专利名称：一种用于二次锂电池的电芯和制备方法
技术领域：
本发明涉及一种二次锂电池的电极和加工工艺，特别是涉及一种二次锂电池 用的电芯和制备方法。技术背景通常所说的二次锂电池的电芯，都是由正极、隔膜和负极组合在一起组成的c 目前二次锂电池的正/负电极是片状结构，都通过涂布工艺加工而成的，由于极 片受到涂布工艺的限制，正极或负极材料不能涂得太厚，从而造成二次锂电池的 能量密度不高，以及二次锂电池的形状也只能是圆形或者是方形的，不能按照人 们的要求做成各种形状；因此人们不得不在每一个用二次锂电池的电器上，专门 设计一个位置来组装电池,给人们带来非常多的不便。为了解决这个问题，已有 诸多的文章做过介绍，例如发明名称为"一种用于高功率无水电解质电池的正 负极片"，该申请中记载了该正负极片包括基片和涂层，其中在基片上涂敷一 层正或负极活性材料涂层，在所述的正或负极活性材料涂层上制有凹凸的花纹。 采用正或负极活性材料涂层上制有凹凸的花纹，就是为了加大面积来提高二次锂 电池的能量密度。但是仍然未能切底解决极片的能量密度问题，仍然受到涂布工 艺的限制。本发明采取的工艺，切底打破了现成涂布工艺的局限性。发明内容本发明的目的在于克服上述已有的二次锂电池的极片受涂敷加工工艺的限 制，而不能将电池极片涂敷得层厚，造成电池能量密度低的缺陷；以及以往的制 作电池电极工艺并不能将电池极片做成各种各样形状，特别是不可能制成异形电 池电极，使得电池形状也受到限制，满足不了工业需要的缺陷；从而提供一种采 取震动，挤压成形工艺，制得的不同形状和不同厚度的电池的极片或电池的极块 和制备方法；该方法可以按电池形状设计要求的形状或厚薄加工，因此可以制成 异形电池电极，电池的能量密可以大大地得以提高，同时还减少了制造成本。本发明的目的是这样实现的-本发明提供的二次锂电池用电芯的制备方法，包括以下步骤-1) .首先制作用于二次锂电池中的电极(正/负极片或者电极块)形状所需 要的模具；2) .配制用于二次锂电池中的电极混合材料，以重量百分数计算，按照以下 配方称料a. 30-97.9%正/负极活性材料； b. 1-40%溶剂；c. 1-10%粘接剂； d.余量为导电剂；将其混合均匀,并搅拌均匀备用；3) .按照二次锂电池的形状设计制作好正/负极所需相应的集流体，再将步 骤2)混合好的电极混合材料与制好的正/负极集流体一起放在模具中，通过挤压工艺将电极混合材料均匀压制在正/负极集流体的一表面上，或者均匀压制在 正/负极集流体的两表面上，或者均匀压制在正/负极集流体的四周，形成带有内衬层或同时具有内外衬层的二次锂电池的电极毛坯；4) .将经过步骤3)压实处理后的电极毛坯从模具中脱出，进行加热烘干处 理，加热烘干温度根据所用的溶剂及粘接剂特性决定，烘干处理的作用一方面除 去溶剂，同时又活化粘接剂，得到由正/负极集流体与电极混合材料组成的、任 意设计的形状和厚度的二次锂电池的正/负电极；5) 最后在步骤4)制作好的正/负电极上的正极混合材料外或负极混合材料 外包敷上隔膜，将正极、负极及隔膜组合在一起形成二次锂电池的电极芯。在上述的技术方案中，所述的正/负极集流体为铝/铜箔或铝/铜网，穿孔铝/ 铜箔或者铝或铜制成的杆或者异形壳体；在上述的技术方案中，还包括将步骤3)装好电极材料的模具放在压力机械中，对电极材料施加所需压力，进一步对电极材料做压实处理，使其更加致密。在上述的技术方案中，所述的模具形状包括C形、E形或蜂窝状块的或者人们需要的各种形状，其模具形状根据所需电池的外形决定的。在上述的技术方案中，所述的正极活性材料包括锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴 铝酸锂、镍钴锰酸锂或钒酸锂、镍钴铝酸锂。所述的负极活性材料包括中间相碳微球、石墨、活性碳、碳纤维、硅碳合 金、钛酸锂或碳纳米管。在上述的技术方案中，所述的溶剂包括去离子水、N-甲基吡咯烷酮、 N-甲基乙酰胺或N-甲基甲酰胺。
在上述的技术方案中，所述的粘接剂包括聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯、 丁苯乳胶、聚氟乙烯、聚噻吩或聚吡咯。在上述的技术方案中，所述的导电剂包括碳黒、碳l-5微米球、碳纳米管、i-io微米铜球或碳纳米粉。在上述的技术方案中，步骤4)中所述的进行加热烘干，是将从模具中脱出 的成型电极材料放入真空干燥箱中，按照设定好的工艺参数红外线加热或者加微 波加热。应用上述本发明提供制作用于二次锂电池电芯的方法，制作的用于二次锂电 池的电芯，包括正极、负极和隔膜；其特征在于，所述的正/负极为在正/负极的集流体上，通过挤压工艺将电极混合材料均匀压制在正/负极集流体的一表面 上，或者均匀压制在正/负极集流体的两表面上，或者均匀压制在正/负极集流体 的四周，或者均匀压制在负极集流体的内壁上，形成带有内衬层或同时具有内外衬层的二次锂电池的电极；所述的正/负极电极复合材料，以重量百分数计算，按照以下配方称料 a. 30-97.9%正/负极活性材料； b. 1-40%溶剂；c. 1-10%粘接剂； d.余量为导电剂。在上述的技术方案中，通过取一半所述的电极混合材料，放入制好的模具中， 再将带有"刀把"形的片状正/负极集流体，放在模具中的该电极混合材料上， 然后把余下的电极混合材料倒入模具中，覆盖在正/负极集流体上表面，并将"刀把"露在外面，该集流体下端埋在正/负极材料的中间；对装好料的模具进行震 动和压实，使其密实，制得带有"刀把"形的片状正/负电极；所加入模具中的 电极混合材料量由正/负极片或者电极块设计要求决定。在上述的技术方案中，所述的集流体为均匀开有小孔的铝/铜箔，或用铝/ 铜网，或者用铝或铜制成的杆或者异形壳体。在上述的技术方案中，用铝或铜制成的杆或者异形壳体，通过挤压工艺将电 极混合材料均勾压制在正/负极集流体的一表面上，或者均匀压制在正/负极集流 体的两表面上，或者均匀压制在正/负极集流体的四周，在正负极间通过隔膜隔 离，形成带有内衬层或同时具有内外衬层的二次锂电池的电极；在上述的技术方案中，所述的异形壳体包括C形、E形、动物外形、花的形 状或蜂窝状块，其模具形状根据所需电池的外形决定的。
在上述的技术方案中，所述的负极集流体为铜箔，该负极集流体作成一方形 外壳，通过挤压成形工艺将一层所述的负极活性材料压制在所述的负极集流体作 成的方形外壳内壁上，形成"凹"字型负极片，所述的带把包有隔膜的正极块插 入由负极材料制成"凹"字型负极片的缺口内(如图3和4所示)。反之可以将 正极材料制成"凹"字型状，把包有隔膜的负极材料制成圆形或是方形的块，插 入由正极材料制成"凹"字型内，组成二次锂电池的电芯。在上述的技术方案中，所述的负极制成蜂窝状块，其中蜂窝块中的眼是圆形 或是方形的，在该蜂窝状块的眼与眼之间开小孔8，在该小孔8中插入与之相配 的圆形或是方形铜杆的负极集流体1;所述的正极集流体3铝杆是圆杆或是方杆， 在该正极集流体3中间部分外表面上设有一层正极混合材料4,形成铝杆在中间 的圆形或是方形杆的正极，在该正极外包有隔膜，插入由负极材料制成蜂窝状块 的眼内，正极块与负极材料制成蜂窝状块的眼的内径尺寸相匹配；反之将正极材 料制成蜂窝状块，包有隔膜的负极材料制成的圆形或是方形的杆，插入由正极材 料制成蜂窝状块的眼内；形成二次锂电池电芯的外形可按照人们的需要的确定。在上述的技术方案中，所述的负极集流体为铜箔做的方形外壳，如"凹"字 型，通过挤压工艺将负极材料均匀压制到"凹"字型外壳的内壁里，形成"凹" 字内壁均匀设置一层电池负极层，在负极层中间形成正极空腔；将正极材料与所 述的集流体铝杆压制在一起，形成铝杆在中间的方形的正极，并且铝杆在方形正 极的中间一端突出于正极材料块， 一端埋在正极材料片内(如图5和6所示)。 将方形正极块包有一层隔膜,将其插入正极空腔中，做成一个方形壳电池的电芯； 反之可以将正极材料制成方形外壳，负极材料制成圆形或是方形的块，在负极块 的外面包有一层隔膜,插入由正极材料制成方形外壳内，做成一个方形壳电池的 电芯。在上述的技术方案中，所述的负极集流体为铜箔做的半球形外壳，通过挤压 工艺将负极材料均匀压制到半球形外壳的内壁里，形成半球形内壁均匀设置一层 负极材料，将两个一样的半球形外壳合在一起,在负极层中间形成了有一正极空 腔的电池负极壳；将正极材料与所述的正极集流体铝杆压制在一起，形成带棒的 球形正极，正极集流体铝杆一端在正极材料中间，并且突出正极材料片，另一端 埋在球形正极材料内(如图7和8所示)将包有隔膜的正极球插入到电池负极壳 内的正极空腔中，形成一个球形壳电池的电芯。反之可以将正极材料制成半球形 外壳，负极材料制成带棒的球形，将包有隔膜的负极插入由正极材料制成半球形 外壳的正极空腔内，形成一个球形壳电池的电芯。在上述的技术方案中，所述的集流体外壳形状可以是半球形、半环形之类的 人们需要的形状，将带有极耳的正极做成与负极匹配的形状并包上隔膜放入两负 极壳合在一起所形成的空腔内，这样就做成了按人们的需要的各种形状的壳形电 池的电芯。本发明与已有技术相比具有以下效果本发明的制备二次锂电池的正/负极片或者电极块具有目前通过涂布工艺做成正/负极片,只能做成方形或者圆形电池使用.而不能 做特殊形状的，例如C形、E形等异形，本发明提供的制备方法就解决了这个行 业难题。本发明的制备二次锂电池的正/负极片或者电极块的方法，实现了按设 计要求做出二次锂电池的正/负极片或者电极块加上隔膜，并由此组合成电芯，因 此也可以制出各种形状的电池。现有工艺要通过涂布，极片厚度就受到限制，还有采用将正/负极片折叠方式 或者巻绕方式，来增加极片厚度，但是这同时带来极片间空隙较多，因此能量密 度低，而本发明提供的制备方法通过压实，使电极材料达到所需密度和厚度，而使 电池能量密度得以提高。现工艺复杂,成本高，本发明提供的制备方法不通过涂布，效率大大地提高 了，同时同样容量的电池用隔膜量小，制造成本低。利用现有的涂布工艺制做正/负极片的方法，最少溶剂含量为40%以上，而本发明提供的制备方法在成形时所用溶剂最多才40%，减少了溶剂用量，因此成本也得到大大地降低。
图1本发明的负极极片剖面示意2本发明的正极极片剖面示意3是图4 "凹"字形负极俯视4本发明的"凹"字形负极剖面示意5是本发明与图4的负极相对应的正极剖面示意6是本发明另一种负极结构实施例的剖面示意7是与图6相对应的正极结构实施例的示意8本发明又一种正极结构实施例的剖面示意图
图9是与图8相对应的负极结构实施例的剖面示意io本发明又一种正极结构实施例的剖面示意11是与图10相对应的负极结构实施例的剖面示意面说明I- 正极集流体 2-正极的电极复合材料 3-负极集流体 3-负极的电极复合材料 5-正极空腔 6-集流体穿出孔 7-负极腔 8-小孔9-正极 10-负极II- 隔膜 12-目艮具体实施方式
下面结合制备方法和附图对本发明进行详细地说明 实施例1参考图1,制作一用于二次锂电池的电芯，包括正极、负极和隔膜；所述的正/负极为在正/负极的集流体上，通过挤压工艺将电极混合材料均匀压制在正 /负极集流体的一表面上，或者均匀压制在正/负极集流体的两表面上，形成带有内衬层或同时具有内外衬层的二次锂电池的电芯，该电芯的具体制备步骤如下1) .首先制作一模具，该模具为一方形盒子；2) .配制用于二次锂电池中的正极混合材料，以重量百分数计算，按照以下 配方称料a. 正极活性材料锰酸锂取60%;b. 溶剂采用N-甲基吡咯烷酮，其用量为16%;c. 粘接剂采用聚偏氟乙烯，其用量为5%;d.余量为导电剂，导电剂为碳黒，将上述各料混合均匀，并搅拌均匀即可制 得正极复合材料。该二次锂电池的负极电极复合材料，以重量百分数计算，按照以下配方称料:a. 负极活性材料中间相炭微球取50%;b. 溶剂采用去离子水，其用量为20%;C.粘接剂采用丁苯乳胶，其用量为5%;d.余量为导电剂，导电剂为碳黒，将上述各料混合均匀，并搅拌均匀即可制 得负极混合材料；3).按照二次锂电池的形状，设计一带有"刀把"形的片状正极集流体1 和负极集流体3，该正/负极集流体为铝/铜箔，并在铝/铜箔上均匀开有小孔， 或用铝/铜网制成；先将步骤2)混合好的正电极混合材料2，和负电极混合材料 4的一半量分别放在2个模具中，然后在该电极混合材料上，分别放置相对应的 正/负极集流体，再分别把余下的另一半量的正/负电极复合材料倒在入相对应的 正/负极集流体上，覆盖在正/负极集流体上表面，并将"刀把"露在外面，该集 流体的下端埋在电极混合材料中，即集流体的长度小于所制成的正/负电极长度； 对装好料的模具进行震动和压实，使其密实，在带有"刀把"形的片状正/负极 集流体两表面形成2毫米厚的衬层，形成了同时具有内外衬层的二次锂电池的电 极毛坯；还可以将正/负极集流体的一个表面上，通过挤压工艺将电极混合材料均匀 压制在其上。4).将经过步骤3)压实处理后的电极毛坯从模具中脱出，进行加热烘干处 理，加热烘干温度为80-150摄氏度，烘干处理的作用一方面除去溶剂，同时又 活化粘接剂，得到任意设计的形状和厚度的二次锂电池的正/负电极(参考图1)。将上述做好的正或者负电极外面包敷上隔膜，一正一负相间排列即组成二次 锂电池的电芯。实施例2参考图3和4，制作一个方形电池的负极壳，该负极集流体3为0.2毫米厚 的铜板，该负极集流体3作成一边长为30毫米的方形外壳，该方形外壳是中空 的，成一边长为18. 6毫米的正极空腔；通过挤压成形工艺将一层厚度为6毫米 负极混合材料，压制在负极集流体作成的方形外壳的内壁上，形成带有内衬"凹" 字型壳体的负极IO (如图3所示)。参考图5，制作一个方形电池的正极，其中正极集流体l采用圆形或是方形 的铜杆，在正极集流体1的四周压制上一层正极复合材料，形成边长为18毫米的 方形，并在正极复合材料外包有一层40微米厚的隔膜，制成一块带把的块状正 极9，该正极9插入由负极材料制成"凹"字型的正极空腔5内(如图4所示)， 制得一正方形电池所用的电芯。反之可以将正极材料制成凹状，负极材料制成圆 形或是方形的杆,其外面包有隔膜，将其插入由正极材料制成"凹"字型的负极 腔内，组成二次锂电池的电芯。
还可以有另一种实施例，所述的正极由铝材作成两个壳体，该两个壳体组合 在一起形成"凹"字型的正极集流体3，先将正极混合材料4通过挤压成形工艺 压制在"凹"字型的正极集流体3内壁面上，再把两个"凹"字型的壳合在一起， 其中间为负极空腔7，并在"凹"字型的一个上端中心开一集流体穿出孔6 (如 图6所示)。所述的负极由i根"n"形的铜杆做成的负极集流体1，将负极混合材料2 压制在该负极集流体i的四周，形成i块""n字形的负极块，其中负极块中的负极集流体1的一端突出于负极块，另一端负极块中的负极一端埋在负极混合 材料内(如图7所示)，在负极混合材料外包敷一层隔膜，再将该负极块插入由负极空腔7内，制成"n"形壳电池的电芯。反之可以将负极材料作成"凹"字 型负极壳，正极材料制成2块"n"形的，将包有隔膜的正极块插入正极空腔 内，制成"n"形壳电池的电芯。本实施例中的负极电极复合材料，以重量百分数计算，按照以下配方称料a. 负极活性材料天然石墨取50%;b. 溶剂例如采用去离子水，其用量为13%;c. 粘接剂例如采用聚四氟乙烯分散液，其用量为6%;d.余量为导电剂，导电剂为碳黒，将上述各料搅拌混合均匀即可制得负极 混合材料。本实施例中的正极电极复合材料，以重量百分数计算，按照以下配方称料a. 正极活性材料磷酸铁锂取50%;b. 溶剂例如采用N-甲基吡咯烷酮，其用量为18%;c. 粘接剂例如采用聚偏氟乙烯，其用量为7%;d.余量为导电剂，导电剂为碳黒，将上述各料搅拌混合均匀即可制得正极 混合材料。实施例3参考图8，本实施例是制作一个球形电池用的电芯，负极集流体1为0.1毫 米厚的铜壳做2个半径为8毫米的半球形外壳，通过挤压工艺将负材料均匀压制 到半球形外壳的内壁里，形成半球形内壁均匀挤压了一层厚度为2毫米厚的负极混合材料，将2个半球形外壳对接在一起形成中间半径为5. 9毫米的正极空腔的 结构(如图8所示)。将正极混合材料与所述的正极集流体，正极集流体3为半径为0. 8毫米的铝 杆压制在一起，形成带棒的半径为5.5毫米的球形正极，正极集流体3的铝杆上 端突出正极材料，下端埋在正极复合材料内，并在正极混合材料外包有32微米 的隔膜(如图9所示)，并将包有隔膜的这一端埋在球状负极材料的中间正极空 腔内7内，形成二次锂电池的电芯。反之可以将正极材料制成半球形外壳，负极 材料制成带棒的球状，其上包有隔膜,插入由正极材料制成半球形外壳的负极空 腔内，组成二次锂电池的电芯。本实施例中的电极复合材料，以重量百分数计算，按照以下配方称料a.正极活性材料镍钴铝酸锂取60%;b. 溶剂采用N-甲基甲酰胺，其用量为20%;c. 粘接剂采用聚氟乙烯，其用量为8%;d.余量为导电剂，导电剂为碳纳米粉，将上述各料搅拌混合均匀即可制得 正极混合材料。负电极混合材料以重量百分数计算，按照以下配方称料 a.负极活性材料为活性碳纤维取56%; b.溶剂采用N-甲基砒咯烷酮，其用量为20%;C.粘接剂采用聚偏氟乙烯，其用量为8%;d.余量为导电剂，导电剂为碳黒，将上述各料搅拌混合均匀即可制得负极 混合材料。实施例4参考图IO，本实施例是制作一个柱形电池用的电芯，内半径为10毫米，外 半径为30毫米，该电芯的负极10的负极集流体1为一铜杆，该铜杆为一直径为 0.2毫米的圆杆，或者边长为0.2毫米的方杆(图ll所示)，和通过挤压将负极 复合材料2压制在该负极集流体1中部的四周组成，其负极复合材料2的厚度根 据所设计的柱形电池的能量要求来定，在本实施例中对于铜杆的集流体外表面 上，所挤压的负极混合材料2的外径为O 3. 9 mm。将正极制成蜂窝状块，正极块高度l 0. 5 mm;其中蜂窝中的眼12可以是 内径。4mm圆形，或边长4mm的方形，该眼即为负极腔7 (图10所示)；在该蜂窝状块的眼与眼之间开小孔8，在该小孔8中插入与之相配的圆形或是方形 铜杆的负极集流体l，组成本发明的电芯。或者通过挤压工艺将正极材料与所述的集流体①0 . 5 mm铝杆压制在一 起，形成铝杆在中间的①3.9mm圆形杆的正极，在该正极外包有隔膜，插入 由负极材料制成蜂窝状块的眼①4 mm内，正极杆与负极材料制成蜂窝状块的眼 的内径尺寸相匹配；反之可以将正极材料制成蜂窝状块，负极材料制成圆形或是 方形的杆，插入由正极材料制成蜂窝状块的眼内，组成二次锂电池的电芯。本实施例中的正极的电极复合材料，以重量百分数计算，按照以下配方称料a.正极活性材料钒酸锂取60%;b. 溶剂采用N-甲基甲酰胺，其用量为20%;c. 粘接剂采用聚氟乙烯，其用量为8%;d.余量为导电剂，导电剂为碳黒，将上述各料搅拌混合均匀即可制得正极 混合材料。本实施例中的负极的电极复合材料以重量百分数计算，按照以下配方称料 a.负极活性材料为活性碳取56%;b, 溶剂采用去离子水，其用量为20%;c. 粘接剂采用聚四氟乙烯乳液，其用量为8%;d.余量为导电剂，导电剂为碳黒，将上述各料搅拌混合均匀即可制得负极 混合材料。实施例5制作正极片，其中正极集流体3为0. lmm厚度的铝片，并在其上开有边 长为O. 3mm的正方形的小孔8，孔隙率为2 5%;在该正极集流体3上压制一 层厚度为2 mm的正极材料层4,即单面的；制作负片，其中负极集流体为0.05mm厚度的铜片，并在其上开有边长为 0 . 2mm的正方形方孔，孔隙率为40%;在该负极集流体1上压制一层厚度为2 .4 mm的负极材料层2,即双面的；在正/负极外包敷上隔膜，然后正/负极叠在一 起组成的二次锂电池电芯。本实施例中的电极复合材料，以重量百分数计算，按照以下配方称料a.正极活性材料钴酸锂取55%;b. 溶剂采用N-甲基甲酰胺，其用量为20%;c. 粘接剂采用聚氟乙烯，其用量为5%; d.余量为导电剂，导电剂为碳黒，将上述各料搅拌混合均匀即可制得正极 混合材料。负电极复合材料以重量百分数计算，按照以下配方称料 a.负极活性材料为碳纳米粉取56%;b. 溶剂采用去离子水，其用量为20%;c. 粘接剂采用聚四氟乙烯乳液，其用量为6%;d.余量为导电剂，导电剂为碳黒，将上述各料搅拌混合均匀即可制得负极 混合材料。在上述实施例中所用的铜或铝箔做的集流体，其铜或铝箔上都均匀开有小孔 8，例如小孔8的直径为0. 2mm，其排列方式可以阵列式、或围绕集流体的形状 一排一排地开孔(如图10所示)，或任意几何形状地排列；也可以按照通常的方 式设置。其中上述用铜或铝箔做集流体的实施例中，均可以用铜网或铝网来代 替，，这里就不一一举例说明了，因为用铜网或铝网就不用再开小孔了，节省工 序和时间。
权利要求
1. 一种制备用于二次锂电池电芯的方法，包括以下步骤1). 首先制作用于二次锂电池中的电极形状所需要的模具；2). 配制用于二次锂电池中的电极复合材料，以重量百分数计算，按照以下配方称料a. 30-97.9％正/负极活性材料；1-40％溶剂；b. 1-10％粘接剂；c. 余量为导电剂；将其混合均匀，并搅拌均匀备用；3). 按照二次锂电池的形状设计制作好正/负极所需的集流体，再将步骤2)混合好的电极复合材料与制好的正/负极集流体一起放在模具中，通过挤压工艺将电极混合材料均匀压制在正/负极集流体的一表面上，或者均匀压制在正/负极集流体的两表面上，或者均匀压制在正/负极集流体的四周，形成带有内衬层或同时具有内外衬层的二次锂电池的电极毛坯；4). 将经过步骤3)压实处理后的电极毛坯从模具中脱出，进行加热烘干处理，加热烘干温度根据所用的溶剂及粘接剂特性决定，得到任意设计的形状和厚度的二次锂电池的正/负电极；5)最后在正电极混合材料外或负电极混合材料外包敷上隔膜，将正电极与负电极及隔膜组合在一起形成二次锂电池的电芯。
2. 按权利要求1所述的制备用于二次锂电池电芯的方法，其特征在于，所 述的正极活性材料包括锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂或钒酸锂；所述的负极活性材料包括中间相碳微球、石墨、活性碳、碳纤维、硅碳合 金、钛酸锂或碳纳米管。
3. 按权利要求1所述的制备用于二次锂电池电芯的方法，其特征在于，所 述的溶剂包括去离子水、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基乙酰胺或N-甲基甲酰胺。
4. 按权利要求1所述的制备用于二次锂电池电芯的方法，其特征在于，所 述的粘接剂包括聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯、丁苯乳胶、聚氟乙烯、聚噻吩 或聚吡咯。
5. 按权利要求1所述的制备用于二次锂电池电芯的方法，其特征在于，所 述的导电剂包括碳黒、直径为1-5微米碳球、碳纳米管、直径为1-10微米铜球或碳纳米粉。
6. —种用于二次锂电池的电芯，包括正极(9)、负极(10)和隔膜(11); 其特征在于，所述的正极(9)为在正极集流体(3)上，通过挤压工艺将正极的电极混合材料均匀压制在正极集流体(3)的一个表面上，或者均匀压制在正极集 流体(3)的上下表面上，或者均匀压制在正极集流体(3)的四周，或者均匀压 制在正极集流体(3)的内壁上，形成正极混合材料内衬层或同时具有正极混合 材料的内外衬层；所述的负极(10)为在负极集流体(1)上，通过挤压工艺将 负极的电极混合材料均匀压制在负极集流体(1)的一个表面上，或者均匀压制 在负极集流体(1)的上下表面上，或者均匀压制在负极集流体(1)的四周，或 者均匀压制在负极集流体(1)的内壁上，形成负极混合材料内衬层或同时具有 负极混合材料的内外衬层；在正极(9)或负极(10)外的电极混合材料上包敷 上隔膜(11)，将正极(9)与负极(10)及隔膜(11)组合在一起形成二次锂电 池的电芯；所述的正/负极电极复合材料，以重量百分数计算，按照以下配方称料 a. 30-97.9%正/负极活性材料； b. 1-40%溶剂；c. 1-10%粘接剂； d.余量为导电剂。
7. 按权利要求6所述的用于二次锂电池的电芯，其特征在于，所述的集流 体为均匀开有小孔的铝箔或铜箔，或用铝/铜网，或者用铝或铜制成的杆或者异 形壳体，所述的异形壳体或杆包括C形、E形、n"形、球形、杆、片、任意几 何形状、蜂窝状、异形的杆或者异形壳体。
8. 按权利要求6所述的用于二次锂电池的电芯，其特征在于，所述的负极 集流体为铜箔，该负极集流体作成一方形外壳，通过挤压成形工艺将一层所述的 负极混合材料压制在所述的负极集流体作成的方形外壳内壁上，形成"凹"字型 负极壳，所述的带把包有隔膜的正极块插入由负极材料制成"凹"字型负极壳的 缺口内，组成二次锂电池的电芯;反之可以将正极材料制成"凹"字型状，把包有 隔膜的负极材料制成圆形或是方形的块，插入由正极材料制成"凹"字型内，组 成二次锂电池的电芯。
9. 按权利要求6所述的用于二次锂电池的电芯，其特征在于，所述的负极 制成蜂窝状块，其中蜂窝块中的眼是圆形或是方形的，在该蜂窝状块的眼与眼之 间开小孔(8)，在该小孔(8)中插入与之相配的圆形或是方形铜杆的负极集流 体(1);所述的正极集流体(3)铝杆是圆杆或是方杆，在该正极集流体(3)中间部分外表面上设有一层正极复合材料(4)，形成铝杆在中间的圆形或是方形杆 的正极，在该正极外包有隔膜，插入由负极材料制成蜂窝状块的眼内，正极块与 负极材料制成蜂窝状块的眼的内径尺寸相匹配；或者将正极材料制成蜂窝状块， 包有隔膜的负极材料制成的圆形或是方形的杆，插入由正极材料制成蜂窝状块的 眼内。
10. 按权利要求6所述的用于二次锂电池的电芯，其特征在于，所述的负极 集流体为铜箔做的半球形外壳，在该半球形外壳内壁表面设置一层负极混合材 料，将两个一样的半球形外壳合在一起，中间形成一正极空腔(7)的负极球壳； 铝杆制作的正极集流体(3)的一端包敷一球形正极混合材料，正极集流体另一 端埋在正极材料混合材料的中间，隔膜包敷在正极球外，形成带棒的球形正极， 该球形正极插入到电池负极壳内的正极空腔中，形成一个球形二次锂电池的电 芯；或者将正极混合材料制成半球形外壳，负极复合材料制成带棒的球形，将包 有隔膜的负极插入由正极复合材料制成半球形外壳的正极空腔内，形成一个球形 二次锂电池的电芯。
11. 按权利要求6所述的用于二次锂电池的电芯，其特征在于，所述的正极 由铝材作成两个"凹"字型的正极铝壳，而形成的正极集流体(3),正极混合材 料(4)通过挤压成形工艺压制在"凹"字型的正极集流体(3)内壁面上，将两 个"凹"字型的的合在一起，其中间为负极空腔(7)，并在"凹"字型的一个上 端中心开一集流体穿出孔(6);所述的负极(io)由i根"n"形的铜杆做成的负极集流体(1)，负极混合材料(2)压制在该负极集流体(i)的四周，形成一块状的"n"形的负极(10)，该负极(10)中的负极集流体(1)的一端突出该负极，负极集流体(1) 的另一端埋在负极混合材料(2)内，在负极混合材料(2)外包敷一层隔膜(11)， 再将该负极插入由负极空腔(7)内，制成"n"形壳电池的电芯；或者将负极(io)由负极混合材料作成"凹"字型壳体，所述的正极混合材料制成二个"n" 形的块状正极(9)，将包有隔膜(ii)的正极(9)插入正极空腔内，制成"n" 形壳电池的电芯。
全文摘要
本发明涉及二次锂电池的电芯和制备方法，该制备方法包括配用于二次锂电池中的电极混合材料，以重量百分数计算称料a.30-97.9％正/负极活性材料；b.1-40％溶剂；c.1-10％粘接剂；d.余量为导电剂；将其混合均匀；将制作好正/负极所需的集流体，和正/负极的电极复合材料一起放在模具中，通过挤压工艺将电极复合材料均匀压制在正/负极集流体的一表面上，或者均匀压制在正/负极集流体的两表面上，或者均匀压制在正/负极集流体的四周，通过加热烘干处理，得到带有内衬层或同时具有内外衬层的二次锂电池的电极。本发明的方法满足各种形状的电池所需的电极形状，制作中通过压实工艺，极片厚度和密度可以按照设计制作，从而使电池能量密度得以提高。
文档编号H01M4/48GK101399368SQ20071015229
公开日2009年4月1日 申请日期2007年9月24日 优先权日2007年9月24日
发明者董兴国 申请人:董兴国