聚合物鋰離子電池的制備技術(shù)與性能

目前市面上的聚合物鋰離子電池大多是凝膠聚合物電解質(zhì)，而凝膠聚合物電解質(zhì)種類繁多，制備方法也不盡相同，因此聚合物鋰離子電池的生產(chǎn)工藝也不盡相同。在凝膠態(tài)聚合物鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化過程中，BEI、Yuasa、Sony、SANYO、Ultrlife等幾大鋰離子電池生產(chǎn)廠家都有自己的生產(chǎn)工藝。這是一些凝膠聚合物

復(fù)合鋰離子電池的生產(chǎn)技術(shù)。

1貝爾技術(shù)

貝爾通信研究實(shí)驗(yàn)室(現(xiàn)在的Telcordia)是第一個(gè)嘗試將鋰離子聚合物電池商業(yè)化的實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)過程被稱為貝爾核心技術(shù)(Bellcoretechnology)，是實(shí)驗(yàn)室名字的縮寫。如前文所述，PV3F-HFP共聚物作為聚合物基體，HFP的引入大大降低了PV3F的結(jié)晶度，有利于提高液體電解質(zhì)的保留率。LiMn2O4正極活性物質(zhì),C作為陽極,鋁網(wǎng)、銅網(wǎng)流體分別為積極的和消極的,含有增塑劑PV3F-六氟聚合物薄膜夾在兩個(gè)電極之間,通過積極的和消極的熱輥軋制復(fù)合聚合物膜,之后提取(塑化劑的去除),干燥過程中,厭氧環(huán)境,到水里,折疊、切割,在密封袋、填料、封裝、并連接到保護(hù)電路，可獲得聚合物鋰離子電池。從量產(chǎn)的角度來看，Bellcore技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜，對(duì)電池來說，最致命的因素之一就是去除增塑劑的困難，這會(huì)導(dǎo)致腸胃脹氣和電池循環(huán)的惡化。Ultralife電池是第一家使用Bellcore技術(shù)生產(chǎn)具有不同倍數(shù)充放電性能曲線的plb的公司。

2索尼技術(shù)

20世紀(jì)80年代后期，索尼開始對(duì)凝膠聚合物電解質(zhì)鋰離子電池的應(yīng)用進(jìn)行研究和開發(fā)。聚合物基體為pvdf-hfp共聚物，但采用了兩種分子量共聚物的混合物。另一種是P2(5.5×10^5Mwb>3×10^5)，用于降低凝膠聚合物電解質(zhì)的粘度，最佳配比為3:7(質(zhì)量比)。pvdf-hfp所含的液體電解質(zhì)為L(zhǎng)iPF6/EC10pc，不含低沸點(diǎn)溶劑，蒸氣壓極低，在高溫下具有很強(qiáng)的液體保持能力。但由于PC的使用，負(fù)極石墨材料應(yīng)涂覆無定形碳表面，而LiCOO2為正極活性材料。為防止事故發(fā)生，電池生產(chǎn)中仍使用10um厚PE隔膜。索尼聚合物鋰離子電池制造技術(shù)的另一個(gè)獨(dú)特的方面是，電池單元封裝在一個(gè)鋁膜-聚合物復(fù)合袋。研制了一種新型粘結(jié)劑，提高了氣密性，使粘結(jié)邊由原來的5mm減少到2mm。

3貝技術(shù)

BEI(BatteryEngineering,Inc.)技術(shù)是將丙烯酸酯系列三組分單體原位聚合制備三元共聚物凝膠聚合物電解質(zhì)膜，再與正負(fù)極復(fù)合制備PLB。

單體含有PMMA、PEO結(jié)構(gòu)單元，尤其是EGECMA單體，含有碳酸鹽結(jié)構(gòu)，類似于液體電解質(zhì)溶劑EC、PC等結(jié)構(gòu)，聚合物與液體電解質(zhì)具有相容性。

BEI’sPLB的整個(gè)生產(chǎn)過程都是在無水、無氧的環(huán)境中進(jìn)行的。正極膏體由活性物質(zhì)LiCOO2、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和鋰鹽組成。將糊狀物噴在鋁箔上，通過熱固化形成正片。負(fù)片為石墨，按正片工藝制備。聚合物電解質(zhì)膜是三元單體和液體電解質(zhì)的混合物，滲透到無紡布中進(jìn)行聚合。這三種膜通過熱壓路機(jī)進(jìn)行組合，然后切斷封裝成PLB。PLB的厚度與銀行信用卡差不多，外觀也很堅(jiān)固。