CN104779402B - 一种新型超薄电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型超薄电池及其制备方法，其中所述新型超薄电池包括电池正极基材、电池负极基材、正极金属网、负极金属网、正极颗粒材料、负极颗粒材料、阻隔件，电池的正极耳、负极耳分别由正极金属网、负极金属网延伸而成，所述正极金属网、负极金属网分别粘接在电池正极基材、电池负极基材上，所述正极颗粒材料和负极颗粒材料分别覆盖在电池正极基材、正极金属网和电池负极基材、负极金属网上，所述电池正极基材、电池负极基材之间设置有上述的阻隔件且所述阻隔件将电池正极基材和电池负极基材相互阻隔，该种电池外表覆盖有柔性绝缘密封层。该种新型超薄电池及其制备方法具有简化生产工艺、电池生产成本低、电池容量大、应用方便等优点。

Description

一种新型超薄电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池应用领域，特别是一种新型超薄电池及其制备方法。
背景技术
随着电池技术的不断发展，人们对于电池的性能提出的更多的要求。电池的超薄化是电池一个重要的发展方向。
目前，本领域人员已经实现了电池的超薄化设计，并提出了各式各样的实现方法。然而，现有技术生产制造超薄电池还存在以下方面的缺陷，如生产工艺复杂、加工困难，电池生产耗材大、生产成本高，电池容量低、容量不足等等。
以上种种的技术缺陷严重限制了超薄电池的向前发展，成为了本领域进一步推广应用的障碍。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新的技术方案以解决现存的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种新型超薄电池及其制备方法，解决了现有薄电池生产工艺复杂、耗材多、成本高、容量低等技术缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种新型超薄电池，包括电池正极基材、电池负极基材、正极金属网、负极金属网、正极颗粒材料、负极颗粒材料、阻隔件，电池的正极耳、负极耳分别由正极金属网、负极金属网延伸而成，所述正极金属网、负极金属网分别粘接在电池正极基材、电池负极基材上，所述正极颗粒材料和负极颗粒材料分别覆盖在电池正极基材、正极金属网和电池负极基材、负极金属网上，所述电池正极基材、电池负极基材之间设置有上述的阻隔件且所述阻隔件将电池正极基材和电池负极基材相互阻隔。
作为上述技术方案的改进，所述的电池正极基材、电池负极基材上覆盖有粘接胶层，所述正极金属网、负极金属网分别粘接在电池正极基材、电池负极基材的粘接胶层上。
作为上述技术方案的进一步改进，所述粘接胶层为聚乙烯/聚乙烯/聚酰亚胺/丙烯酸/橡胶中的一种或多种混合粘接层，所述粘接胶层的厚度为1μm-5μm。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电池正极基材、电池负极基材所用的材料为聚氯乙烯塑料/聚对苯二甲酸类塑料/聚乙烯塑料/聚丙烯塑料/聚苯乙烯塑料中的一种或两种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电池正极基材、电池负极基材的厚度为3μm-30μm。
作为上述技术方案的进一步改进，所述正极金属网和负极金属网的材料为铝网/铜网/镍网中一种或两种或三种金属相互电镀而成的复合金属网，其厚度为5μm-40μm。
作为上述技术方案的进一步改进，所述正极颗粒材料为钴酸锂/锰酸锂/镍钴锰三元/磷酸铁锂中的一种或多种混合材料，所述负极颗粒材料为石墨/硅粉/硅-碳/钛酸锂的一种或多种混合混合所述正极颗粒材料和负极颗粒材料的材料涂层厚度为5μm-40μm。
作为上述技术方案的一种实施方式，所述阻隔件为一隔膜层，所述隔膜层的材料为PP/PE/无纺布的一层或多层，且表面涂覆有PVDF/Al2O3/Si O2的一种或多种材料，隔膜层的厚度为2μm-10μm。
根作为上述技术方案的另一种实施方式，所述阻隔件为一设置在电池正极基材和电池负极基材之间的固态电解液层，所述固态电解液层的厚度为2μm-10μm。
一种超薄电池的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先制备电池正极片：在塑料电池正极基材上涂覆上粘接胶层，覆盖上正极金属网，再将正极材料研磨成粉末制成正极颗粒材料后，喷溅在正极金属网的表面与间隙中，制成正极集流体；
（2）其次制备电池负极片：在塑料电池负极基材上涂覆上粘接胶层，覆盖上负极金属网，再将负极材料研磨成粉末制成负极颗粒材料后，喷溅在负极金属网的表面与间隙中，制成负极集流体；
（3）将制备完成的负极片上覆上隔膜或固态电解液层，再滴上适量电解液，合上正极片，压合后得到超薄电池。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种新型超薄电池及其制备方法，该种电池和制备方法不使用配浆工艺，简化了生产工艺流程；另外，不需要使用外包装铝塑膜对电池包装，不需要设置专门的极耳，节省了生产资料，同时可大幅度降低电池的厚度，达到超薄电池的生产，提升了电池的容量。再有，覆盖在电池外表的柔性密封覆盖层一方面可增强电池的绝缘性和可靠性，另一方面也可对电池变形，应用灵活，使用方便。该种新型超薄电池及其制备方法解决了现有薄电池生产工艺复杂、耗材多、成本高、容量低等技术缺陷。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发的结构示意图；
图2是本发明的装配流程示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合，参照图1、图2。
一种新型超薄电池，包括电池正极基材1、电池负极基材5、正极金属网2、负极金属网4、正极颗粒材料、负极颗粒材料、阻隔件3，电池的正极耳、负极耳分别由正极金属网2、负极金属网4延伸而成，所述正极金属网2、负极金属网4分别粘接在电池正极基材1、电池负极基材5上，所述正极颗粒材料和负极颗粒材料分别覆盖在电池正极基材1、正极金属网2和电池负极基材5、负极金属网4上，所述电池正极基材1、电池负极基材5之间设置有上述的阻隔件3且所述阻隔件3将电池正极基材1和电池负极基材5相互阻隔，该种电池外表覆盖有柔性绝缘密封层。
优选地，所述的电池正极基材1、电池负极基材5上覆盖有粘接胶层，所述正极金属网2、负极金属网4分别粘接在电池正极基材1、电池负极基材5的粘接胶层上。
优选地，所述粘接胶层为聚乙烯/聚乙烯/聚酰亚胺/丙烯酸/橡胶中的一种或多种混合粘接层，所述粘接胶层的厚度为1μm-5μm。
优选地，所述电池正极基材1、电池负极基材5所用的材料为聚氯乙烯塑料/聚对苯二甲酸类塑料/聚乙烯塑料/聚丙烯塑料/聚苯乙烯塑料中的一种或两种。
优选地，所述电池正极基材1、电池负极基材5的厚度为3μm-30μm。
优选地，所述正极金属网2和负极金属网4的材料为铝网/铜网/镍网中一种或两种或三种金属相互电镀而成的复合金属网，其厚度为5μm-40μm。
优选地，所述正极颗粒材料为钴酸锂/锰酸锂/镍钴锰三元/磷酸铁锂中的一种或多种混合材料，所述负极颗粒材料为石墨/硅粉/硅-碳/钛酸锂的一种或多种混合混合所述正极颗粒材料和负极颗粒材料的材料涂层厚度为5μm-40μm。
优选地，所述阻隔件3为一隔膜层，所述隔膜层的材料为PP/PE/无纺布的一层或多层，且表面涂覆有PVDF/Al2O3/Si O2的一种或多种材料，隔膜层的厚度为2μm-10μm。
根优选地，所述阻隔件3为一设置在电池正极基材和电池负极基材之间的固态电解液层，所述固态电解液层的厚度为2μm-10μm。
实施例1：
正极颗粒材料采用LiCoO2，负极颗粒材料采用石墨，电池正极基材1与电池负极基材5均采用聚对苯二甲酸类塑料（PET）、隔膜采用聚丙烯PP膜，正极金属网2采用铝网，负极金属网4采用铜网，粘接剂采用橡胶。
在10μm的电池正极基材1（PET）上均匀涂覆上2μm的粘性橡胶，将12μm后的铝网裁切成图2中正极金属网形状，覆盖在电池正极基材1上，将LiCoO2研磨过筛为20μm以下颗粒后，使用喷溅方式在铝网表面与间隙中均匀喷上LiCoO2颗粒，得到正极片，正极片最终总厚度是58μm-65μm之间；
在10μm的电池负极基材5（PET）上均匀涂覆上2μm的粘性橡胶，将6μm后的铜网裁切成图2中负极金属网形状，覆盖在电池负极基材5上，将石墨研磨过筛为10μm以下颗粒后，使用喷溅方式在铜网表面与间隙中均匀喷上石墨颗粒，得到负极片，负极片最终总厚度是30μm-36μm之间；
在负极片上覆上裁剪好的PP隔膜，隔膜厚度为16μm，在手套箱中于隔膜表面滴上约0.1g左右电解液，将正极片合上，压合得到电池。
实施例2
正极颗粒材料、负极颗粒材料均采用石墨烯，电池正极基材1与电池负极基材5均采用聚丙烯塑料（PP）、隔膜采用聚乙烯PE膜，正极金属网2采用镍网，负极金属网4采用镍网，粘接剂采用丙烯酸胶。
在8μm的两片绝缘基材PP上均匀涂覆上2μm的粘性丙烯酸胶，将10μm后的镍网裁切成图2中金属网形状，覆盖在绝缘基材上，将石墨烯研磨过筛为15μm以下颗粒后，使用喷溅方式在镍网表面与间隙中均匀喷上石墨烯颗粒，得到极片，极片最终总厚度是42μm-46μm之间；
在两片极片上覆上裁剪好的PE隔膜，隔膜厚度为12μm，在手套箱中于隔膜表面滴上约0.1g左右电解液，将两片极片合上，压合得到电池。
本发明还提供了一种超薄电池的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先制备电池正极片：在塑料电池正极基材1上涂覆上粘接胶层，覆盖上正极金属网2，再将正极材料研磨成粉末制成正极颗粒材料后，喷溅在正极金属网2的表面与间隙中，制成正极集流体；
（2）其次制备电池负极片：在塑料电池负极基材5上涂覆上粘接胶层，覆盖上负极金属网4，再将负极材料研磨成粉末制成负极颗粒材料后，喷溅在负极金属网4的表面与间隙中，制成负极集流体；
（3）将制备完成的负极片上覆上隔膜或固态电解液层，再滴上适量电解液，合上正极片，压合后得到超薄电池。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种新型超薄电池，其特征在于：包括电池正极基材、电池负极基材、正极金属网、负极金属网、正极颗粒材料、负极颗粒材料、阻隔件，电池的正极耳、负极耳分别由正极金属网、负极金属网延伸而成，所述正极金属网、负极金属网分别粘接在电池正极基材、电池负极基材上，所述正极颗粒材料和负极颗粒材料分别覆盖在电池正极基材、正极金属网和电池负极基材、负极金属网上，所述电池正极基材、电池负极基材之间设置有上述的阻隔件且所述阻隔件将电池正极基材和电池负极基材相互阻隔，该种电池外表覆盖有柔性绝缘密封层。
2.根据权利要求1所述的一种新型超薄电池，其特征在于：所述的电池正极基材、电池负极基材上覆盖有粘接胶层，所述正极金属网、负极金属网分别粘接在电池正极基材、电池负极基材的粘接胶层上。
3.根据权利要求2所述的一种新型超薄电池，其特征在于：所述粘接胶层为聚乙烯/聚酰亚胺/丙烯酸/橡胶中的一种或多种混合粘接层，所述粘接胶层的厚度为1μm-5μm。
4.根据权利要求1所述的一种新型超薄电池，其特征在于：所述电池正极基材、电池负极基材所用的材料为聚氯乙烯塑料/聚对苯二甲酸类塑料/聚乙烯塑料/聚丙烯塑料/聚苯乙烯塑料中的一种或两种。
5.根据权利要求4所述的一种新型超薄电池，其特征在于：所述电池正极基材、电池负极基材的厚度为3μm-30μm。
6.根据权利要求1所述的一种新型超薄电池，其特征在于：所述正极金属网和负极金属网的材料为铝网/铜网/镍网中一种或两种或三种金属相互电镀而成的复合金属网，其厚度为5μm-40μm。
7.根据权利要求1所述的一种新型超薄电池，其特征在于：所述正极颗粒材料为钴酸锂/锰酸锂/镍钴锰三元/磷酸铁锂中的一种或多种混合材料，所述负极颗粒材料为石墨/硅粉/硅-碳/钛酸锂的一种或多种混合， 所述正极颗粒材料和负极颗粒材料的材料涂层厚度为5μm-40μm。
8.根据权利要求1所述的一种新型超薄电池，其特征在于：所述阻隔件为一隔膜层，所述隔膜层的材料为PP/PE/无纺布的一层或多层，且表面涂覆有PVDF/Al2O3/SiO2的一种或多种材料，隔膜层的厚度为2μm-10μm。
9.根据权利要求1所述的一种新型超薄电池，其特征在于：所述阻隔件为一设置在电池正极基材和电池负极基材之间的固态电解液层，所述固态电解液层的厚度为2μm-10μm。
10.一种超薄电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)首先制备电池正极片：在塑料电池正极基材上涂覆上粘接胶层，覆盖上正极金属网，再将正极材料研磨成粉末制成正极颗粒材料后，喷溅在正极金属网的表面与间隙中，制成正极集流体；
(2)其次制备电池负极片：在塑料电池负极基材上涂覆上粘接胶层，覆盖上负极金属网，再将负极材料研磨成粉末制成负极颗粒材料后，喷溅在负极金属网的表面与间隙中，制成负极集流体；
(3)将制备完成的负极片上覆上隔膜或固态电解液层，再滴上适量电解液，合上正极片，压合后得到超薄电池。
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