专利名称：一种柔软型集流体及用此集流体制作的锂电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池用柔软型集流体及用此集流体制作的锂离子电池，特别是涉及到一种由镀铝塑料和镀铜塑料分别作为正极集流体和负极集流体的柔软型锂电池。
背景技术：
由于具有高效、清洁和可循环使用等诸多优点，锂离子电池被认为是综合缓解能源危机与环境污染等问题的一种重要能量储存装置。特别是在最近几年，随着电动汽车以及混合电动汽车的高速发展，锂离子电池得到了更广泛的关注与更深入的研究。然而，现有锂离子电池由于能量密度和价格等问题，仍然不能大规模用于新能源汽车。因此，我们必须开发新型锂电池单体或者锂电池材料，进而提高锂离子电池的综合性能。集流体是锂离子电池中非常重要的组成部分。现有集流体材料多为厚度为 1(Γ30μπι的铝箔和铜箔，占整个锂离子电池单体重量的20%左右，占电池成本的10%左右。 可见，如果我们能够使集流体的重量以及成本降低，势必可以大大提高电池单体的质量能量密度，增加电池单体的价格竞争力。检索专利，还没有发现采用同类型镀铝塑料和镀铜塑料作为锂电池集流体的相关专利。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种柔软型集流体，其克服了上述技术困难，采用柔软性非常好的镀铝塑料和镀铜塑料分别作为正极集流体和负极集流体，有效地提高了电池单体的质量能量密度。本发明的另一个目的在于提供一种用此集流体制作的锂电池，其降低了电池单体的成本；具有价格便宜的优点，由于其制备的锂离子电池形状可以任意化、超薄化，且质量
能量密度高。本发明的技术方案是这样实现的一种柔软型集流体，包括正极集流体和负极集流体；其特征在于正极集流体包括塑料层和镀铝层两个部分，负极集流体包括塑料层和镀铜层两个部分。所述正极集流体和负极集流体的塑料层是聚氯乙烯塑料(PVC)、聚乙烯塑料 (ΡΕ)、聚丙烯塑料(PP)和聚苯乙烯塑料(PS)中的一种；所述塑料层厚度为5. 0^30. Oym0所述正极集流体中的镀铝层的厚度为0. Γ10. Oum0所述负极集流体中的镀铜层的厚度为0. 2^8. 0 μ m。一种用柔软型集流体制造的锂离子电池的制造方法如下
1)首先制备正极将重量比为85 95衬.%的LiMn2O4材料、重量比为3、 · %的PVDF和重量比为2飞衬.%的乙炔黑溶于N-甲基吡咯烷酮中，制备出正极浆料；将正极浆料涂于铝层厚度为0. Γ10. 0 μ m、塑料厚度为5. (Γ30. 0 μ m的镀铝塑料上，涂敷厚度为0. 08、. 20mm,在8(T120°C真空烘箱中进行干燥后得到正极极片；
2)制备负极将重量比为87、3衬.%的石墨材料、重量比为5、衬.%的PVDF和重量比为2、衬.%%的VGCF溶于N-甲基吡咯烷酮中，制备出负极浆料；将负极浆料涂于铜层厚度为0. 2^8. 0 μ m、塑料厚度为5. (Γ30. 0 μ m的镀铜塑料上，涂敷厚度为0. 06、. 15mm,在 8(T120°C真空烘箱中进行干燥后得到负极极片；
3)依次将正极极片、PP或者PE隔膜、负极极片进行层叠，通过铝塑膜进行包装后，在手套箱中注入适量电解液lMLiPF6+EC =DMC (1 1)；对铝塑膜进行热压封装，得柔软型锂离子电池。本发明的积极效果是有效地提高了电池单体的质量能量密度，降低了电池单体的成本；其具有价格便宜的优点，由于其制备的锂离子电池形状可以任意化、超薄化，且质量
能量密度高。
图1为正极极片结构示意图，其中“1”是工业塑料，“2”是镀铝层，“3”是由工业塑料和镀铝层所组成的镀铝塑料，“4”是正极活性材料。图2为负极极片结构示意图，其中“1”是工业塑料，“6”是镀铜层，“7”是由工业塑料和镀铜层所组成的镀铜塑料，“5”是负极活性材料。图3为柔软型锂离子电池结构示意图，其中“9”是正极极片，“10”是负极极片，“8” 是隔膜，“11”是铝塑膜。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进行具体描述，但不等同于限制本发明，对于本领域的技术人员依照本发明进行的更改，均应包含在本发明的保护范围之内。实施例1:
正极采用LiMn2O4作为正极材料4，与PVDFl和乙炔黑混合后制备出正极浆料，然后将正极浆料涂于铝层2厚度为1 μ m、工业塑料1厚度为10 μ m的镀铝聚乙烯塑料3上，涂敷厚度为0. 15mm，在120°C真空烘箱中进行干燥后得到正极极片。负极采用石墨材料作为负极材料5，与PVDF和VGCF混合后制备出负极材料，然后将负极浆料涂于铜层6厚度为0. 7 μ m、工业塑料1厚度为10 μ m的镀铜聚乙烯塑料7上， 涂敷厚度为0. 08mm，在100°C真空烘箱中进行干燥后得到负极极片。将上述正极极片9、负极极片10以及PE隔膜8按照图3的方式进行层叠，通过铝塑膜11进行包装后，在手套箱中注入适量电解液lMLiPF6+EC =DMC (1 :1)。对铝塑膜11进行热压封装，得柔软型锂离子电池。电池的主要参数如下
LiMn2O4 :PVDF 乙炔黑=91 4 5 (重量比) 石墨=PVDF :VGCF=90 6 4 (重量比) 正极厚度0. 16mm 负极厚度0. 09mm 隔膜厚度0. 02mm电池厚度0. 58mm (包括两层铝塑膜厚度) 电池电压3. 7V 实施例2
正极采用LiCoO2作为正极材料，与PVDF和Super-P混合后制备出正极浆料，然后将正极浆料涂于铝层厚度为2 μ m、塑料厚度为20 μ m的镀铝聚氯乙烯塑料上，涂敷厚度为 0. 18mm，在100°C真空烘箱中进行干燥后得到正极极片。 负极采用石墨材料作为负极材料，与PTFE和乙炔黑混合后制备出负极材料，然后将负极浆料涂于铜层厚度为1. 5 μ m、塑料厚度为20 μ m的镀铜聚氯乙烯塑料上，涂敷厚度为0. 12mm，在120°C真空烘箱中进行干燥后得到负极极片。将上述正极极片、负极极片以及PE隔膜按照图3的方式进行层叠，通过铝塑膜进行包装后，在手套箱中注入适量电解液lMLiPF6+EC:DMC (1:1)。对铝塑膜进行热压封装， 得柔软型锂离子电池。电池的主要参数如下
LiCoO2 =PVDF :Super-P=90 5 5 (重量比) 石墨=PVDF :VGCF=89 7 4 (重量比) 正极厚度0. 20mm 负极厚度0. 14mm 隔膜厚度0. 02mm
电池厚度0. 67mm (包括两层铝塑膜厚度) 电池电压3. 7V 实施例3
正极制备采用LiMn2O4作为正极材料，与PVDF和VGCF混合后制备出正极浆料，然后将正极浆料涂于铝层厚度为1. 5 μ m、塑料厚度为15 μ m的镀铝聚丙烯塑料上，涂敷厚度为 0. 15mm，在120°C真空烘箱中进行干燥后得到正极极片。负极制备采用石墨材料作为负极材料，与PVDF和乙炔黑混合后制备出负极材料，然后将负极浆料涂于铜层厚度为Ι.Ομπκ塑料厚度为22 μ m的镀铜聚丙烯塑料上，涂敷厚度为0. 13mm，在100°C真空烘箱中进行干燥后得到负极极片。将上述正极极片、负极极片以及PP隔膜按照图3的方式进行层叠，通过铝塑膜进行包装后，在手套箱中注入适量电解液lMLiPF6+EC:DMC (1:1)。对铝塑膜进行热压封装， 得柔软型锂离子电池。电池的主要参数如下
LiMn2O4 :PVDF 乙炔黑=92 4 4 (重量比) 石墨=PVDF :VGCF=91 5 4 (重量比) 正极厚度0. 17mm 负极厚度0. 15mm 隔膜厚度0. 025mm
电池厚度0. 49mm (包括两层铝塑膜厚度) 电池电压3. 7V 实施例4 正极制备采用LiCoA作为正极材料，与PTFE和Super-P混合后制备出正极浆料，然后将正极浆料涂于铝层厚度为1. 8 μ m、塑料厚度为25 μ m的镀铝聚苯乙烯塑料上，涂敷厚度为0. 16mm，在100°C真空烘箱中进行干燥后得到正极极片。负极制备采用石墨材料作为负极材料，与PVDF和VGCF混合后制备出负极材料， 然后将负极浆料涂于铜层厚度为1. 5 μ m、塑料厚度为20 μ m的镀铜聚苯乙烯塑料上，涂敷厚度为0. 14mm，在120°C真空烘箱中进行干燥后得到负极极片。将上述正极极片、负极极片以及PE隔膜按照图3的方式进行层叠，通过铝塑膜进行包装后，在手套箱中注入适量电解液lMLiPF6+EC:DMC (1:1)。对铝塑膜进行热压封装， 得柔软型锂离子电池。电池的主要参数如下
LiCoO2 =PVDF :Super-P=90 :6 :4 (重量比) 石墨=PVDF :VGCF=88 :8 :4 (重量比) 正极厚度0. 18mm 负极厚度0. 16mm 隔膜厚度0. 025mm
电池厚度0. 68mm (包括两层铝塑膜厚度) 电池电压3. 7V。
权利要求
1.一种柔软型集流体，包括正极集流体和负极集流体；其特征在于正极集流体包括塑料层和镀铝层两个部分，负极集流体包括塑料层和镀铜层两个部分。
2.根据权利要求1所述的一种柔软型集流体，其特征在于所述正极集流体和负极集流体的塑料层是聚氯乙烯塑料(PVC)、聚乙烯塑料(PE)、聚丙烯塑料(PP)和聚苯乙烯塑料 (PS)中的一种；所述塑料层厚度为5. (Γ30. O μ m。
3.根据权利要求1所述的一种柔软型集流体，其特征在于所述正极集流体中的镀铝层的厚度为0. Γιο. Ομ ο
4.根据权利要求1所述的一种柔软型集流体，其特征在于所述负极集流体中的镀铜层的厚度为0. 2^8. Oym0
5.一种用柔软型集流体制作的锂离子电池，其特征在于制造方法如下1)首先制备正极将重量比为85、5wt.%的LiMn2O4材料、重量比为3 7wt. %的PVDF和重量比为2飞wt. %的乙炔黑溶于N-甲基吡咯烷酮中，制备出正极浆料；将正极浆料涂于铝层厚度为0. Γ10. 0 μ m、塑料厚度为5. (Γ30. 0 μ m的镀铝塑料上，涂敷厚度为0. 08、. 20mm, 在8(T120°C真空烘箱中进行干燥后得到正极极片；2)制备负极将重量比为87、3衬.%的石墨材料、重量比为5、衬.%的PVDF和重量比为2、衬.%%的VGCF溶于N-甲基吡咯烷酮中，制备出负极浆料；将负极浆料涂于铜层厚度为0. 2^8. 0 μ m、塑料厚度为5. (Γ30. 0 μ m的镀铜塑料上，涂敷厚度为0. 06、. 15mm,在 8(T120°C真空烘箱中进行干燥后得到负极极片；3)依次将正极极片、PP或者PE隔膜、负极极片进行层叠，通过铝塑膜进行包装后，在手套箱中注入适量电解液lMLiPF6+EC =DMC (1 1)；对铝塑膜进行热压封装，得柔软型锂离子电池。
全文摘要
本发明涉及一种柔软型集流体及用柔软型集流体制作的锂离子电池，其特征在于制造方法如下，首先制备正极将正极浆料涂于铝层厚度为0.1~10.0μm、塑料厚度为5.0~30.0μm的镀铝塑料上，涂敷厚度为0.08~0.20mm，在80~120oC真空烘箱中进行干燥后得到正极极片；制备负极将负极浆料涂于铜层厚度为0.2~8.0μm、塑料厚度为5.0~30.0μm的镀铜塑料上，涂敷厚度为0.06~0.15mm，在80~120oC真空烘箱中进行干燥后得到负极极片；依次将正极极片、PP或者PE隔膜、负极极片进行层叠，通过铝塑膜进行包装后，在手套箱中注入适量电解液1MLiPF6+ECDMC(11)；对铝塑膜进行热压封装，得柔软型锂离子电池。其有效地提高了电池单体的质量能量密度。降低了电池单体的成本；具有价格便宜的优点，由于其制备的锂离子电池形状可以任意化、超薄化，且质量能量密度高。
文档编号H01M4/66GK102290578SQ201110222210
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月4日 优先权日2011年8月4日
发明者姜涛, 安宇鹏, 张克金, 王丹, 王金兴, 荣常如, 许德超, 魏晓川 申请人:中国第一汽车股份有限公司