[發(fā)明專利]一種鋰電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310747196.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN103730683A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂正中;劉范芬;袁中直;劉金成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 惠州億緯鋰能股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0525
• 分類號(hào): H01M10/0525;H01M10/058;H01M4/70
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種具備高功率、高能量、低自放電率的鋰電池及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著科技不斷發(fā)展,電子設(shè)備的功能不斷升級(jí),因此對(duì)鋰電池的能量及倍率性能提出了更高的要求，高能及鋰電池已成為電池行業(yè)的重點(diǎn)研究方向。

鋰電池分為鋰原電池(一次電池)和鋰離子電池(二次電池)。相對(duì)而言，鋰原電池具有更高的能量密度，主要因其采用鋰金屬負(fù)極比鋰離子電池采用碳基負(fù)極的理論克容量大，鋰金屬負(fù)極的理論克容量為3860mAh/g，而碳質(zhì)負(fù)極的理論克容量為372mAh/g。另外，鋰離子電池正、負(fù)極材料在充放電過程中，會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，從而導(dǎo)致不可逆容量產(chǎn)生。且鋰離子電池在首次充電過程碳基負(fù)極與電解液在固液相界面發(fā)生反應(yīng)，形成固體電解質(zhì)界面膜（即SEI膜），這個(gè)過程會(huì)損失正極部分容量?；谝陨蟽牲c(diǎn)，常規(guī)鋰離子電池材料的容量利用率約為90%。另外，鋰離子電池自放電率較高，鋰原電池的自放電率較低，而鋰原電池的缺點(diǎn)輸出功率較低。主要是因?yàn)閷?duì)于鋰原電池，通常有兩種方法來(lái)得到。一是提高電極本身的導(dǎo)電性來(lái)提高功率密度，但對(duì)于金屬鋰一次電池而言，無(wú)法通過這種辦法實(shí)現(xiàn)；二是將電極做得很薄，金屬鋰由于本身抗拉強(qiáng)度差，薄的鋰片在電池制備過程很容易斷裂；而鋰離子電池由于其負(fù)極是使用本身具有強(qiáng)導(dǎo)電性的碳質(zhì)材料涂覆在集流體（如銅箔）上，因此極片的厚度可以控制，從而能夠滿足功率要求。

基于以上描述，目前關(guān)于鋰電池的研究主要集中于提高一次電池的功率密度和提高可充電鋰離子電池的能量密度。高功率一次鋰電池通過兩種方法來(lái)增加鋰金屬負(fù)極的抗拉強(qiáng)度：其一是通過增加負(fù)極中金屬鋰的厚度來(lái)提高機(jī)械強(qiáng)度；其二是通過將鋰金屬用噴涂或壓制的方式加入到薄的導(dǎo)電支撐件如金屬網(wǎng)或金屬帶上（銅箔、鎳網(wǎng)等）以提高其機(jī)械抗拉強(qiáng)度。

對(duì)于上述方法一，明顯降低了鋰金屬負(fù)極的利用率，減少了電池的能量密度，且由于在這種設(shè)計(jì)中鋰金屬負(fù)極過多剩余，對(duì)電池帶來(lái)很大的安全隱患；而對(duì)于上述方法二，利用噴涂或壓制的方式需要在干燥或者相對(duì)鋰金屬惰性的工作氣氛如氮?dú)饣驓鍤庵羞M(jìn)行，因此對(duì)制作環(huán)境要求很高，且使制造工藝明顯復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，負(fù)極片的均勻性難以保證。

高能鋰離子電池的研究方向之一是開發(fā)高容量鋰離子電池負(fù)極材料，包括氮化物、硅基材料、錫基材料等。而這類負(fù)極材料在充放電過程由于鋰離子的嵌入會(huì)導(dǎo)致體積增大，而脫鋰之后，體積并不能恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)導(dǎo)致電池體積膨脹，使得電極出現(xiàn)粉化，失去電化學(xué)活性，從而導(dǎo)致容量損失，同時(shí)存在極大安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種具備高功率、高能量、低自放電率的鋰電池；本發(fā)明的另一目的在于提供所述鋰電池的制備方法；本發(fā)明的目的還在于提供所述鋰電池在電子設(shè)備中的用途。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種鋰電池，包括正極片、負(fù)極集流基體、介于所述正極片和負(fù)極集流基體之間的隔離膜、電解液；

所述正極片包括正極集流體、附著在所述正極集流體上含有正極活性材料的正極膜片、焊接在所述正極集流體上的正極極耳；

所述負(fù)極集流基體包括負(fù)極集流體、焊接在所述負(fù)極集流體上的負(fù)極極耳；

所述負(fù)極集流基體為由厚度為6～25μm的金屬箔材或金屬網(wǎng)制成的、厚度為6～60μm具有平面或凹凸結(jié)構(gòu)的集流基體；

所述電解液包含鋰鹽和溶劑，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰，且所述電解液中鋰鹽的濃度為1.5～7mol/L。

上述所述具有平面或凹凸結(jié)構(gòu)的金屬箔材或金屬網(wǎng)，通過輥壓或模壓形成凹凸結(jié)構(gòu)的負(fù)極集流基體。