[發明專利]一種三維鋰離子電池及制備方法

在審

• 申請號: 201710840697.7
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107819130A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 賴見;李青海;劉進;康書文;袁智斌;秦聚鑫
• 申請（專利權）人: 湖北猛獅新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/80
• 分類號: H01M4/80;H01M4/62;H01M4/131;H01M4/134;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 襄陽中天信誠知識產權事務所42218
• 代理人: 帥玲

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，特別是一種三維鋰離子電池及制備方法。

背景技術

鋰離子電池是一種高新技術產品，除用于IT行業配套外，主要用于礦車、電動汽車、電動自行車、電動摩托車、電動場地車、清潔能源存儲等領域，其研發、生產和銷售得到國家政策的大力支持，國內的產業鏈成熟，市場迅速增長，但目前使用的技術還是僅限于傳統的二維平板電極鋰離子電池制造。由于其能量密度低，造成驅動電車續航里程短，倍率性能差，充電時間長，安全性能差，循環壽命短等，制約了二維平板電極鋰離子電池在能源輸出和電動汽車產業方面的發展。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明的發明目的在于提供一種三維鋰離子電池及制備方法，以實現其高容量、高倍率、長壽命、高安全性能。

為實現上述發明目的，本發明的三維鋰離子電池包括外殼、隔膜、負極片、正極片、正極耳、負極耳、電解液，其特征在于：所述正極片所用鋁箔為三維泡沫多孔鋁箔，負極片所用銅箔為三維泡沫多孔銅箔。

所述三維泡沫多孔鋁箔是將鋁箔制成三維泡沫多孔結構的鋁箔，其厚度為0.1mm-5mm，孔徑為0.05mm-10mm，孔隙率30%-80%；所述三維泡沫多孔鋁箔是具有通孔的三維立體結構及毛細結構。

所述三維泡沫多孔銅箔是將銅箔制三維泡沫多孔結構的銅箔，其厚度為0.1mm-5mm，孔徑為0.05mm-10mm，孔隙率為30%-80%；所述三維泡沫多孔銅箔是具有通孔的三維立體結構及毛細結構。

本發明的三維鋰離子電池制備方法，其特征在于：正極片包括三維泡沫多孔鋁箔、正極添加劑納米Al₂O₃、高鎳正極材料；負極片包括三維泡沫多孔銅箔、負極添加劑納米Al₂O₃、硅負極材料。

所述高鎳正極材料包括高鎳含量的鎳鈷鋁酸鋰、高鎳含量的鎳鈷錳酸鋰中的一種或者兩種混合物，其中Ni：Co：Mn或Al， Ni比例為80%以上。

所述硅負極材料包括硅碳負極、硅氧負極中的一種或者兩種混合物。

本發明三維鋰電池制備方法如下：

A、正極片制備方法：

A1、將高鎳正極材料：90%-97%，正極添加劑納米Al₂O₃：1%-2%，正極導電劑：1%-3%，正極粘合劑：1%-5%放入攪拌機桶內混合均勻，再按照40%-75%固含量加入N-甲基吡咯烷酮或者去離子水攪拌混合均勻配制得正極漿料；

A2、再將正極漿料按照40mg/cm²-60mg/cm²面密度重量均勻地涂敷在三維泡沫多孔鋁箔上，經過涂布機烘箱烘干制備得面密度和厚度均勻的正極片（4）。

B、負極片制備方法：

B1、將硅負極材料：90%-95%，負極添加劑納米Al₂O₃：1%-2%，負極導電劑：1%-3%，負極粘合劑：3%-5%放入攪拌機桶內混合均勻，再按照40%-75%固含量加入N-甲基吡咯烷酮或者去離子水攪拌混合均勻配制得負極漿料；

B2、再將負極漿料按照10mg/cm²-30mg/cm²面密度重量均勻地涂敷在三維泡沫多孔銅箔上，經過涂布機烘箱烘干制備得面密度和厚度均勻的負極片。

C、按照A、B步驟方法制備得合格的正極片和負極片，經過輥壓、制片工序后，采用隔膜隔離正極片和負極片進行疊片或卷繞制備得電芯，將電芯放入外殼內，再經過烘烤去除水分，將電解液注入外殼內，再經封口、化成、檢測工序制備得高容量、高倍率、高安全、長循環的三維鋰離子電池。

所述正極導電劑為電石墨、乙炔黑、納米銀粉、碳納米管、石墨稀一種或者兩混合物，正極粘合劑為聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠的一種或者幾種混合物；負極導電劑為電石墨、乙炔黑、納米銀粉、碳納米管、石墨稀的一種或者幾種混合物，負極粘合劑為偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠的一種或者幾種混合物。