一種耐振動(dòng)鋰離子電池的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明專利提供了一種耐振動(dòng)鋰離子電池的制造方法，該圓柱形鋰離子電池中包含正極、負(fù)極、隔膜和電解液。在設(shè)計(jì)改進(jìn)過程中采取了相應(yīng)的技術(shù)措施，該電池正極片采用耐折度≥5次的鋁極耳，將正極極耳設(shè)計(jì)在極片中間，電池裝配時(shí)將卷繞后極組除去終止膠帶，極組入殼后用專業(yè)機(jī)械在轉(zhuǎn)動(dòng)頻率20～55Hz、位移為0.2～1.0mm條件下處理5～30min，經(jīng)過2次點(diǎn)底、滾槽、注液、封口、化成等工藝制備成耐振動(dòng)鋰離子電池。
【專利說明】一種耐振動(dòng)鋰離子電池的制造方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐振動(dòng)鋰離子電池的制造方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]1990年，SONY公司率先在實(shí)驗(yàn)室推出以LiCo02為正極材料的鋰離子二次電池，并于1991年開始產(chǎn)業(yè)化。十幾年來鋰離子二次電池快速發(fā)展，憑借其比能量高、循環(huán)壽命長、自放電小、輸出電壓高、綠色無污染等優(yōu)勢(shì)，技術(shù)發(fā)展速度迅猛。產(chǎn)品市場占有率上升速度是迄今為止任何一種化學(xué)電池所無法比擬的，一躍成為目前世界電池市場風(fēng)頭最勁的電池產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球鋰離子電池的銷售額已經(jīng)超過了鎳氫、鎳鎘電池的總和。
[0003]目前電動(dòng)工具領(lǐng)域發(fā)展很快，從單一功能的電動(dòng)工具發(fā)展到新型多功能的電動(dòng)工具，這種工具電機(jī)為偏心電機(jī)，使用時(shí)具有很高的振動(dòng)頻率，通過高頻振動(dòng)實(shí)現(xiàn)其切、割、刮、撞擊等功能。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，其電源必須具有極強(qiáng)的耐振動(dòng)要求。但普通動(dòng)力型鋰離子電池雖然能滿足一般標(biāo)準(zhǔn)的要求，但不能滿足長時(shí)間高頻振動(dòng)的要求，尤其在250Hz以上頻率下縱向振動(dòng)，使用幾次有容易出現(xiàn)電池失效，無法滿足新型多功能工具的要求。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種耐振動(dòng)的鋰離子電池的制造方法，該圓柱形鋰離子電池中包含正極、負(fù)極、隔膜和電解液。該方法的特點(diǎn)是電池正極極耳采用耐折度> 5次的鋁極耳，防止電池在振動(dòng)時(shí)極耳斷裂；將正極極耳設(shè)計(jì)在極片中間，防止電池在振動(dòng)時(shí)極耳膠帶脫開造成正極極耳與鋼殼接觸使電池短路；將卷繞后極組除去終止膠帶，極組入殼后用專用機(jī)械處理，將極組在鋼殼內(nèi)部漲開，使其與鋼殼緊配，防止電池在振動(dòng)時(shí)極組與鋼殼的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；電池2次點(diǎn)底防止底部極耳與鋼殼在振動(dòng)時(shí)脫開影響電池的正常使用，再經(jīng)過滾槽、注液、封口、化成等工藝制備成耐振動(dòng)鋰離子電池。
[0005]通過的途徑分述如下:
[0006]1.正極極耳采用耐折度> 5次的鋁極耳。用MIT耐折度儀上測試，彈簧張力設(shè)計(jì)為9.8N。目前國內(nèi)常用的鋁極耳耐折度在2-3次，也有好的鋁極耳耐折度在5次以上。本方法選擇耐折度在5次以上的極耳作為正極極耳?？梢杂行Х乐闺姵卦谡駝?dòng)時(shí)由于極耳疲勞振動(dòng)而引起的極耳斷裂，使電池失效不能正常使用。
[0007]2.將正極極耳設(shè)計(jì)在極片的中間。由于動(dòng)力型鋰離子電池要求電池具有連續(xù)高倍率放電的能力，因此極耳設(shè)計(jì)一般都設(shè)計(jì)成多極耳。如果正極極耳在卷繞后布置在極組最外面，極耳上面都貼有絕緣膠帶，電池在振動(dòng)時(shí)容易造成膠帶脫開或磨損，從而使正極極耳與鋼殼滾槽處接觸，造成電池短路失效。
[0008]3.將卷繞后極組除去終止膠帶，入殼后用專用機(jī)械在轉(zhuǎn)動(dòng)頻率20-55HZ、位移為
0.2-1.0mm條件下處理5_30min，將極組在鋼殼內(nèi)部漲開，使其與鋼殼緊配，防止電池在振動(dòng)時(shí)極組與鋼殼的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，防止極耳斷裂。振動(dòng)頻率小、振幅小、振動(dòng)時(shí)間短達(dá)不到效果，振動(dòng)頻率大、振幅大、振動(dòng)時(shí)間長會(huì)導(dǎo)致極片掉粉,造成電池內(nèi)部短路而使電池失效。[0009]本發(fā)明所提供的一種耐振動(dòng)鋰離子電池生產(chǎn)工藝技術(shù)包括:
[0010]1.負(fù)極電極的制備:
[0011]將石墨作為負(fù)極活性物質(zhì)，導(dǎo)電石墨作為添加劑，PVdF作為粘結(jié)劑，用NMP做溶劑，經(jīng)過一定時(shí)間的高速攪拌制得負(fù)極漿料，均勻地涂布在銅箔的兩面，烘干后制得負(fù)電極。
[0012]2.正極電極的制備:
[0013](I)制漿:正電極漿料的組成(wt% )為:專用溶劑40-80、粘結(jié)劑(PVdF) 2-12、導(dǎo)電材料(碳黑、石墨等)作添加劑1-8、粉末狀的正極活性物質(zhì)(鋰鈷氧化物L(fēng)iCoO2、鋰鎳氧化物L(fēng)iNiO2、鋰鈷鎳氧化物L(fēng)iCoNiO2、鋰錳氧化物L(fēng)iMn2O4,、鎳鈷錳鋰氧化物L(fēng)iNixCoyMnzO2、鋰鎳錳氧化物L(fēng)iNixMnyO2或鋰鐵磷酸鹽LiFePO4等的一種或幾種)30-50。將專用溶劑、粘結(jié)劑和導(dǎo)電添加劑分別與粉末狀的正極活性物質(zhì)混合，經(jīng)高速攪拌均勻、真空制得。
[0014](2)涂布:將正極漿料均勻地涂布在鋁箔的兩面，烘干后制得正電極。
[0015]3.卷繞組裝:將事先設(shè)計(jì)好的正極、隔膜、負(fù)極、隔膜相互對(duì)應(yīng)卷繞成形，除去終止膠帶后裝入電殼體內(nèi)組裝成為電池芯。電池殼是圓柱形的；殼體材料質(zhì)是鋁、不銹鋼、鍍鎳鋼等不限。
[0016]4.入殼后用專用機(jī)械在轉(zhuǎn)動(dòng)頻率20-55HZ、位移為0.2-1.0mm條件下處理5-30min，將極組在鋼殼內(nèi)部漲開，使其與鋼殼緊配。
[0017]5.經(jīng)過振動(dòng)裝配后的電池在點(diǎn)底時(shí)點(diǎn)底2次，第一次點(diǎn)底后轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，再點(diǎn)I次。
[0018]6.再經(jīng)過滾槽、注液、封口、化成等工藝制備成耐振動(dòng)鋰離子電池。
[0019]按照本方法所提供的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)來制備出一種耐振動(dòng)的鋰離子電池耐振動(dòng)性能得到顯著提高。
[0020]普通的鋰離子電池只能滿足以下的振動(dòng)要求:將充滿電的單體電池安裝在振動(dòng)臺(tái)上從X、Y、Z三個(gè)方向每個(gè)方向施加振幅為0.76mm的簡諧振動(dòng)，最大行程1.52mm。振動(dòng)頻率在IOHz~55Hz以lHz/min的速率變化，每個(gè)方向頻率從IOHz到55Hz，再從55Hz返回IOHz在90±5min內(nèi)完成。試驗(yàn)結(jié)束后觀察電池外觀，電池應(yīng)無明顯損傷、漏液、冒煙或爆炸，電池電壓不低于額定電壓。
[0021]本發(fā)明的耐振動(dòng)的鋰離子電池不但能滿足普通鋰離子電池的振動(dòng)要求，更能在振動(dòng)頻率為250Hz,振幅為0.1mm,連續(xù)振動(dòng)時(shí)間8h。振動(dòng)后，電池不失效,可以在電動(dòng)工具上
繼續(xù)使用。`
【【具體實(shí)施方式】】
[0022]實(shí)施例一:
[0023]耐折度不同電池比較:
[0024]分別選擇耐折度2、3、5的4X0.1mm的招極耳,正極選用雙極耳設(shè)計(jì),制備成18650動(dòng)力型鋰離子電池。將電池充滿電，在振動(dòng)頻率為250Hz，振幅為0.1mm，連續(xù)振動(dòng)時(shí)間8h。測試50支電池。
[0025]表1不同耐折度的極耳測試對(duì)比數(shù)據(jù):(制作成鎳鈷錳鋰18650-1300動(dòng)力型鋰離子電池進(jìn)行測試)[0026]表1不同耐折度極耳振動(dòng)后失效電池?cái)?shù)單位:支
【權(quán)利要求】
1.一種耐振動(dòng)鋰離子電池的制造方法，其特征是圓柱形鋰離子電池中包含正極、負(fù)極、隔膜和電解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐振動(dòng)鋰離子電池，其特征在于電池正極極耳采用耐折度^ 5次的鋁極耳，將正極極耳設(shè)計(jì)在極片中間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐振動(dòng)鋰離子電池的制造方法，其特征在于電池裝配時(shí)將卷繞后極組除去終止膠帶，入殼后用專用機(jī)械處理，增加鋼殼與極組的摩擦力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐振動(dòng)鋰離子電池，其特征在于專用機(jī)械處理指在轉(zhuǎn)動(dòng)頻率20~55Hz、位移為0.2~1.0mm條件下處理5~30min,
5.如權(quán)利要求3所述的耐振動(dòng)鋰離子電池，其特征在于電池入殼經(jīng)過專用機(jī)械處理后，進(jìn)行2次點(diǎn)底。
【文檔編號(hào)】H01M10/058GK103682447SQ201210361484
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】沈濤, 王興威, 唐琛明, 黃鐘琪, 夏樹強(qiáng), 陳睿, 張建忠, 張勤, 黃衛(wèi)琴, 張慕容 申請(qǐng)人:江蘇海四達(dá)電源股份有限公司, 江蘇省新動(dòng)力電池及其材料工程技術(shù)研究中心有限公司