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聚合物锂离子电池的制备技术与性能

来源:【TRD拓尔德】 发布日期:2020-12-10 分享 加入收藏 关注:292

聚合物锂离子电池的制备技术与性能


目前市面上的聚合物锂离子电池大多是凝胶聚合物电解质,而凝胶聚合物电解质种类繁多,制备方法也不尽相同,因此聚合物锂离子电池的生产工艺也不尽相同。在凝胶态聚合物锂离子电池的产业化过程中,BEI、Yuasa、索尼、SANYO、Ultrlife等几大锂离子电池生产厂家都有自己的生产工艺。这是一些凝胶聚合物


复合锂离子电池的生产技术。


贝尔技术

贝尔通信研究实验室(现在的Telcordia)是第一个尝试将锂离子聚合物电池商业化的实验室,这个过程被称为贝尔核心技术(Bellcoretechnology),是实验室名字的缩写。如前文所述,PV3F-HFP共聚物作为聚合物基体,HFP的引入大大降低了PV3F的结晶度,有利于提高液体电解质的保留率。LiMn2O4正极活性物质,C作为阳极,铝网、铜网流体分别为积极的和消极的,含有增塑剂PV3F-六氟聚合物薄膜夹在两个电极之间,通过积极的和消极的热辊轧制复合聚合物膜,之后提取(塑化剂的去除),干燥过程中,厌氧环境,到水里,折叠、切割,在密封袋、填料、封装、并连接到保护电路,可获得聚合物锂离子电池。从量产的角度来看,Bellcore技术相当复杂,对电池来说,最致命的因素之一就是去除增塑剂的困难,这会导致肠胃胀气和电池循环的恶化。Ultralife电池是第一家使用Bellcore技术生产具有不同倍数充放电性能曲线的plb的企业。



SONY技术

20世纪80年代后期,SONY开始对凝胶聚合物电解质锂离子电池的应用进行研究和开发。聚合物基体为pvdf-hfp共聚物,但采用了两种分子量共聚物的混合物。另一种是P2(5.5×10^5Mwb>3×10^5),用于降低凝胶聚合物电解质的粘度,最佳配比为3:7(质量比)。pvdf-hfp所含的液体电解质为LiPF6/EC10pc,不含低沸点溶剂,蒸气压极低,在高温下具有很强的液体保持能力。但由于PC的使用,负极石墨材料应涂覆无定形碳表面,而LiCOO2为正极活性材料。为防止事故发生,电池生产中仍使用10um厚PE隔膜。SONY聚合物锂离子电池制造技术的另一个独特的方面是,电池单元封装在一个铝膜-聚合物复合袋。研制了一种新型粘结剂,提高了气密性,使粘结边由原来的5mm减少到2mm。


贝技术

BEI(BatteryEngineering,Inc.)技术是将丙烯酸酯系列三组分单体原位聚合制备三元共聚物凝胶聚合物电解质膜,再与正负极复合制备PLB。

单体含有PMMA、PEO结构单元,尤其是EGECMA单体,含有碳酸盐结构,类似于液体电解质溶剂EC、PC等结构,聚合物与液体电解质具有相容性。

BEI’sPLB的整个生产过程都是在无水、无氧的环境中进行的。正极膏体由活性物质LiCOO2、导电剂、粘结剂和锂盐组成。将糊状物喷在铝箔上,通过热固化形成正片。负片为石墨,按正片工艺制备。聚合物电解质膜是三元单体和液体电解质的混合物,渗透到无纺布中进行聚合。这三种膜通过热压路机进行组合,然后切断封装成PLB。PLB的厚度与银行信用卡差不多,外观也很坚固。


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