CN110444817B - 一种锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池，包括：绝缘膜；设置于所述绝缘膜之上的至少一个第一电极层；设置于所述第一电极层之上的隔离抹压膜；设置于所述隔离抹压膜之上的至少一个第二电极层；其中，所述绝缘膜与所述第一电极层之间、所述第一电极层与所述隔离抹压膜之间、所述隔离抹压膜与所述第二电极层之间、至少两个所述第一电极层之间以及至少两个所述第二电极层之间，分别采用原子或分子吸附式的无间隙接触；所述隔离抹压膜是采用第一预定粘度的第一浆料涂抹于所述第一电极层之上制备得到的。本发明的锂电池具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电学技术领域，尤其涉及一种锂电池。
背景技术
随着移动终端保有量的不断增加，电池作为移动终端的核心部件之一，其需求条件也越来越高。目前，动终端中配置的电池能量普遍偏低，往往需要移动电源(也被称为充电宝)为移动终端的电池进行电能补充。离子电池可持续能量约230wh/kg、能量密度约600wh/L，不能满足高能量密度、高功率密度、长循环寿命的要求。并且电池的性能主要是材料决定的，材料的技术突破难度很大、周期很长，也不利于满足高能量密度、高功率密度、长循环寿命的电池要求。
发明内容
本发明提供了一种锂电池，解决了现有技术中的锂电池不能满足高能量密度、高功率密度、长循环寿命要求的问题。
本发明实施例提供了一种锂电池，包括：
绝缘膜；
设置于所述绝缘膜之上的至少一个第一电极层；
设置于所述第一电极层之上的隔离抹压膜；
设置于所述隔离抹压膜之上的至少一个第二电极层；
其中，所述绝缘膜与所述第一电极层之间、所述第一电极层与所述隔离抹压膜之间、所述隔离抹压膜与所述第二电极层之间、至少两个所述第一电极层之间以及至少两个所述第二电极层之间，分别采用原子或分子吸附式的无间隙接触；所述隔离抹压膜是采用第一预定粘度的第一浆料涂抹于所述第一电极层之上制备得到的。
可选的，所述隔离抹压膜是采用重量固含量范围为5～50％、粘度范围为500～6000cP的第一浆料抹压烘烤制备得到的；所述隔离抹压膜的厚度范围为：3～15um。
可选的，所述第一电极层为所述锂电池的正极和负极中的一个，所述第二电极层为所述正极和所述负极中的另一个。
可选的，所述第一电极层包括：
第一集流体膜；
设置于所述第一集流体膜之上的第一抹压膜；
其中，所述第一抹压膜贴靠所述隔离抹压膜设置；所述第一抹压膜是采用第二预定粘度的第二浆料涂抹于所述第一集流体膜之上制备得到的。
可选的，所述第一集流体膜为导电金属真空沉积镀膜；所述第一集流体膜的厚度范围为：0.5～10μm。
可选的，所述第一抹压膜是采用重量固含量范围为55～90％、粘度范围为：3500～15000cP的第二浆料抹压烘烤制备得到的；所述第一抹压膜的厚度范围为：3～70μm。
可选的，所述第二电极层包括：
第二抹压膜；
设置于所述第二抹压膜之上的第二集流体膜；
其中，所述第二抹压膜是采用第三预定粘度的第三浆料涂抹于所述隔离抹压膜之上制备得到的。
可选的，所述第二集流体膜为导电金属真空沉积镀膜，所述第二集流体膜的厚度范围为：0.5～10μm。
可选的，所述第二抹压膜是采用重量固含量范围为55～90％、粘度范围为：3500～15000cP的第三浆料抹压烘烤制备得到的；所述第二抹压膜的厚度范围为：3～70μm。
本发明的实施例的有益效果是：
上述方案中，隔离抹压膜是采用第一预定粘度的第一浆料涂抹于所述第一电极层之上制备得到的，第一电极层、第二电极层(正、负极层)分别与隔离抹压膜之间采用无间隙的接触方式，大大提高了电池充放电过程中稳定性并大量减少了中介物质减少了导电内阻，从而解决锂离子电池比能量低、能量密度低、比功率低、功率密度低、安全性能差、循环次数少、工作温度范围窄、千瓦时投资密度大、生产周期长的问题。
附图说明
图1表示本发明实施例的锂电池的示意图之一；
图2表示本发明实施例的锂电池的示意图之二；
图3表示本发明实施例的锂电池的示意图之三。
附图标记说明：
1、绝缘膜；
2、第一电极层；
21、第一集流体膜；
22、第一抹压膜；
3、隔离抹压膜；
4、第二电极层；
41、第二抹压膜；
42、第二集流体膜。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种锂电池，包括：绝缘膜1、至少一个第一电极层2、隔离抹压膜3和至少一个第二电极层4；
其中，至少一个第一电极层2设置于所述绝缘膜1之上，隔离抹压膜4设置于所述第一电极层2之上，至少一个第二电极层4设置于所述隔离抹压膜3之上；
且所述绝缘膜1与所述第一电极层2之间、所述第一电极层2与所述隔离抹压膜3之间、所述隔离抹压膜3与所述第二电极层4之间、至少两个所述第一电极层2之间以及至少两个所述第二电极层4之间，分别采用原子或分子吸附式的无间隙接触；所述隔离抹压膜3是采用第一预定粘度的第一浆料涂抹于所述第一电极层2之上制备得到的。
具体的，当第一电极层2的数量为多个时，多个第一电极层2之间叠加设置，且第一电极层2位于绝缘膜1与隔离抹压膜3之间；当第二电极层4的数量为多个时，多个第二电极层4之间叠加设置，且第二电极层4位于隔离抹压膜3之上。
其中，绝缘膜1、第一电极层2、隔离抹压膜3和第二电极层4之间，依次以前者作为后者的基体，通过原子/分子/颗粒的物理吸附气相沉积和/或抹压烘烤方法制备得到；具体的，以绝缘膜1作为基体，通过原子/分子/颗粒的物理吸附气相沉积和抹压烘烤工艺在绝缘膜1上制备得到第一电极层2；再以第一电极层2作为基体，通过抹压烘烤工艺在第一电极层2上制备得到隔离抹压膜3；再以隔离抹压膜3作为基体，通过原子/分子/颗粒的物理吸附气相沉积和抹压烘烤工艺在隔离抹压膜3上制备得到第二电极层4。
该实施例中，隔离抹压膜3是采用第一预定粘度的第一浆料涂抹于所述第一电极层2之上制备得到的，第一电极层2、第二电极层4(正、负极层)分别与隔离抹压膜3之间采用无间隙的接触方式，大大提高了电池充放电过程中稳定性并减少了中介物质和导电内阻，从而解决锂离子电池比能量低、能量密度低、比功率低、功率密度低、安全性能差、循环次数少、工作温度范围窄、千瓦时投资密度大、生产周期长的问题。
可选的，所述隔离抹压膜3是采用重量固含量范围为5～50％、粘度范围为500～6000cP的第一浆料抹压烘烤制备得到的；所述隔离抹压膜的厚度范围为：3～15um。优选的，隔离抹压膜3的材料可以采用高分子材料，如：聚偏氟乙烯(PVDF)。
可选的，所述第一电极层2为所述锂电池的正极和负极中的一个，所述第二电极层4为所述正极和所述负极中的另一个。
具体的，当第一电极层2作为锂电池的正极时，则第二电极层4作为锂电池的负极；当第一电极层2作为锂电池的负极时，则第二电极层4作为锂电池的正极。
如图3，所述第一电极层2包括：第一集流体膜21以及设置于所述第一集流体膜21之上的第一抹压膜22；
其中，所述第一抹压膜22贴靠所述隔离抹压膜3设置；所述第一抹压膜22是采用第二预定粘度的第二浆料涂抹于所述第一集流体膜21之上制备得到的。优选的，可以采用高固含量的正/负极浆料通过抹压烘烤的工艺制备。
可选的，当所述第一电极层2作为锂电池的负极时，所述第一集流体膜21和第一抹压膜22可以采用负极活性物质，如：锂金属(不限于金属)；当所述第一电极层2作为锂电池的正极时，所述第一集流体膜21和第一抹压膜22可以采用活性物质，如：单质硫(不限于单质硫)。
其中，所述第一集流体膜为导电金属真空沉积镀膜，如：锂、铜、铝、镍等导电金属真空物理气相沉积的工艺制备得到，所述第一集流体膜的厚度范围为：0.5～10μm。
所述第一抹压膜是采用重量固含量范围为55～90％、粘度范围为：3500～15000cP的第二浆料抹压烘烤制备得到的；所述第一抹压膜的厚度范围为：3～70μm。
具体的，当第一电极层2的数量为多个时，可以以绝缘膜1作为基体，通过锂、铜、铝、镍等导电金属真空物理气相沉积的工艺，在绝缘膜1上制备得到厚度范围为0.5～10μm的第一集流体膜21，再以该第一集流体膜21作为基体，通过采用重量固含量范围为55～90％、粘度范围为：3500～15000cP的第二浆料抹压烘烤制备得到厚度范围为的3～70μm的第一抹压膜22；进一步地，还可以以该第一抹压膜22作为基体，通过锂、铜、铝、镍等导电金属真空物理气相沉积的工艺，在该第一抹压膜22上制备得到厚度范围为0.5～10μm的第一集流体膜21，并以该第一集流体膜21作为基体，通过采用重量固含量范围为55～90％、粘度范围为：3500～15000cP的第二浆料抹压烘烤制备得到厚度范围为的3～70μm的第一抹压膜22；以此类推，可以制备预定数量的第一电极层2。
如图3，所述第二电极层4包括：第二抹压膜41以及设置于所述第二抹压膜41之上的第二集流体膜42；
其中，所述第二抹压膜41是采用第三预定粘度的第三浆料涂抹于所述隔离抹压膜3或所述第二集流体膜42之上制备得到的。优选的，可以采用高固含量的正/负极浆料通过抹压烘烤的工艺制备。
可选的，当所述第二电极层4作为锂电池的负极时，所述第二集流体膜42和第二抹压膜41可以采用负极活性物质，如：锂金属(不限于金属)；当所述第二电极层4作为锂电池的正极时，所述第二集流体膜42和第二抹压膜41可以采用活性物质，如：单质硫(不限于单质硫)。
其中，所述第二集流体膜42为导电金属真空沉积镀膜，如：锂、铜、铝、镍等导电金属真空物理气相沉积的工艺制备得到，所述第二集流体膜42的厚度范围为：0.5～10μm。
其中，所述第二抹压膜41是采用重量固含量范围为55～90％、粘度范围为：3500～15000cP的第三浆料抹压烘烤制备得到的；所述第二抹压膜41的厚度范围为：3～70μm。
具体的，当第二电极层4的数量为多个时，可以先以隔离抹压膜3作为基体，通过采用重量固含量范围为55～90％、粘度范围为：3500～15000cP的第三浆料抹压烘烤制备得到厚度范围为的3～70μm的第二抹压膜41，再以第二抹压膜41作为基体，通过锂、铜、铝、镍等导电金属真空物理气相沉积的工艺，在第二抹压膜41上制备得到厚度范围为0.5～10μm的第二集流体膜42；进一步地，还可以以该第二集流体膜42作为基体，通过采用重量固含量范围为55～90％、粘度范围为：3500～15000cP的第三浆料抹压烘烤制备得到厚度范围为的3～70μm的第二抹压膜41；再以该第二抹压膜41作为基体，通过锂、铜、铝、镍等导电金属真空物理气相沉积的工艺，在该第二抹压膜41上制备得到厚度范围为0.5～10μm的第二集流体膜42，以此类推，可以制备预定数量的第二电极层4。
以下针对该锂电池的制备方法进行具体说明：
首先，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜作为绝缘膜；
再以该绝缘膜作为基体，采用纯铜(Cu)真空蒸镀的方式制备得到厚度为2～10um的负极集流体膜，以及以负极集流体膜作为基体，采用重量固含量55～90％、粘度3500～15000cP的360mAh/g人造石墨浆料抹压烘烤的方式制备得到厚度为5～35um负极抹压膜；
再以负极抹压膜为基体，采用重量固含量5～20％、粘度500～1500cPPVDF浆料抹压烘烤的方式制备得到厚度为3～15um的隔离抹压膜；
再以隔离抹压膜为基体，采用重量固含量55～90％、粘度3500～15000cP的163mAh/g NCM622浆料抹压烘烤制的方式制备厚度为5～35um的正极抹压膜，以及以正极抹压膜为基体，采用纯铝(Al)真空蒸镀的方式制备得到厚度为2～10um正极集流体膜。
这样，绝缘膜和负极集流体膜之间、负极集流体膜和负极抹压膜之间、负极抹压膜和隔离抹压膜之间、隔离抹压膜和正极抹压膜之间、正极抹压膜和正极集流体膜之间，分别是原子或分子的吸附式无间隙接触。
进一步，复合抹压膜(包括负极抹压膜、隔离抹压膜和正极抹压膜)，可以根据电池容量或电压需要进行折叠成型，再通过浸泡方法将电解液储存在负极抹压膜、隔离抹压膜、正极抹压膜的微孔之中，再通过凝胶固化工艺后进行充放电化成制成复合抹压膜锂电池，该电池比能量范围可达330～350wh/kg、能量密度范围可达1000～1500wh/L，循环寿命可达1500次，循环荷电状态(State of Charge，SOC)达到85％以上，安全性能穿刺挤压不着火、不***。
上述方案，可以减少锂离子电池中的辅助材料，不仅减轻了重量和体积占用，更重要的是提高了界面稳定性，解决了锂离子电池比能量低、能量密度低、比功率低、功率密度低、安全性能差、循环次数少、工作温度范围窄、千瓦时投资密度大、生产周期长的问题。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如：两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种锂电池，其特征在于，包括：
绝缘膜；
设置于所述绝缘膜之上的至少一个第一电极层；
设置于所述第一电极层之上的隔离抹压膜；
设置于所述隔离抹压膜之上的至少一个第二电极层；
其中，所述绝缘膜与所述第一电极层之间、所述第一电极层与所述隔离抹压膜之间、所述隔离抹压膜与所述第二电极层之间、至少两个所述第一电极层之间以及至少两个所述第二电极层之间，分别采用原子或分子吸附式的无间隙接触；所述隔离抹压膜是采用第一预定粘度的第一浆料涂抹于所述第一电极层之上制备得到的；
所述隔离抹压膜是采用重量固含量范围为5～50％、粘度范围为500～6000cP的第一浆料抹压烘烤制备得到的；所述隔离抹压膜的厚度范围为：3～15um；
所述第一电极层为所述锂电池的正极和负极中的一个，所述第二电极层为所述正极和所述负极中的另一个。
2.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述第一电极层包括：
第一集流体膜；
设置于所述第一集流体膜之上的第一抹压膜；
其中，所述第一抹压膜贴靠所述隔离抹压膜设置；所述第一抹压膜是采用第二预定粘度的第二浆料涂抹于所述第一集流体膜之上制备得到的。
3.根据权利要求2所述的锂电池，其特征在于，所述第一集流体膜为导电金属真空沉积镀膜；所述第一集流体膜的厚度范围为：0.5～10μm。
4.根据权利要求2所述的锂电池，其特征在于，所述第一抹压膜是采用重量固含量范围为55～90％、粘度范围为：3500～15000cP的第二浆料抹压烘烤制备得到的；所述第一抹压膜的厚度范围为：3～70μm。
5.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述第二电极层包括：
第二抹压膜；
设置于所述第二抹压膜之上的第二集流体膜；
其中，所述第二抹压膜是采用第三预定粘度的第三浆料涂抹于所述隔离抹压膜之上制备得到的。
6.根据权利要求5所述的锂电池，其特征在于，所述第二集流体膜为导电金属真空沉积镀膜，所述第二集流体膜的厚度范围为：0.5～10μm。
7.根据权利要求5所述的锂电池，其特征在于，所述第二抹压膜是采用重量固含量范围为55～90％、粘度范围为：3500～15000cP的第三浆料抹压烘烤制备得到的；所述第二抹压膜的厚度范围为：3～70μm。
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