封上。最后經(jīng)過折邊和分容工序，得到容量為800mAh，外尺寸為3.8×35×62毫米，如圖5所示的鋰離子二次電池。
實(shí)施例2該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的鋰離子二次電池及其制備方法。
(1)外殼的制造如圖2所示，把構(gòu)成為PET/NY/鋁箔/PP、厚度為116微米的復(fù)合膜裁切成尺寸為45×124毫米的長方形復(fù)合膜1，用沖壓模具在復(fù)合膜1的一邊沖出一個內(nèi)尺寸為3.4×33×55毫米的凹槽5。在200℃下加熱2秒，將支撐體2(尺寸為25×3×4毫米，由PP塑料制成)熔接在膜內(nèi)側(cè)正中部即凹槽5的邊緣。在熔接在一起的支撐體2和復(fù)合膜1上鉆出通孔3(孔直徑為2毫米的圓孔)。把復(fù)合膜1兩面對折，使支撐體2置于底部。在180℃下加熱4秒，將復(fù)合膜兩重疊側(cè)邊4封合在一起，與支撐體相對的外殼頂部6留出不封合。
(2)極芯的制造按照與實(shí)施例1步驟(2)相同的方法制得極芯。
(3)電池的制造按照與實(shí)施例1步驟(3)相同的方法制得鋰離子二次電池。
實(shí)施例3該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的鋰離子二次電池及其制備方法。
(1)外殼的制造如圖3所示，把構(gòu)成為PET/NY/鋁箔/PP、厚度為116微米的復(fù)合膜裁切成尺寸為45×124毫米的長方形復(fù)合膜1，用沖壓模具在復(fù)合膜1的上下兩邊各沖出一個內(nèi)尺寸為1.7×33×55毫米的凹槽5。在190℃下加熱2秒，將支撐體2(尺寸為25×3×2毫米，由PP塑料制成)熔接在膜內(nèi)側(cè)正中部即兩個凹槽5之間。在熔接在一起的支撐體2和復(fù)合膜1上鉆出通孔3(孔直徑為1毫米的圓孔)。把復(fù)合膜1兩面對折，使支撐體2置于底部。在190℃下加熱3秒，將復(fù)合膜兩重疊側(cè)邊4封合在一起，與支撐體相對的外殼頂部6留出不封合。
(2)極芯的制造按照與實(shí)施例1步驟(2)相同的方法制得極芯。
(3)電池的制造按照與實(shí)施例1步驟(3)相同的方法制得鋰離子二次電池。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子二次電池，該電池包括極芯、電解液以及容納極芯和電解液的外殼，所述外殼為復(fù)合膜，其特征在于，所述電池還包括支撐體，該支撐體貼合在復(fù)合膜外殼上，貼合在一起的支撐體和復(fù)合膜上有通孔，所述通孔由密封體封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其中，所述通孔的截面面積為0.5-5.0平方毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其中，所述支撐體為板狀體，板狀體的厚度為0.5-5.0毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子二次電池，其中，所述板狀體為塑料板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鋰離子二次電池，其中，所述支撐體貼合在外殼的底部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其中，所述密封體為聚合物或金屬材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子二次電池，其中，所述聚合物為聚烯烴，所述金屬材料為金屬單質(zhì)或合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子二次電池，其中，所述聚烯烴選自聚丙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一種或它們中至少2種的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子二次電池，其中，所述金屬材料為鋁、鋼、銅、鎳或它們中至少2種的合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其中，所述外殼的一個側(cè)面內(nèi)側(cè)或者相對的兩個側(cè)面內(nèi)側(cè)有凹槽。
11.一種鋰離子二次電池的制備方法，該方法包括用復(fù)合膜制備外殼，將極芯和電解液放進(jìn)外殼中，并且對電池化成，其特征在于，制備外殼的過程包括將復(fù)合膜和支撐體貼合在一起，在貼合在一起的支撐體和復(fù)合膜上設(shè)置通孔，將復(fù)合膜折起來，并將復(fù)合膜的兩個重疊側(cè)邊封合；將外殼頂部的復(fù)合膜封合后，對電池化成，然后用密封體封閉所述通孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，支撐體貼合在復(fù)合膜的中部；將復(fù)合膜兩面對折，支撐體位于外殼的底部。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述通孔的截面面積為0.5-5.0平方毫米。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述支撐體為板狀體，板狀體的厚度為0.5-5.0毫米。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述支撐體為塑料板，采用加熱或超聲波的方式將所述復(fù)合膜和支撐體貼合在一起，加熱溫度為160-220℃，加熱時間為1-5秒；超聲波的頻率為18-22千赫，超聲時間為1-5秒。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，采用加熱或超聲波的方式將復(fù)合膜兩個重疊側(cè)邊封合以及將外殼頂部的復(fù)合膜封合，加熱溫度為160-220℃，加熱時間為1-5秒；超聲波的頻率為18-22千赫，超聲時間為1-5秒。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在將外殼頂部的復(fù)合膜封合的同時，極芯的正極導(dǎo)電端子和負(fù)極導(dǎo)電端子分別從外殼的頂部伸出，并與外殼頂部的復(fù)合膜封合在一起。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在貼合支撐體之前，在復(fù)合膜的一邊設(shè)置一個凹槽或者在復(fù)合膜的兩邊各設(shè)置一個凹槽。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池，該電池包括極芯、電解液以及容納極芯和電解液的外殼，所述外殼為復(fù)合膜，其中，所述電池還包括支撐體，該支撐體貼合在復(fù)合膜外殼上，貼合在一起的支撐體和復(fù)合膜上有通孔，所述通孔由密封體封閉。本發(fā)明還提供了鋰離子二次電池的制備方法。在本發(fā)明提供的鋰離子二次電池的制備過程中，電池化成時產(chǎn)生的氣體可以從貼合在一起的支撐體和復(fù)合膜上的通孔排出，不需要設(shè)置預(yù)留空間，減少了每個電池所用的復(fù)合膜的量，而且省去了設(shè)置和切除預(yù)留空間的工序，因此降低了鋰離子二次電池的生產(chǎn)成本。
文檔編號H01M10/38GK101083344SQ20061008345
公開日2007年12月5日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者梁世碩, 劉衛(wèi)平 申請人:比亞迪股份有限公司