金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰水電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種防水型鋰保護(hù)電極密封用的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰水電池作為一種與傳統(tǒng)有機(jī)體系鋰電池不同的新型鋰電池體系，具有比能量高的優(yōu)點(diǎn)，其中防水型鋰保護(hù)電極是鋰水電池的核心部件。防水型鋰保護(hù)電極的密封技術(shù)非常重要，因?yàn)樗鼘⒅苯雨P(guān)系到防水型鋰保護(hù)電極在水溶液中工作的可靠性，封裝處一旦出現(xiàn)開裂或滲漏，會(huì)導(dǎo)致電池在長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存及放電過程中失效甚至發(fā)生爆炸。
[0003]經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?00680037611.7、公開號(hào)為CN101313426A、名稱為:用于被保護(hù)的活性金屬陽極的適應(yīng)性密封結(jié)構(gòu)的發(fā)明專利，其說明書中公開了防水型鋰保護(hù)電極的密封粘接工藝，該工藝過程是在微晶玻璃陶瓷膜需要粘接的邊框與金屬/聚合物層壓復(fù)合膜的粘接處預(yù)鍍一層金屬氮化物過渡層SnxN，引入該金屬氮化物過渡層可提高微晶玻璃陶瓷膜與金屬/聚合物層壓復(fù)合膜之間密封粘接的可靠性。但是，在鍍過渡層過程中，需要對(duì)微晶玻璃陶瓷膜進(jìn)行掩膜保護(hù)，以保證金屬氮化物過渡層僅鍍?cè)谶吙蛐枰辰拥牟课?，該過程需要針對(duì)不同面積尺寸的微晶玻璃陶瓷膜設(shè)計(jì)與之相對(duì)應(yīng)的不同形狀的掩膜，并且在鍍膜操作時(shí)需要對(duì)掩膜的對(duì)位進(jìn)行精確調(diào)整，不僅操作過程復(fù)雜，而且容易造成微晶玻璃陶瓷膜的破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種制作方法簡(jiǎn)單、密封粘接可靠性高，能夠改善鋰電極的放電性能的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接方法。
[0005]本發(fā)明包括如下技術(shù)方案:其特點(diǎn)是:
[0006]本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施:
[0007]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0008]1、本發(fā)明通過在微晶玻璃陶瓷膜需要與金屬/聚合物層壓復(fù)合膜粘接的表面整體施鍍一層過渡層，該過渡層可以保持與微晶玻璃陶瓷膜之間的良好界面結(jié)合性，同時(shí)兩者之間的界面不會(huì)滲透水氣，無需掩膜加工和掩膜裝配對(duì)位，工藝簡(jiǎn)單，密封粘接可靠性高；過渡層在微晶玻璃陶瓷膜的整體表面上不僅沒有阻礙鋰離子傳遞，反而改善了微晶玻璃陶瓷膜與水溶液之間的界面性能，減小了界面阻抗，改善了鋰電極的放電性能。
[0009]2、本發(fā)明在微晶玻璃陶瓷膜一面施鍛的過渡層為金屬氮化物，由于金屬氮化物自身化學(xué)性能非常穩(wěn)定，避免了微晶玻璃陶瓷膜在弱堿性和弱酸性水溶液中長(zhǎng)時(shí)間工作受到水溶液的腐蝕。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明粘接的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜主視示意圖；
[0011]圖2是采用圖1粘接的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜制成的防水型鋰保護(hù)電極內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3是交流阻抗性能測(cè)試對(duì)比圖；
[0013]圖4是恒電流極化性能測(cè)試對(duì)比圖。
[0014]其中，1-過渡層，2-微晶玻璃陶瓷膜，3-有機(jī)電解液，4-金屬鋰，5-密封粘接圈，6-金屬/聚合物層壓復(fù)合膜，7-極耳膠，8-極耳。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為能進(jìn)一步公開本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，特例舉以下實(shí)例詳細(xì)說明如下。
[0016]金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接方法，其特點(diǎn)是:步驟包括:
[0017]步驟1:對(duì)微晶玻璃陶瓷膜進(jìn)行清洗、烘干；
[0018]步驟2:在步驟I清洗、烘干后的微晶玻璃陶瓷膜一面施鍍一層過渡層；
[0019]步驟3:根據(jù)在步驟I中微晶玻璃陶瓷膜的尺寸，在金屬/聚合物層壓復(fù)合膜中心開一窗口，窗口的內(nèi)周尺寸以能夠?qū)⒔饘?聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜的外周全部粘接成一體為準(zhǔn)；
[0020]步驟4:根據(jù)步驟3中金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜粘接的部位，將PP材質(zhì)的熱熔膠制成密封粘接圈；
[0021]步驟5:將步驟4制成的密封粘接圈置于步驟3開有窗口的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜的聚合物層一面，位于窗口的外周，微晶玻璃陶瓷膜帶有過渡層的一面置于金屬/聚合物層壓復(fù)合膜上的密封粘接圈上，在160°C -170°C、5-50N/m2壓力下熱壓0.5_2min，完成本發(fā)明金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接過程。
[0022]所述微晶玻璃陶瓷膜包括厚度為80-450um、面積為0.5-100cm2,表面光滑平整的LiuxAlxGe2 x(P04)3(LAGP)固體電解質(zhì)膜或 Li1+xAlxTi2 x (PO4) 3 (LATP)固體電解質(zhì)膜。
[0023]所述過渡層的材料包括金屬氮化物、LiMn2O4或Li4Ti5012。
[0024]所述金屬氮化物包括SnxN或TixN材料。
[0025]所述密封粘接圈的材料包括厚度20-70um的PP材質(zhì)熱熔膠、單層的馬來酸改性PP熱熔膠或單層的丙烯酸改性PP熱熔膠之一種，或者為三層復(fù)合PP材質(zhì)的白色、黃色或黑色極耳膠。
[0026]所述金屬/聚合物層壓復(fù)合膜為85-150um厚，以PP作為熱塑層的鋁塑復(fù)合膜。
[0027]實(shí)施例
[0028]步驟1:以面積為40mm X 40mm的LAGP微晶玻璃陶瓷膜2為例，將微晶玻璃陶瓷膜在丙酮溶液中進(jìn)行超聲清洗除塵除油，烘干；
[0029]步驟2:采用射頻反應(yīng)磁控濺射方法在清洗烘干后的LAGP微晶玻璃陶瓷膜單面的整個(gè)表面鍍一層Ium厚的SnxN金屬氮化物鍍層作為過渡層I ;
[0030]步驟3:將面積為50mmX50mm、厚度為87um，PP作為熱熔層的鋁塑復(fù)合膜作為金屬/聚合物層壓復(fù)合膜6,在招塑復(fù)合膜中心開一窗口，窗口的的面積為39mmX39mm ；
[0031 ] 步驟4:將面積為40mm X 40mm,厚度為70um的單層改性PP熱熔膠中心挖去39mmX 39mm的面積，留下寬度為0.5mm的外框作為密封粘接圈5 ；
[0032]步驟5:如圖1所示，鋁塑復(fù)合膜帶有PP熱熔層的面朝上，依次對(duì)應(yīng)放置密封粘接圈和微晶玻璃陶瓷膜，其中微晶玻璃陶瓷膜帶有過渡層的面朝下置于密封粘接圈上，在1650C，20N/m2壓力下進(jìn)行Imin熱壓，完成鋁塑復(fù)合膜與LAGP微晶玻璃陶瓷膜的密封粘接過程。
[0033]采用實(shí)施例1制出與金屬/聚合物層壓復(fù)合膜密封粘接后的微晶玻璃陶瓷膜作為金屬鋰4的表面保護(hù)層，在金屬鋰和微晶玻璃陶瓷膜之間有一層有機(jī)電解液3，從金屬/聚合物層壓復(fù)合膜中引出極耳8，通過極耳膠7密封，形成了鋰水電池用