[發明專利]一種一體化二次電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201710184357.3
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN108631010B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 唐永炳;蔣春磊;方月
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: H01M10/38
• 分類號: H01M10/38;H01M4/64
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

1.一種一體化二次電池，其特征在于，包括一體化電池主體、電池殼體和電解液，所述一體化電池主體包括依次設置的正極、多孔隔膜和負極；所述多孔隔膜包括相對設置的第一表面和第二表面；所述正極包括設置在所述第一表面上的正極活性材料層和設置在所述正極活性材料層上的正極集流體；所述負極設置在所述第二表面上，所述負極包括金屬膜層，所述金屬膜層同時作為負極集流體和負極活性材料；所述電解液填充于所述正極與所述負極之間；所述金屬膜層與所述第二表面接觸的一側具有三維多孔結構或所述金屬膜層在其整個厚度方向上均具有三維多孔結構；其中，所述金屬膜層通過氣相沉積的方式設置在所述第二表面上，所述金屬膜層的厚度為0.1 μm -100 μm，所述金屬膜層的材質為金屬材料，所述金屬材料包括鋁、銅、鐵、錫、鋅、鎳、錳、鈦和鉛中的任意一種，或含有至少一種上述金屬元素的合金，或含有至少一種上述金屬元素的復合材料；所述正極集流體為膜材料，通過氣相沉積的方式設置在所述正極活性材料層上。

2.如權利要求1所述的一體化二次電池，其特征在于，所述正極活性材料層通過涂覆的方式設置在所述第一表面上。

3.如權利要求1所述的一體化二次電池，其特征在于，所述三維多孔結構的多孔孔徑大小為20 nm-100 μm。

4.如權利要求1所述的一體化二次電池，其特征在于，所述多孔隔膜包括一自所述第二表面向所述多孔隔膜內部延伸形成的混合層，所述混合層的孔洞中附著有所述金屬材料，所述混合層的厚度為20 nm-10 μm。

5.如權利要求1所述的一體化二次電池，其特征在于，所述正極集流體的厚度為0.1 μm-300 μm，所述正極活性材料層的厚度為10 μm-100 μm。

6.如權利要求1所述的一體化二次電池，其特征在于，所述正極活性材料包括碳材料、硫化物、氮化物、氧化物、碳化物、以及上述各材料的復合物中的一種或多種。

7.如權利要求1所述的一體化二次電池，其特征在于，所述電解液包括電解質和溶劑，所述電解質包括鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽和鈣鹽的一種或多種；所述電解液中，所述電解質的濃度為0.1-10 mol/L。

8.一種一體化二次電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供多孔隔膜，所述多孔隔膜包括相對設置的第一表面和第二表面；

按一定比例稱取正極活性材料，加入適當溶劑充分混合形成均勻漿料；然后將所述漿料均勻涂覆于所述第一表面，得到正極活性材料層，然后在所述正極活性材料層上通過氣相沉積的方式制備正極集流體薄膜，形成正極；

在所述第二表面上氣相沉積金屬材料，形成厚度為0.1 μm -100 μm的金屬膜層，得到負極；最終得到一體化電池主體；其中，所述金屬材料包括鋁、銅、鐵、錫、鋅、鎳、錳、鈦和鉛中的任意一種，或含有至少一種上述金屬元素的合金，或含有至少一種上述金屬元素的復合材料；所述金屬膜層與所述第二表面接觸的一側具有三維多孔結構或所述金屬膜層在其整個厚度方向上均具有三維多孔結構；

在惰性氣體或無水環境下，然后將所述一體化電池主體裝入電池殼體中，加入電解液后封裝，得到一體化二次電池。

9.如權利要求8所述的一體化二次電池的制備方法，其特征在于，所述氣相沉積包括物理氣相沉積和化學氣相沉積中的至少一種。

10.如權利要求8所述的一體化二次電池的制備方法，其特征在于，所述涂覆的方式包括刮涂、旋涂、噴涂、滾涂和擠壓涂布中的一種或多種。