[發明專利]鋰離子電池

有效

• 申請號: 201210158278.2
• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN102683740A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 黃碧英
• 申請（專利權）人: 龍能科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/13;H01M4/80
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

技術領域

本發明涉及電池技術領域，特別是涉及一種鋰離子電池。

背景技術

傳統的鋰離子電池，其包括至少一組正極層和負極層，所述正極層和負極層之間通過隔膜連接。其中的正、負極層的電極復合材料的制作工藝是：通過粘合劑將電極材料涂覆在金屬箔片上并成形獲得。該工藝的缺點是：（1）由于在涂覆工藝中使用較多的粘合劑，造成部分電極材料不能充分利用，無法獲得高面密度的電極復合材料；（2）電極活性材料和集流體之間的結合力相對較差，容易產生電極剝落現象，致使其機械可靠性降低，同時使電極復合材料的彎曲率受到限制。相應的體現在電池產品的性能上，會造成電池產品的電容量降低、內阻增大、使用壽命變短、加工工藝復雜及成本增加，限制了鋰電池的廣泛應用。

通常，正/負電極活性物質由金屬箔如不銹鋼、鋁、銅等作為集流體，在循環過程中，電極材料隨著鋰離子的嵌入及脫嵌，存在體積的膨脹與收縮，如SiO₂的體積變化高達400%，由此產生的機械應力使電極材料在循環過程中逐漸變化，引起電極與集流體的開裂與剝落，活性物質之間電接觸喪失，內阻增大，表現出較差的充放電循環性能。而為了避免這個技術問題，傳統的電極復合材料需要制作的相對較薄，使電極材料的面密度較小。

然而，后續的電池組裝加工中為了得到相應的容量及能量密度，則需要采用較厚的涂層及大量的多片層疊形式，當涂層厚度較大時，電極的加工性能變差，這種多層的累積在性能上相應的也會造成電池內阻增大和循環穩定性能下降。傳統技術不同階段工藝要求的相互制約，造成了傳統技術中的電池的內阻、壽命以及能量密度和容量等參數無法得到實質的改善。另外，傳統技術直接涂覆于集流體箔片上的復合電極材料的機械性能也受到了限制。由于較厚涂層的存在使電極活性材料出現折斷現象，致使其與集流體相互分離。即使采用傳統技術中較薄的電極復合材料，在實際的加工和制造工序中也無法實現較小的曲率變化。因此電池產品的結構和外形也受到了限制，特別是對于卷曲型電池。

發明內容

基于此，有必要提供一種電極材料利用率較高，并獲得較高的電極面密度及相應的高能量密度及低成本的鋰離子電池。

一種鋰離子電池，其包括：正極層、負極層和連接所述正極層及負極層的隔膜，其中所述正極層包括正極集流體和正極電極材料，所述負極層包括負極集流體和負極電極材料；其中，所述隔膜包括無紡布及涂覆在無紡布表面的納米陶瓷材料；其中，所述正極集流體和負極集流體為具有多滲孔的可電傳導的立體網狀結構，所述正極電極材料和負極電極材料分別填充在正極集流體和負極集流體的多滲孔內。

在其中一個實施例中，所述正極集流體和負極集流體為多滲孔的孔隙率為20%~95%的多滲孔金屬泡沫。

在其中一個實施例中，所述多滲孔金屬泡沫的材質為鋁、銅、鎳、銀、金或者不銹鋼。

在其中一個實施例中，所述正極電極材料為LiFePO₄，所述負極電極材料為碳或Li₄Ti₅O₁₂。

在其中一個實施例中，所述正極層上包覆有多孔性離子導電聚合物膠。

在其中一個實施例中，所述負極層上也包覆有多孔性離子導電聚合物膠。

在其中一個實施例中，所述正極層、隔膜及負極層組成的整體上也包覆有多孔性離子導電聚合物膠。

在其中一個實施例中，所述多孔性離子導電聚合物膠為聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯，聚氧乙烯、聚丙烯酸甲酯或以丙烯酸酯為基礎的膠狀聚合物。

在其中一個實施例中，所述多孔性聚合物膠的粘度為0.1Pa·S~10Pa·S。

在其中一個實施例中，所述正極層和負極層均為厚度一致的片狀結構。

上述鋰離子電池中，正極層和負極層系通過各自集流體的多滲孔骨架與電極材料實現立體網狀結合，故能提高電極材料的利用率，并獲得較高的電極面密度及相應的高能量密度及低成本的電池；另外，隔膜采用無紡布涂覆納米陶瓷材料，原材料成本低，且具備良好熱穩定性和機械性的特點，提高了鋰離子電池的安全性能。

附圖說明

圖1為本實施方式的鋰離子電池的結構示意圖。

具體實施方式

請參考附圖1，本實施方式的鋰離子電池100包括正極層110、負極層120，所述正極層110和負極層120之間通過隔膜130連接，其中正極層110包括正極集流體和正極電極材料，所述負極層包括負極集流體和負極電極材料。