專利名稱：一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池及其制備方法
技術領域：
本發明屬于鋰離子電池領域，涉及ー種中大型容量的磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池及其制備方法。
背景技術：
鋰離子電池越來越多地在動カ領域、儲能領域得到了應用。動カ領域，鋰離子電池應用到電動轎車和電動大巴上時，需要較大的電池容量以滿足續航里程；儲能領域，大功率的儲能電站也對鋰離子電池的容量提出了很高的要求。所以，這些領域的鋰離子電池需要單體容量越來越大才能滿足要求。現有的鋰離子電池主要有兩種，一種是圓柱電池，ー種是方形電池。
目前圓柱電池中殼體以鋼殼和鋁殼材質居多。但容量都比較小，如18650,26650等。但是在大容量鋰離子圓柱電池領域，使用鋼殼和鋁殼存在的問題是殼體尺寸變大后，殼體容易變形，與蓋帽的裝配困難度增加，導致成品率下降。所以金屬殼體的圓柱電池容量受到了殼體尺寸的制約。方形電池的尺寸靈活，裝配方便，其卷芯主要有疊片式和方形卷繞式兩類。疊片式エ藝復雜，產能低，不適合大容量鋰離子電池；方形卷繞式エ藝比較簡單，產能也比較高，但是和圓柱式卷繞相比較后者在エ藝復雜度和效率方面具有更大的優勢。另外，金屬殼體的電池散熱性能較好，但是在北方寒冷地區，尤其是磷酸鐵鋰材料的電池低溫性能較差，使用散熱性能好的金屬殼體影響磷酸鐵鋰材料的電池性能的發揮。而塑料殼體的電池具有一定的保溫作用，有利于寒冷地區的磷酸鐵鋰電池性能發揮。電池隔膜是指在電池正極和負極之間ー層隔膜材料，是電池中非常關鍵的部分，對電池安全性和成本有直接影響，其主要作用是隔離正、負極并使電池內的電子不能自由穿過，讓電解液中的離子在正負極之間自由通過。電池隔膜的的離子傳導能力直接關系到電池的整體性能，其隔離正負極的作用使電池在過度充電或者溫度升高的情況下能限制電流的升高，防止電池短路引起爆炸，具有微孔自閉保護作用，對電池使用者和設備起到安全保護的作用。目前的電池所用的常規隔膜通常是采用聚こ烯、聚丙烯制備，在實際使用中存在絕緣效果不佳易短路、離子擴散不理想并且強度較差的缺陷。
發明內容
本發明公開的ー種塑料殼體圓柱電池，解決的是大容量的金屬殼體圓柱電池難裝配、成品率低的問題。改善的是寒冷地區鋰離子電池性能發揮問題。改善的是常規隔膜絕緣效果不佳易短路、離子擴散不理想并且強度較差的問題，提高電池的耐短路、耐針刺、抗沖擊、抗擠壓能力等安全性能。本發明的技術方案包括
一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，包括外殼、卷芯和電解液。卷芯是由正負極片加入隔膜卷繞而成的圓柱形卷芯；正極片是將磷酸鐵鋰為主要成分的正極漿料涂敷在鋁箔上制成，負極片是將負極漿料涂敷在銅箔上制成；外殼主要由塑料殼體、端蓋、上極柱、下極柱、內墊片、外墊片和固定螺母組成。其制備方法是將制作好的卷芯極耳與上極柱、下極柱進行焊接，然后加入內墊片、外墊片裝入塑料殼體，再裝配端蓋并與塑料殼體熱熔密封，使用固定螺母固定后進行注液化成。所述的正極漿料是將重量份為5 7份的粘結劑、87 91份的磷酸鐵鋰、2 3份的導電碳黒、2 3份的導電石墨與N-甲基-2-吡咯烷酮調和成固含量35飛0%的漿料；所述的負極漿料是將重量份為8擴93份的石墨、f 2份的導電炭黒、f 2份的導電石墨、5 7份的粘結劑與去離子水調和成固含量30飛0%的漿料。所述的粘結劑包括聚偏ニ氟こ烯或者水性膠，或者是重量份廣2份的羧甲基纖維素納與4飛份的丁苯橡膠的混合物，或者是重量份f 2份的羧甲基纖維素納、2 2. 5份的丁苯橡膠和H5份的水性膠混合物。
所述的隔膜的組成如下以聚丙烯、聚こ烯材質的隔膜為基體，在基體表面涂敷由聚合物膠體材料和無機填料組成的涂層；所述的聚合物膠體材料是由聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯組成的混合物；所述的無機填料是由納米級無機粉體材料三氧化ニ鋁、ニ氧化硅的一種或其混合物組成。所述的聚丙烯、聚こ烯材質的隔膜基體選用聚丙烯微孔薄膜或者聚丙烯/聚こ烯/聚丙烯三層復合微孔隔膜；所述的無機填料粒度是50nm-200nm ;所述隔膜涂層厚度為1-5 U m ;經過涂聚合物膠體材料和無機填料處理的隔膜孔隙率在30%-50%之間；所述隔膜涂層厚度優選為2-3 u m ;所述無機填料的重量占涂層聚合物膠體材料重量的30%-100%。聚合物膠體材料中的聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物占總體聚合物膠體材料重量的40%-70% ;聚丙烯腈占總體聚合物膠體材料重量的5%-20% ;聚甲基丙烯酸甲酯占總體聚合物膠體材料重量的10%-40%。聚合物膠體材料所用溶劑選自下列溶劑的ー種或幾種丁酮、丙酮、四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、こ酸こ酷、こ醇、碳酸ニこ酷、丁醇。所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，外殼主要由塑料殼體、端蓋、上極柱、下極柱、內墊片、外墊片和固定螺母組成。塑料殼體一端開ロ，另外一端半密封，在中心處留一圓孔；端蓋是PP材質的匹配塑料殼體開ロ端的圓柱體，中間留有圓孔，偏離中心位置處留有注液孔；上極柱、下極柱為金屬材質，由兩段不同直徑的圓柱體組合而成，一端用于連接卷芯的正負極耳，另一端作為電池的正負極端子，并且該端圓柱體上具有螺紋結構；內墊片、外墊片由耐電解液腐蝕的軟質彈性材料制作而成，二者的形狀相互契合能夠保證電池的密封性；固定螺母匹配上極柱、下極柱的螺紋，起到固定上極柱和下極柱的作用。前述的一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池的制備方法包括以下步驟
(1)配料正極漿料的配制是將磷酸鐵鋰、導電碳黑、導電石墨均烘烤后，將粘結劑加入N-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，加入導電炭黑和導電石墨繼續攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料；負極漿料的配制是所述物料攪拌成漿料；
(2)涂布將攪拌好的正極和負極漿料分別均勻地涂敷在鋁箔和銅箔上，并留出空白區域作為極耳區；
(3)烘烤極片涂布完畢后先進行烘烤，在真空烤箱中循環烘烤20-26小時后轉到下一
ェ序；(4)輥壓將正、負極片通過輥壓機先切邊再輥壓到合適的厚度；
(5)分條制片將輥壓后的極片通過分條機進行分條，然后在留白處焊接純鎳材料或純鋁材料的極耳；
(6)烘烤極片制作完畢再進行循環烘烤20-26小吋，然后轉到下ーエ序；
(7)卷繞將隔膜置于正負極片中間依次疊放，以平均的張緊カ卷繞在卷針上，卷繞好之后用膠帶將卷芯纏繞包好；
(8)裝配將卷好的卷芯正極耳焊接到正極柱上，負極耳焊接到負極柱上；將負極柱套入內墊片，裝入塑料殼體，穿過塑料殼體的半密封端后，再套入外墊片、固定螺母；再將正極柱依次套入內墊片、端蓋、外墊片和固定螺母，然后將端蓋扣入塑料殼體的開ロ端，采用熱熔密封的形式將二者密封在一起；
(9)注液、化成由端蓋上的注液孔進行注液。注液后24 48小時內化成，首先以0. 02C-0. 05C的電流進行預充至電壓3. 0V，然后以0. 2C的電流充電至3. 8V轉為恒壓充電，終止電流0. 02C -0. 05C ;充滿后再以0. 2C放電至2. 2V，再以0. 5C的電流充放電一次，將0. 5C的放電容量作為電池的化成容量；
(10)化成后將電池內氣體排出，在端蓋的注液孔內裝入防爆閥。前述的一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池的制備方法進ー步包括在步驟(I)的正極漿料配制過程中，當選用聚偏ニ氟こ烯作為粘結劑時，先將聚偏ニ氟こ烯加入N-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，然后加入導電炭黑和導電石墨繼續攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料。在步驟(I)的負極漿料配制過程中，當選用羧甲基纖維素納和丁苯橡膠或羧甲基纖維素納和丁苯橡膠、水性膠作為粘結劑時，先將羧甲基纖維素納加入去離子水中攪拌，再加入導電炭黑和導電石墨繼續攪拌，然后加入石墨攪拌，最后加入丁苯橡膠或丁苯橡膠和水性膠乳液攪拌成漿料。本發明的塑料殼體圓柱鋰離子電池及制備方法，相比較金屬硬質殼體的鋰離子電池，具有以下優點(I)生產エ藝簡單，成本低。硬質殼體的鋰離子電池，特別是金屬殼體的卷繞式圓柱鋰離子電池(以鋼殼18650圓柱電池為例)，需要進行負極極耳與殼體底部焊接、滾槽、正極極耳與蓋帽焊接、封ロ等一系列的復雜エ藝流程，増加了生產成本。(2)安全性能優于硬質殼體的鋰離子電池。硬質殼體的鋰離子電池在使用不當的情況下，內部容易產生高氣壓，導致電池爆炸。而塑料殼體圓柱鋰離子電池在使用不當的情況下，內部產生的高壓氣體，可經防爆閥釋放出來，提高了電池的安全性能。(3)同時本發明的電池用隔膜為凝膠聚合物電解質膜，其采用以聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物電解質膠體為基質，加入聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酷、無機納米級粉體材料提高膠體的吸液能力、離子導電能力，采用聚丙烯、聚こ烯材質的隔膜為聚合物膠體的基體，解決了聚合物電解質膠體薄膜機械強度難控制的問題。本發明調整聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物的含量提高隔膜表面聚合物膠體粘結性能和聚合物非結晶物質含量，加入聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酷、無機納米級粉體材料提高膠體的吸液能力、離子導電能力。綜上本隔膜提高了電池的耐短路、耐針刺、抗沖擊、抗擠壓能力，進而提高和改善了鋰離子電池的安全性能。
圖I是ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池整體結構圖。
圖2是塑料殼體的結構示意圖。圖3是端蓋的結構示意圖。圖4是上下極柱的結構示意圖。圖5是內墊片的結構示意圖。圖6是外墊片的結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有 做出創造性勞動的前提下獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。實施例I
一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，包括外殼、卷芯和電解液。卷芯是由正負極片加入隔膜卷繞而成的圓柱形卷芯；正極片是將磷酸鐵鋰為主要成分的正極漿料涂敷在鋁箔上制成，負極片是將負極漿料涂敷在銅箔上制成；外殼主要由a塑料殼體、b端蓋、c上極柱、d下極柱、e內墊片、f外墊片和g固定螺母組成，如圖I所示。a塑料殼體一端開ロ，另外ー端半密封，在中心處留ー圓孔，如圖2所示；b端蓋是PP材質的匹配塑料殼體開ロ端的圓柱體，中間留有圓孔，偏離中心位置處留有注液孔，如圖3所示；c上極柱、d下極柱為金屬材質，由兩段不同直徑的圓柱體組合而成，一端用于連接卷芯的正負極耳，另一端作為電池的正負極端子，并且該端圓柱體上具有螺紋結構，如圖4所示；e內墊片、f外墊片由耐電解液腐蝕的軟質彈性材料制作而成，二者的形狀相互契合能夠保證電池的密封性，如圖5和圖6所示；g固定螺母匹配c上極柱、d下極柱的螺紋，起到固定上極柱和下極柱的作用。其中，正極漿料是將重量份為5份的聚偏ニ氟こ烯、91份的磷酸鐵鋰、2份的導電碳黑、2份的導電石墨與N-甲基-2-吡咯烷酮調和成固含量45%的漿料；所述的負極漿料是將重量份為92份的石墨、I. 5份的導電炭黒、I份的導電石墨、I. 5羧甲基纖維素納、2份的丁苯橡膠和2份水性膠用去離子水調和成固含量40%的漿料。負極粘結劑還可以是以下任意的一種選擇水性膠，或者是重量份廣2份的羧甲基纖維素納與4飛份的丁苯橡膠的混合物，或者是重量份f 2份的羧甲基纖維素納、2 2. 5份的丁苯橡膠和H5份的水性膠混合物。前述的一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池的制備方法包括以下步驟
(I)配料正極漿料的配制是將磷酸鐵鋰、導電碳黑、導電石墨均烘烤后，先將聚偏ニ氟こ烯加入N-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，然后加入導電炭黑和導電石墨繼續攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料。負極漿料配制過程中，先將羧甲基纖維素納加入去離子水中攪拌，再加入導電炭黑和導電石墨繼續攪拌，然后加入石墨攪拌，最后加入丁苯橡膠和水性膠乳液攪拌成漿料。(2)涂布將攪拌好的正極和負極漿料分別均勻地涂敷在鋁箔和銅箔上，并留出空白區域作為極耳區。(3)烘烤極片涂布完畢后先進行烘烤，在真空烤箱中循環烘烤24小時后轉到下
ーェ序。
(4)輥壓將正、負極片通過輥壓機先切邊再輥壓到合適的厚度。(5)分條制片將輥壓后的極片通過分條機進行分條，然后在留白處焊接純鎳材料或純鋁材料的極耳。(6)烘烤極片制作完畢再進行循環烘烤24小吋，然后轉到下ーエ序。(7)卷繞將隔膜置于正負極片中間依次疊放，以平均的張緊カ卷繞在卷針上，卷繞好之后用膠帶將卷芯纏繞包好。(8)裝配將卷好的卷芯正極耳焊接到正極柱上，負極耳焊接到負極柱上；將負極柱套入內墊片，裝入塑料殼體，穿過塑料殼體的半密封端后，再套入外墊片、固定螺母；再將正極柱依次套入內墊片、端蓋、外墊片和固定螺母，然后將端蓋扣入塑料殼體的開ロ端，采用熱熔密封的形式將二者密封在一起。
(9)注液、化成由端蓋上的注液孔進行注液。注液后24 48小時內化成，首先以0. 02C-0. 05C的電流進行預充至電壓3. 0V，然后以0. 2C的電流充電至3. 8V轉為恒壓充電，終止電流0. 02C-0. 05C ;充滿后再以0. 2C放電至2. 2V，再以0. 5C的電流充放電一次，將0. 5C的放電容量作為電池的化成容量；
(10)化成后將電池內氣體排出，在端蓋的注液孔內裝入防爆閥。實施例2
保持實施例I其他方案不變，僅將其中的正負極漿料的配方改為正極漿料是將重量份為7份的聚偏ニ氟こ烯、87份的磷酸鐵鋰、3份的導電碳黒、3份的導電石墨與N-甲基-2-吡咯烷酮調和成固含量35%的漿料；所述的負極漿料是將重量份為89份的石墨、2份的導電炭黒、2份的導電石墨、2羧甲基纖維素納、2. 5份的丁苯橡膠和2. 5份水性膠用去離子水調和成固含量45%的漿料。以下提供本發明中卷芯所采用的特制隔膜制備的幾個典型實施例。實施例3
將3000g聚偏氟こ烯、6000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到50000g丙酮、2000gこ酸こ酷、IOOOgこ醇溶劑中，溶解溫度40_80°C，再加入2500g三氧化ニ鋁、2500g ニ氧化硅進行攪拌分散，制得粘稠狀漿體。用涂敷設備將制備的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯微孔薄膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設備烘箱內進行烘干，烘干后的隔膜在經過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實施例中卷芯所用的隔膜，根據鋰離子動カ電池生產廠家需求，隔膜經分切，可做成不同寬度隔膜。實施例4
將3000g聚偏氟こ烯、3000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、4500g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到15000g丙酮、15000g四氫呋喃、2000gこ酸こ酷、IOOOgこ醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入5000g三氧化ニ鋁進行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚こ烯材質的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設備烘箱內進行烘干，烘干后的隔膜在經過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實施例中卷芯所用的隔膜，根據鋰離子動カ電池生產廠家需求，隔膜經分切，可做成不同寬度隔膜。實施例5
將4000g聚偏氟こ烯、6000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到50000g N-甲基吡咯烷酮、2000gこ酸こ酷、IOOOgこ醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入6000g三氧化ニ鋁進行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚こ烯材質的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設備烘箱內進行烘干，烘干后的隔膜在經過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實施例中卷芯所用的隔膜，根據鋰離子動カ電池生產廠家需求，隔膜經分切，可做成不同寬度隔膜。實施例6
將4000g聚偏氟こ烯、6000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到25000g 丁酮、25000g四氫呋喃、IOOOg碳酸ニこ酷、IOOOgこ酸こ酷、IOOOg 丁醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入3500g三氧化ニ鋁、2500g ニ氧化硅進行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚こ烯材質的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設備烘箱內進行烘干，烘干后的隔膜在經過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實施例中卷芯所用的隔膜，根據鋰離子動カ電池生產廠家需求，隔膜經分切，可做成不同寬度隔膜。
實施例7
將5000g聚偏氟こ烯、4000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到25000g 丁酮、25000g四氫呋喃、IOOOg碳酸ニこ酷、IOOOgこ酸こ酷、IOOOg 丁醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入6500g ニ氧化硅進行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚こ烯材質的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設備烘箱內進行烘干，烘干后的隔膜在經過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實施例中卷芯所用的隔膜，根據鋰離子動カ電池生產廠家需求，隔膜經分切，可做成不同覽度隔月旲。實施例8
將3000g聚偏氟こ烯、6000g偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、800g聚丙烯腈、5000g聚甲基丙烯酸甲酯溶解到50000g N-甲基吡咯烷酮、IOOOg碳酸ニこ酷、IOOOgこ酸こ酷、IOOOg 丁醇溶劑中，溶解溫度40-80°C，再加入7500g三氧化ニ鋁進行攪拌分散，制得粘稠狀漿體，用涂敷設備將制的粘稠狀漿體涂敷在聚丙烯、聚こ烯材質的隔膜上，涂敷漿體的隔膜在涂敷設備烘箱內進行烘干，烘干后的隔膜在經過80°C真空烘烤，除去殘留的溶劑，便得到前述實施例中卷芯所用的隔膜，根據鋰離子動カ電池生產廠家需求，隔膜經分切，可做成不同寬度隔膜。對于所公開的實施例的上述說明，僅為本發明較佳的實施例而已，并非用來限定本發明的實施范圍。即凡是依照本發明申請專利范圍內的內容作的等效變化與修飾，都應為本發明的技術范疇。
權利要求
1.一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，包括外殼、卷芯和電解液，其特征是卷芯是由正負極片加入隔膜卷繞而成的圓柱形卷芯；正極片是將磷酸鐵鋰為主要成分的正極漿料涂敷在鋁箔上制成，負極片是將負極漿料涂敷在銅箔上制成；外殼主要由塑料殼體、PP材質端蓋、上極柱、下極柱、內墊片、外墊片和固定螺母組成；塑料殼體一端開ロ，另外一端半密封，在中心處留ー圓孔；PP材質端蓋是匹配塑料殼體開ロ端的圓柱體，中間留有圓孔，偏離中心位置處留有注液孔；上極柱、下極柱為金屬材質，由兩段不同直徑的圓柱體組合而成，一端用于連接卷芯的正負極耳，另一端作為電池的正負極端子，并且該端圓柱體上具有螺紋結構；內墊片、外墊片由耐電解液腐蝕的軟質彈性材料制作而成，二者的形狀相互契合能夠保證電池的密封性；固定螺母匹配上極柱、下極柱的螺紋，起到固定上極柱和下極柱的作用。
2.根據權利要求I所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，其特征是所述的正極漿料是將重量份為5 7份的粘結劑、87 91份的磷酸鐵鋰、2 3份的導電碳黒、2 3份的導電石墨與N-甲基-2-吡咯烷酮調和成固含量為35飛0%的漿料；所述的負極漿料是將重量份為8擴93份的石墨、f 2份的導電炭黒、f 2份的導電石墨、5 7份的粘結劑與去離子水調和成固含量30 50%的漿料。
3.根據權利要求2所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，其特征是所述的粘結劑選擇為聚偏ニ氟こ烯或者水性膠，或者是重量份廣2份的羧甲基纖維素納與4飛份的丁苯橡膠的混合物，或者是重量份f 2份的羧甲基纖維素納、2 2. 5份的丁苯橡膠和I、. 5份的水性膠混合物。
4.根據權利要求I所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，其特征是所述的隔膜的組成如下以聚丙烯、聚こ烯材質的隔膜為基體，在基體表面涂敷由聚合物膠體材料和無機填料組成的涂層；所述的聚合物膠體材料是由聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯組成的混合物；所述的無機填料是由納米級無機粉體材料三氧化ニ鋁、ニ氧化硅的一種或其混合物組成。
5.根據權利要求4所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，其特征是所述的聚丙烯、聚こ烯材質的隔膜基體選用聚丙烯微孔薄膜或者聚丙烯/聚こ烯/聚丙烯三層復合微孔隔膜；所述的無機填料粒度是50nm-200nm ;所述隔膜涂層厚度為1_5 u m ;經過涂聚合物膠體材料和無機填料處理的隔膜孔隙率在30%-50%之間；所述無機填料的重量占涂層聚合物膠體材料重量的30%-100%。
6.根據權利要求5所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，其特征是聚合物膠體材料中的聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物占總體聚合物膠體材料重量的40%-70% ;聚丙烯腈占總體聚合物膠體材料重量的5%-20% ;聚甲基丙烯酸甲酯占總體聚合物膠體材料重量的10%-40%。
7.根據權利要求6所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池，其特征是聚合物膠體材料所用溶劑選自下列溶劑的ー種或幾種丁酮、丙酮、四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、こ酸こ酷、こ醇、碳酸ニこ酷、丁醇。
8.根據權利要求2所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池的制備方法，其特征是包括以下步驟 (I)配料正極漿料的配制是將磷酸鐵鋰、導電碳黑、導電石墨均烘烤后，將粘結劑加AN-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，加入導電炭黑和導電石墨繼續攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料；負極漿料的配制是所述物料攪拌成漿料； (2)涂布將攪拌好的正極和負極漿料分別均勻地涂敷在鋁箔和銅箔上，并留出空白區域作為極耳區； (3)烘烤極片涂布完畢后先進行烘烤，在真空烤箱中循環烘烤20-26小時后轉到下一ェ序； (4)輥壓將正、負極片通過輥壓機先切邊再輥壓到合適的厚度； (5)分條制片將輥壓后的極片通過分條機進行分條，然后在留白處焊接純鎳材料或純鋁材料的極耳； (6)烘烤極片制作完畢再進行循環烘烤20-26小吋，然后轉到下ーエ序； (7)卷繞將隔膜置于正負極片中間依次疊放，以平均的張緊カ卷繞在卷針上，卷繞好之后用膠帶將卷芯纏繞包好； (8)裝配將卷好的卷芯正極耳焊接到正極柱上，負極耳焊接到負極柱上；將負極柱套入內墊片，裝入塑料殼體，穿過塑料殼體的半密封端后，再套入外墊片、固定螺母；再將正極柱依次套入內墊片、端蓋、外墊片和固定螺母，然后將端蓋扣入塑料殼體的開ロ端，采用熱熔密封的形式將二者密封在一起； (9)注液、化成由端蓋上的注液孔進行注液； 注液后24 48小時內化成，首先以0. 02C-0. 05C的電流進行預充至電壓3. 0V，然后以0.2C的電流充電至3. 8V轉為恒壓充電，終止電流0. 02C-0. 05C ;充滿后再以0. 2C放電至2.2V，再以0. 5C的電流充放電一次，將0. 5C的放電容量作為電池的化成容量； (10)化成后將電池內氣體排出，在端蓋的注液孔內裝入防爆閥。
9.根據權利要求8所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池的制備方法，其特征是在步驟(I)的正極漿料配制過程中，當選用聚偏ニ氟こ烯作為粘結劑時，先將聚偏ニ氟こ烯加AN-甲基-2-吡咯烷酮攪拌，然后加入導電炭黑和導電石墨繼續攪拌，最后加入磷酸鐵鋰攪拌成粘稠的漿料。
10.根據權利要求8所述的ー種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池的制備方法，其特征是在步驟(I)的負極漿料配制過程中，當選用羧甲基纖維素納和丁苯橡膠或羧甲基纖維素納和丁苯橡膠、水性膠作為粘結劑時，先將羧甲基纖維素納加入去離子水中攪拌，再加入導電炭黑和導電石墨繼續攪拌，然后加入石墨攪拌，最后加入丁苯橡膠或丁苯橡膠和水性膠乳液攪拌成漿料。
全文摘要
本發明涉及到一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池及其制備方法，適用于中大型容量的鋰離子電池。它是將磷酸鐵鋰材料和導電劑、粘結劑等混合而成正極漿料；將石墨和導電劑、粘結劑等混合而成負極漿料。再將正極漿料涂敷在鋁箔上制成正極片，負極漿料涂敷在銅箔上制成負極片。然后將正負極片加入特制隔膜卷成圓柱形卷芯。然后將卷芯與塑料殼體、端蓋、上極柱、下極柱、內墊片、外墊片和固定螺母進行裝配，最后注液化成而制成成品電池。本發明涉及的一種磷酸鐵鋰塑料殼體圓柱電池及其制備方法，具有裝配方便、生產效率高、成本低的優點；使用的特制隔膜能夠提高電池的耐短路、耐針刺、抗沖擊、抗擠壓能力等安全性能。
文檔編號H01M2/12GK102956848SQ20121043788
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月6日 優先權日2012年11月6日
發明者徐建貞, 朱玉法, 柳艾美, 孟慶帥 申請人:山東天陽新能源有限公司