一種凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置及制備方法，該裝置包括：兩個第一容器中裝有電解液；兩個第二容器中裝有凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液；兩組第一滑輪組上分別卷有正極極片和負(fù)極極片，轉(zhuǎn)動時，帶動正極極片和負(fù)極極片在電解液中浸潤；兩組第二滑輪組上分別卷有隔膜，轉(zhuǎn)動時，帶動隔膜在凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液中浸潤；擠壓輥將浸潤后的正極極片、隔膜、負(fù)極極片和隔膜依序擠壓在一起；繞卷裝置對擠壓料卷繞以進(jìn)行電池組裝。本發(fā)明提供的裝置及方法用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的凝膠聚合物鋰離子電池制備裝置及制備方法，由于電解液不能很好的浸潤極片，且熱聚合工藝弊端多，存在的電池可靠性差的技術(shù)問題，實現(xiàn)了提高電池可靠性的技術(shù)效果。
【專利說明】
一種凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電池制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置 及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池因其能量密度大、工作電壓高、循環(huán)穩(wěn)定性好及自放電效應(yīng)小等優(yōu)點， 廣泛運(yùn)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動交通運(yùn)輸工具和清潔能源儲能系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的鋰離子電池 存在有機(jī)電解液易燃和易泄露的隱患，是引起鋰離子電池安全問題的主要原因。與傳統(tǒng)鋰 離子電池相比，凝膠聚合物鋰離子電池內(nèi)部沒有自由液體，消除了漏液的隱患，提高了電池 耐沖擊、振動、變形的性能，同時大大降低了電池在過充放電、短路、針刺等情況下發(fā)生燃 燒、爆炸等危險，顯著提高鋰離子電池的安全性能。
[0003] 目前，在凝膠聚合物鋰離子電池制備時，往往采用熱聚合工藝，即通過注入電解 液，加熱烘烤，采用高溫引發(fā)聚合，來得到凝膠聚合物電池。然而，現(xiàn)有制備方法，當(dāng)電解液 不能很好的浸潤到電池中被多孔膜吸收時，很容易造成死區(qū)，使得電池性能較差。且采用熱 引發(fā)聚合工藝可能存在發(fā)生熱脹、熱鼓現(xiàn)象而影響電池性能，而且熱聚合反應(yīng)通常不是很 徹底，殘留的單體反過來會影響整個電池的電化學(xué)性能。
[0004] 也就是說，現(xiàn)有技術(shù)中的凝膠聚合物鋰離子電池制備裝置及制備方法，由于電解 液不能很好的浸潤極片，且熱聚合工藝弊端多，故存在電池可靠性差的技術(shù)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明通過提供一種凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置及制備方法，解決了現(xiàn)有 技術(shù)中的凝膠聚合物鋰離子電池制備裝置及制備方法，由于電解液不能很好的浸潤極片， 且熱聚合工藝弊端多，故存在電池可靠性差的技術(shù)問題。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，一方面，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
[0007] -種凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置，包括：
[0008] 容器組，所述容器組包括:兩個第一容器和兩個第二容器，所述兩個第一容器中裝 有電解液;所述兩個第二容器中裝有凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液；
[0009] 兩組第一滑輪組，所述兩組第一滑輪組上分別卷有正極極片和負(fù)極極片；所述兩 組第一滑輪組分別部分位于所述兩組第一容器中，以在所述兩組第一滑輪組轉(zhuǎn)動時，帶動 所述正極極片和所述負(fù)極極片在所述電解液中浸潤；
[0010] 兩組第二滑輪組，所述兩組第二滑輪組上分別卷有隔膜;所述兩組第二滑輪組分 別部分位于所述兩組第二容器中，以在所述兩組第二滑輪組轉(zhuǎn)動時，帶動所述隔膜在所述 凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液中浸潤；
[0011] 擠壓輥和卷繞裝置，所述擠壓輥位于所述容器組和所述卷繞裝置之間，以將浸潤 后的正極極片、隔膜、負(fù)極極片和隔膜依序擠壓在一起，形成擠壓料;并通過所述繞卷裝置 對所述擠壓料卷繞以進(jìn)行電池組裝。
[0012] 可選的，所述裝置還包括:牽引輥，所述牽引輥位于所述兩組第二滑輪組和所述擠 壓輥之間；所述牽引輥與所述隔膜接觸，以牽引浸潤后的所述隔膜移動至所述擠壓輥處。
[0013] 可選的，所述擠壓輥的外表面設(shè)置有高分子材料聚丙烯膜。
[0014]可選的，所述高分子材料聚丙稀膜的厚度為0· lcm-10cm〇
[0015] 可選的，所述制備裝置還包括:第一控制器，所述第一控制器與所述兩組第一滑輪 組連接;所述第一控制器與所述兩組第二滑輪組連接，以控制所述兩組第一滑輪組和所述 兩組第二滑輪組的轉(zhuǎn)速均處于0.01r/min-10r/min的范圍。
[0016] 可選的，所述制備裝置還包括:第二控制器，所述第二控制器與所述擠壓輥連接， 以控制所述擠壓輯的轉(zhuǎn)速處于〇.〇lr/min-10r/min的范圍，和控制所述擠壓輯的擠壓力范 圍處于0.01N-30N的范圍。
[0017] 另一方面，提供一種凝膠聚合物鋰離子電池的制備方法，包括：
[0018] 將正極極片和負(fù)極極片在電解液中浸潤，并將兩組隔膜在凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液中 浸潤；
[0019] 將浸潤后的正極極片、隔膜、負(fù)極極片和隔膜依序擠壓在一起，形成擠壓料；
[0020] 對所述擠壓料卷繞以進(jìn)行電池組裝。
[0021] 可選的，所述將正極極片和負(fù)極極片在電解液中浸潤之前，還包括:對所述正極極 片和所述負(fù)極極片進(jìn)行除水和除塵處理。
[0022] 可選的，所述將兩組隔膜在凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液中浸潤之后，還包括:揮發(fā)浸潤后 的所述隔膜，以使所述隔膜表面形成厚度為lum-8〇 Um的凝膠電解質(zhì)層。
[0023] 本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：
[0024] 1、本申請實施例提供的裝置及方法，先將正極極片和負(fù)極極片在電解液中浸潤， 并將隔膜在凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液中浸潤，再通過擠壓輥將極片和隔膜依序擠壓在一起，由 于正極極片和負(fù)極極片預(yù)先在電解液中浸潤處理，一方面，避免由于極片吸收不到電解液 出現(xiàn)的死區(qū)，另一方面，能更好的與隔膜上的凝膠電解質(zhì)相容，不需要熱聚合就可以將極片 與隔膜擠壓在一起，極大提高了電池的可靠性。
[0025] 2、本申請實施例提供的裝置及方法，設(shè)置牽引輥帶動涂覆了凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液 的隔膜運(yùn)動，可防止隔膜上的電解質(zhì)膜在移動過程中被壓壞，也可以提供給隔膜較好的張 力，使得凝膠電解質(zhì)膜形成的厚度更均勻，進(jìn)而提高電池可靠性。
[0026] 3、本申請實施例提供的裝置及方法，在擠壓輥表面設(shè)置高分子材料聚丙烯膜，使 其具有合適的壓力與適度的彈性，有利于保護(hù)含駐液的凝膠電解質(zhì)膜的多孔結(jié)構(gòu)，保護(hù)里 面的液體含量不被擠壓出來，提高電池可靠性;還可以保護(hù)金屬材質(zhì)的輥不被電解質(zhì)腐蝕。
【附圖說明】
[0027] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的 附圖。
[0028] 圖1為本申請實施例中凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0029] 圖2為本申請實施例中凝膠聚合物鋰離子電池的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030] 本申請實施例通過提供一種凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置及制備方法，解決 了現(xiàn)有技術(shù)中的凝膠聚合物鋰離子電池制備裝置及制備方法，由于電解液不能很好的浸潤 極片，且熱聚合工藝弊端多，存在的電池可靠性差的技術(shù)問題，實現(xiàn)了提高電池可靠性的技 術(shù)效果。
[0031] 為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供技術(shù)方案的總體思路如下：
[0032] 本申請?zhí)峁┮环N凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置，包括：
[0033] 容器組，所述容器組包括:兩個第一容器和兩個第二容器，所述兩個第一容器中裝 有電解液;所述兩個第二容器中裝有凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液；
[0034]兩組第一滑輪組，所述兩組第一滑輪組上分別卷有正極極片和負(fù)極極片；所述兩 組第一滑輪組分別部分位于所述兩組第一容器中，以在所述兩組第一滑輪組轉(zhuǎn)動時，帶動 所述正極極片和所述負(fù)極極片在所述電解液中浸潤；
[0035] 兩組第二滑輪組，所述兩組第二滑輪組上分別卷有隔膜;所述兩組第二滑輪組分 別部分位于所述兩組第二容器中，以在所述兩組第二滑輪組轉(zhuǎn)動時，帶動所述隔膜在所述 凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液中浸潤；
[0036] 擠壓輥和卷繞裝置，所述擠壓輥位于所述容器組和所述卷繞裝置之間，以將浸潤 后的正極極片、隔膜、負(fù)極極片和隔膜依序擠壓在一起，形成擠壓料;并通過所述繞卷裝置 對所述擠壓料卷繞以進(jìn)行電池組裝。
[0037] 本申請實施例提供的裝置及方法，先將正極極片和負(fù)極極片在電解液中浸潤，并 將隔膜在凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液中浸潤，再通過擠壓輥將極片和隔膜依序擠壓在一起，由于 正極極片和負(fù)極極片預(yù)先在電解液中浸潤處理，一方面，避免由于極片吸收不到電解液出 現(xiàn)的死區(qū)，另一方面，能更好的與隔膜上的凝膠電解質(zhì)相容，不需要熱聚合就可以將極片與 隔膜擠壓在一起，極大提高了電池的可靠性。
[0038] 為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合具體的實施方式對上述技術(shù)方案進(jìn)行 詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本申請技術(shù)方案的詳細(xì)的 說明，而不是對本申請技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本申請實施例以及實施例中的 技術(shù)特征可以相互組合。
[0039] 實施例一
[0040]在本實施例中，提供了一種凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置，請參考圖1，圖1為 本申請實施例中凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，所述裝置包括： [0041 ] 容器組，所述容器組包括:兩個第一容器1和兩個第二容器2，所述兩個第一容器1 中裝有電解液;所述兩個第二容器2中裝有凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液；
[0042] 兩組第一滑輪組3,所述兩組第一滑輪組3上分別卷有正極極片4和負(fù)極極片5;所 述兩組第一滑輪組3分別部分位于所述兩組第一容器1中，以在所述兩組第一滑輪組3轉(zhuǎn)動 時，帶動所述正極極片4和所述負(fù)極極片5在所述電解液中浸潤；
[0043] 兩組第二滑輪組6,所述兩組第二滑輪組6上分別卷有隔膜7;所述兩組第二滑輪組 6分別部分位于所述兩組第二容器2中，以在所述兩組第二滑輪組6轉(zhuǎn)動時，帶動所述隔膜7 在所述凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液中浸潤；
[0044] 擠壓輥8和卷繞裝置9,所述擠壓輥8位于所述容器組和所述卷繞裝置9之間，以將 浸潤后的正極極片4、隔膜7、負(fù)極極片5和隔膜7依序擠壓在一起，形成擠壓料;并通過所述 繞卷裝置9對所述擠壓料卷繞以進(jìn)行電池組裝。
[0045] 具體來講，由于隔膜7上浸潤形成的凝膠電解質(zhì)為原位生長在隔膜表面的多孔膜 結(jié)構(gòu)，含液量高，有利于增強(qiáng)凝膠聚合物中的液相離子傳輸機(jī)制，提高離子電導(dǎo)率。且正負(fù) 極片在電池組裝前經(jīng)過電解液浸潤處理，與凝膠電解質(zhì)的界面相容性好，不存在熱引發(fā)聚 合工藝存在的弊端，省去了傳統(tǒng)注液工藝，安全性高，工藝簡單，節(jié)約成本，適合工業(yè)化生 產(chǎn)。
[0046] 下面，結(jié)合圖1詳細(xì)說明所述凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置的結(jié)構(gòu)：
[0047] 在具體實施過程中，如圖1所示，所述兩組第一滑輪組3分別部分位于所述兩組第 一容器1中，以使得當(dāng)兩組第一滑輪組3轉(zhuǎn)動時，其上卷的極片能進(jìn)入第一容器1中的電解 液，以進(jìn)行浸潤；同樣的所述兩組第二滑輪組6分別部分位于所述兩組第二容器2中，以使得 當(dāng)兩組第二滑輪組6轉(zhuǎn)動時，其上卷的隔膜能進(jìn)入第二容器2中的凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液，以 進(jìn)行浸潤。
[0048] 為了控制所述兩組第一滑輪組3和所述兩組第二滑輪組6的轉(zhuǎn)動速度，可以設(shè)置所 述制備裝置還包括：
[0049] 第一控制器10,所述第一控制器10與所述兩組第一滑輪組3連接;所述第一控制器 10與所述兩組第二滑輪組6連接，以控制所述兩組第一滑輪組3和所述兩組第二滑輪組6的 轉(zhuǎn)速均處于0.01r/min-10r/min的范圍。
[0050] 在本申請實施例中，所述裝置還包括：
[0051] 牽引輥11，所述牽引輥11位于所述兩組第二滑輪組6和所述擠壓輥8之間；所述牽 引輥11與所述隔膜7接觸，以牽引浸潤后的所述隔膜7移動至所述擠壓輥8處。
[0052] 如圖1所示，所述牽引輥11上可以設(shè)置有滑輪，所述牽引輥11通過所述滑輪夾持牽 引所述隔膜7。
[0053]具體來講，設(shè)置牽引輥11帶動涂覆了凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液的隔膜運(yùn)動，可防止隔 膜上的電解質(zhì)膜在移動過程中被壓壞，也可以提供給隔膜較好的張力，使得凝膠電解質(zhì)膜 形成的厚度更均勻，進(jìn)而提高電池可靠性。
[0054]在本申請實施例中，還可以設(shè)置所述第一控制器10也與所述牽引輥11連接，以控 制所述牽引輥11的轉(zhuǎn)動速度處于〇.〇lr/min-l〇r/min的范圍，與所述兩組第一滑輪組3和所 述兩組第二滑輪組6同速同步轉(zhuǎn)動，以使隔膜7能平穩(wěn)移動。
[0055] 在本申請實施例中，可以如圖1所示設(shè)置兩個輪的擠壓輥，也可以設(shè)置四個輪的擠 壓輥，在此不作限制。
[0056] 在具體實施過程中，擠壓輥8擠壓的壓力不能太大，且擠壓輥8的邊緣不能是金屬 類物質(zhì)，否則容易將凝膠電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)壓壞，里面的液態(tài)電解質(zhì)成分容易被壓出，導(dǎo)致腐蝕 金屬類擠壓輥。
[0057] 進(jìn)一步，所述擠壓輥8的外表面設(shè)置有高分子材料聚丙烯膜。
[0058]進(jìn)一步，所述高分子材料聚丙稀膜的厚度為0· lcm-10cm〇
[0059]具體來講，將擠壓輥8的邊緣鑲嵌上一層厚度為0.1-lOcm的高分子材料聚丙烯PP 膜，該膜耐腐蝕，且具有一定的彈性，既可以產(chǎn)生一定的壓力，將四者牢牢擠壓在一起，又不 破壞膜的結(jié)構(gòu)，能提高電池的能量密度與減小的界面阻抗。
[0060] 在本申請實施例中，所述制備裝置，還包括：
[0061] 第二控制器12,所述第二控制器12與所述擠壓輥8連接，以控制所述擠壓輥8的轉(zhuǎn) 速處于0.01r/min-10r/min的范圍，和控制所述擠壓輯8的擠壓力范圍處于0.01N-30N的范 圍。
[0062] 在具體實施過程中，所述裝置還可以包括：
[0063] 溫度控制器和溫度傳感器，以控制制造電池時的溫度；
[0064] 壓力表，以控制制造電池時的氣壓；
[0065]報警裝置，以在溫度或壓力超出預(yù)設(shè)范圍時，輸出報警信號以提醒用戶；
[0066]電源，以為所述裝置提供動力，節(jié)約人力成本。
[0067]基于同一發(fā)明構(gòu)思，本申請還提供了實施例一的裝置對應(yīng)的方法，詳見實施例二。 [0068] 實施例二
[0069] 在本實施例中提供了一種凝膠聚合物鋰離子電池的制備方法，請參考圖2,圖2為 本申請實施例中凝膠聚合物鋰離子電池的制備方法的流程圖，如圖2所示，所述方法包括：
[0070] 步驟S201，將正極極片和負(fù)極極片在電解液中浸潤，并將兩組隔膜在凝膠電解質(zhì) 前驅(qū)體液中浸潤；
[0071] 步驟S202,將浸潤后的正極極片、隔膜、負(fù)極極片和隔膜依序擠壓在一起，形成擠 壓料；
[0072] 步驟S203,對所述擠壓料卷繞以進(jìn)行電池組裝。
[0073] 在本申請實施例中，所述將正極極片和負(fù)極極片在電解液中浸潤之前，還包括:對 所述正極極片和所述負(fù)極極片進(jìn)行除水和除塵處理。
[0074] 在本申請實施例中，所述將兩組隔膜在凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液中浸潤之后，還包括： 揮發(fā)浸潤后的所述隔膜，以使所述隔膜表面形成厚度為lum-SOum的凝膠電解質(zhì)層。
[0075] 下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明本實施例提供的方法：
[0076]首先，制備凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液。
[0077] 所述凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液為電解液，高分子材料，溶解高分子材料的易揮發(fā)性有 機(jī)溶劑，三者的質(zhì)量百分比為（2% -15 % ): (1 % -20 % ): (50 %-90 % )。電解液:鋰鹽主要為 六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、三氟甲基磺酸鋰等中的一種或幾種，其溶 劑主要碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、甲乙基碳酸酯中的一種或任意 幾種組合;高分子材料為聚偏氟乙烯PVDF，聚氯乙烯PVC，聚偏氟乙烯-六氟丙烯PVDF-HFP， 聚甲基丙烯酸甲酯PMMA等中的一種或任意幾種組合;有機(jī)溶劑選自N-甲基吡咯烷酮，四氫 呋喃，丙酮跟乙醇中的一種或任意幾種組合；隔膜為聚丙烯PP、聚乙烯PE隔膜、PP/PE/PP復(fù) 合膜與涂覆陶瓷氧化物的復(fù)合膜高分子材料等中的一種或任意幾種組合。
[0078] 具體制備步驟:在惰性氣體保護(hù)下，將高分子材料固體溶解于選定的有機(jī)溶劑中， 攪拌6-12h，加入一定量的電解液，攪拌6-12h，得到凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液備用。所述惰性氣體 為氮?dú)饣蛘邭鍤狻?br>[0079] 接下來，進(jìn)行電池組裝工藝。
[0080]將已準(zhǔn)備好的電解液注入兩組第一容器1中，準(zhǔn)備浸潤正極極片跟負(fù)極極片的卷 料；
[0081] 將之前配制的凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液注入兩組第二容器2中，將凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體 液涂覆于隔膜上，制備多孔高駐液的凝膠電解質(zhì)；
[0082] 再用第一控制器10設(shè)置第一滑輪組3、第二滑輪組6與牽引輥11的參數(shù)，轉(zhuǎn)速設(shè)置 范圍為0 · 01r/min-10r/min;
[0083] 再用第二控制器12設(shè)置擠壓輥8的轉(zhuǎn)速與擠壓力，該參數(shù)與物料傳送速度相關(guān)，轉(zhuǎn) 速范圍為0.011'/111；[11-101'/111；[11，擠壓力范圍為0.0謂-3(^;
[0084]最后，啟動電源，經(jīng)過高溫除水、除塵處理的正極極片4跟負(fù)極極片5在滑輪組的轉(zhuǎn) 動下經(jīng)過浸潤處理，向擠壓輥8移動，同時隔膜7在滑輪組的轉(zhuǎn)動下雙面涂覆上凝膠電解質(zhì) 前驅(qū)體液，經(jīng)過溶劑揮發(fā)得到一層厚度為10-80um的凝膠電解質(zhì)，再在牽引輥11的作用下， 向擠壓輥8移動，在擠壓輥8的作用下，按照正極、隔膜、負(fù)極、隔膜的順序?qū)⑺恼邏涸谝黄穑?再在繞卷裝置9處進(jìn)行卷繞電池組裝，而后進(jìn)行焊極耳，入殼封裝，化成，整形，除氣，分容 等，得到最終的凝膠聚合物鋰離子電池。
[0085] 為了說明本實施例裝置制備電池的效果，下面列舉兩個電池制備實例及制備成品 效果：
[0086] 第一個實例：
[0087]首先，制備凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液。
[0088]凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液：1M的六氟磷酸鋰，電解液溶劑為碳酸乙烯酯與碳酸二乙酯 體積比為1:1的電解液，高分子材料為PVDF，溶解高分子材料的易揮發(fā)性有機(jī)溶劑為N-甲基 吡咯烷酮，三者的質(zhì)量百分比為20% :10% :70%，隔膜為聚乙烯PE隔膜。
[0089] 具體步驟為:在惰性氣體氬氣保護(hù)下，將高分子材料固體PVDF溶解于選定的有機(jī) 溶劑N-甲基吡咯烷酮中，攪拌12h，加入六氟磷酸鋰的電解液，攪拌6h，得到凝膠電解質(zhì)前驅(qū) 體液備用。
[0090] 接下來，制備凝膠電解質(zhì)膜。
[0091] 將已準(zhǔn)備好的電解液注入兩組第一容器1中，再將配制的凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液注 入兩組第二容器2，設(shè)置滑輪組與牽引輥11轉(zhuǎn)速為5r/min，設(shè)置擠壓輥8轉(zhuǎn)速為2r/min，擠壓 力為5N。
[0092]啟動電源，經(jīng)過高溫除水、除塵處理的正極極片跟負(fù)極極片在第一滑輪組3的轉(zhuǎn)動 下經(jīng)過電解液進(jìn)行浸潤處理，向擠壓輥8移動，同時隔膜7在第二滑輪組6的轉(zhuǎn)動下雙面涂覆 上凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液，經(jīng)過溶劑揮發(fā)得到一層厚度為60um的凝膠電解質(zhì)，在牽引輥11的 作用下，向擠壓輥8移動，在擠壓輥8的作用下，按照正極、隔膜、負(fù)極、隔膜的順序?qū)⑺恼邏?在一起。
[0093]在繞卷裝置9處進(jìn)行卷繞電池組裝，而后進(jìn)行焊極耳，入殼封裝，化成，整形，除氣， 分容等，得到最終的凝膠聚合物鋰離子電池。
[0094]第二個實例：
[0095]首先，制備凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液。
[0096]凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液：1M的六氟磷酸鋰，電解液溶劑為碳酸乙烯酯與碳酸二乙酯 體積比為1:1的電解液，高分子材料為PVC，溶解高分子材料的易揮發(fā)性有機(jī)溶劑為四氫呋 喃，三者的質(zhì)量百分比為15% :5% :80%，隔膜為聚乙烯PP隔膜。
[0097]具體步驟:在惰性氣體氬氣保護(hù)下，將高分子材料固體PVC溶解于選定的有機(jī)溶劑 四氫呋喃中，攪拌12h，加入六氟磷酸鋰的電解液，攪拌6h，得到凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液備用。 [0098]接下來，制備凝膠電解質(zhì)膜。
[0099]將已準(zhǔn)備好的電解液注入兩組第一容器1中，再將配制的凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液注 入兩組第二容器2,設(shè)置滑輪組與牽引輥11轉(zhuǎn)速為8r/min，
[0100] 設(shè)置擠壓輥8轉(zhuǎn)速為3r/min，擠壓力為10N。
[0101] 啟動電源，經(jīng)過高溫除水、除塵處理的正極極片跟負(fù)極極片在第一滑輪組3的轉(zhuǎn)動 下經(jīng)過電解液進(jìn)行浸潤處理，向擠壓輥8移動，同時隔膜7在第二滑輪組6的轉(zhuǎn)動下雙面涂覆 上凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液，經(jīng)過溶劑揮發(fā)得到一層厚度為50um的凝膠電解質(zhì)，在牽引輥11的 作用下，向擠壓輥8移動，在擠壓輥8的作用下，按照正極、隔膜、負(fù)極、隔膜的順序?qū)⑺恼邏?在一起。
[0102] 在繞卷裝置9處進(jìn)行卷繞電池組裝，而后進(jìn)行焊極耳，入殼封裝，化成，整形，除氣， 分容等，得到最終的凝膠聚合物鋰離子電池。
[0103] 對上述兩個實例制備的電池進(jìn)行檢測，并對比凝膠聚合物電解質(zhì)膜厚、過擠壓輥8 時擠壓過程中有無液體流出及鋰離子電池容量保持率，檢測結(jié)果如表1所示。
[0104] 容量保持率測試:將兩個實例制備的鋰離子電池在常溫下靜置12h，以0.02C恒流 充電至截止電壓4.2V;靜置30min又以0.2C恒流放電至截止電壓為3V;鋰離子電池按上述方 式進(jìn)行500次循環(huán)充放電測試。
[0105]其中，第N周的容量保持率（％ )=[第N周的放電容量/第一周的放電容量]*100%。
[0106]
[0107] 表1
[0108] 從表1可見，本申請?zhí)峁┑姆椒把b置制備的鋰離子電池的參數(shù)指標(biāo)及性能均符 合要求。
[0109] 上述本申請實施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點：
[0110] 本申請實施例提供的裝置及方法，先將正極極片和負(fù)極極片在電解液中浸潤，并 將隔膜在凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液中浸潤，再通過擠壓輥將極片和隔膜依序擠壓在一起，由于 正極極片和負(fù)極極片預(yù)先在電解液中浸潤處理，一方面，避免由于極片吸收不到電解液出 現(xiàn)的死區(qū)，另一方面，能更好的與隔膜上的凝膠電解質(zhì)相容，不需要熱聚合就可以將極片與 隔膜擠壓在一起，極大提高了電池的可靠性。
[0111] 盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造 性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu) 選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0112] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種凝膠聚合物鋰離子電池的制備裝置，其特征在于，包括： 容器組，所述容器組包括:兩個第一容器和兩個第二容器，所述兩個第一容器中裝有電 解液;所述兩個第二容器中裝有凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液； 兩組第一滑輪組，所述兩組第一滑輪組上分別卷有正極極片和負(fù)極極片；所述兩組第 一滑輪組分別部分位于所述兩組第一容器中，以在所述兩組第一滑輪組轉(zhuǎn)動時，帶動所述 正極極片和所述負(fù)極極片在所述電解液中浸潤； 兩組第二滑輪組，所述兩組第二滑輪組上分別卷有隔膜;所述兩組第二滑輪組分別部 分位于所述兩組第二容器中，以在所述兩組第二滑輪組轉(zhuǎn)動時，帶動所述隔膜在所述凝膠 電解質(zhì)前驅(qū)體液中浸潤； 擠壓輥和卷繞裝置，所述擠壓輥位于所述容器組和所述卷繞裝置之間，以將浸潤后的 正極極片、隔膜、負(fù)極極片和隔膜依序擠壓在一起，形成擠壓料;并通過所述繞卷裝置對所 述擠壓料卷繞以進(jìn)行電池組裝。2. 如權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，所述裝置還包括： 牽引輥，所述牽引輥位于所述兩組第二滑輪組和所述擠壓輥之間；所述牽引輥與所述 隔膜接觸，以牽引浸潤后的所述隔膜移動至所述擠壓輥處。3. 如權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，所述擠壓輥的外表面設(shè)置有高分子材料 聚丙烯膜。4. 如權(quán)利要求3所述的制備裝置，其特征在于，所述高分子材料聚丙烯膜的厚度為 O. Icm-IOcm05. 如權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，還包括： 第一控制器，所述第一控制器與所述兩組第一滑輪組連接;所述第一控制器與所述兩 組第二滑輪組連接，以控制所述兩組第一滑輪組和所述兩組第二滑輪組的轉(zhuǎn)速均處于 0 · 01r/min-10r/min的范圍。6. 如權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，還包括： 第二控制器，所述第二控制器與所述擠壓輥連接，以控制所述擠壓輥的轉(zhuǎn)速處于 0.01r/min-10r/min的范圍，和控制所述擠壓輯的擠壓力范圍處于0.01N-30N的范圍。7. -種凝膠聚合物鋰離子電池的制備方法，其特征在于，包括： 將正極極片和負(fù)極極片在電解液中浸潤，并將兩組隔膜在凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液中浸 潤； 將浸潤后的正極極片、隔膜、負(fù)極極片和隔膜依序擠壓在一起，形成擠壓料； 對所述擠壓料卷繞以進(jìn)行電池組裝。8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述將正極極片和負(fù)極極片在電解液中浸潤 之前，還包括：' 對所述正極極片和所述負(fù)極極片進(jìn)行除水和除塵處理。9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述將兩組隔膜在凝膠電解質(zhì)前驅(qū)體液中浸 潤之后，還包括： 揮發(fā)浸潤后的所述隔膜，以使所述隔膜表面形成厚度為Ium-SOum的凝膠電解質(zhì)層。
【文檔編號】H01M10/0565GK105895962SQ201610352141
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】牟成旭, 向勇, 彭曉麗, 夏立, 賀金味, 蒲萬錦, 張虎, 蘇興
【申請人】成都國珈星際固態(tài)鋰電科技有限公司