钴酸锂软包电池是正极采用钴酸锂，外壳用铝塑包装膜封装的电池，广泛用于便携式电子产品上。由于钴酸锂软包电池的外壳采用的是铝塑膜，电池高温循环后一般膨胀率大约10%。人们对循环性能的研究较多，大部分是通过电解液添加剂，改善正极材料和改善负极材料，未见从涂层隔膜角度降低循环膨胀率的报道。本论文拟在钴酸锂软包电池上采用不同类型涂层隔膜，用于改善高温循环膨胀率，同时电池保持较好的安全和电化学性能。

 

1实验

 

1.1电池制备

 

电池A制备：采用正极钴酸锂，负极人造石墨，隔膜1(常用类型的隔膜)，电解液以及其他原材料，制作容量为480mAh的562528软包电池。

 

电池B制备：采用隔膜2，其他同电池A，制作容量为480mAh的562528软包电池。

 

电池C制备：采用隔膜3，其他同电池A，制作容量为480mAh的562528软包电池。

 

电池D制备：采用隔膜4，其他同电池A，制作容量为480mAh的562528软包电池。

 

电池E制备：采用隔膜5，其他同电池A，制作容量为480mAh的562528软包电池。

 

电池F制备：采用隔膜6，其他同电池A，制作容量为480mAh的562528软包电池。

 

表1列出了各种电池的制备对比情况。

 

1.2循环测试

 

采用新威充放电柜，在45下，将电芯以0.8C充电到4.4V，

 

截至电流0.05C，休眠10分钟，1C放电到3V，休眠10分钟，按如此过程循环规定的次数，测量循环前后的电池厚度。

 

2结果与讨论

 

2.1电池的测试数据

 

表2汇总了各电池的测试数据。

 

2.2电池A和B的数据分析

 

电池A采用常用的7+2+2隔膜，7+2+2代表7m基膜的一面涂布2m陶瓷层然后再在同一面涂布2m的PVDF胶层，该隔膜是采用水溶剂进行涂布的，电池A的45下300次循环后厚度膨胀率9.2%。

 

电池B的1+7+2+1隔膜代表7m基膜的一面涂布2m陶瓷层，然后再在隔膜的两面各涂1m的PVDF胶层，该隔膜是采用水溶剂进行涂布的。和电池A相比，电池B采用水系双面涂PVDF胶隔膜，提升隔膜胶层和极片之间的黏附力，从而降低电池循环膨胀率到7.3%。电池A和B的交流内阻以及1C放电容量保持率基本相当。

 

2.3电池C和D的数据分析

 

电池C的7+2+0.5隔膜代表7m基膜的一面涂布2m陶瓷层然后再在同一面涂布1m的PMMA胶层，该隔膜是采用水溶剂进行涂布的，电池C的45下300次循环后厚度膨胀率9.1%，和电池A的相当。

 

电池D的0.5+7+2+0.5隔膜代表7m基膜的一面涂布2m陶瓷层然后再在隔膜的两面各涂0.5m的PMMA胶层，该隔膜是采用水溶剂进行涂布的，电池D的45下300次循环后厚度膨胀率7.5%，和电池B的相当，说明PVDF胶层和PMMA的胶层对膨胀率的作用相当。电池A，B，C和D的交流内阻以及1C放电容量保持率基本相当。

 

和电池C相比，电池D采用水系双面涂PMMA胶隔膜，提升隔膜胶层和极片之间的黏附力，从而降低电池循环膨胀率到7.5%。

 

2.4电池E和F的数据分析

 

电池E的7+2+1隔膜代表7m基膜的一面涂布2m陶瓷层然后再在同一面涂布1m的PVDF胶层，该隔膜是采用NMP溶剂进行涂布的，电池E的45下300次循环后厚度膨胀率7.4%。和电池A和C相比，电池E的45下300次循环后厚度膨胀率显著下降到7.4%，因为油性NMP溶剂涂胶的隔膜与极片的黏附力大于水系涂胶的隔膜与极片的。

 

电池F的1+7+2+1隔膜代表7m基膜的一面涂布2m陶瓷层然后再在隔膜的两面各涂1m的PVDF胶层，该隔膜是采用NMP溶剂进行涂布的，电池F的45下300次循环后厚度膨胀率6.2%。和电池B和D相比，电池F的45下300次循环后厚度膨胀率显著下降到6.2%，因为油性NMP溶剂涂胶隔膜与极片的黏附力大于水系涂胶隔膜与极片的。

 

和电池E相比，电池F采用油系双面涂PVDF胶隔膜，提升隔膜胶层和极片之间的黏附力，从而降低电池循环膨胀率到6.2%。

 

从上述分析可以得出，电池F的45下300次循环后厚度膨胀率为6.2%，是六种电池中膨胀率最低的。

 

3结论