[發明專利]一種鋰電池電芯、鋰電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201711370999.9
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108365255A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 張曉琨
• 申請（專利權）人: 成都亦道科技合伙企業（有限合伙）
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0585;H01M4/131;H01M4/134;H01M4/136;H01M4/1391;H01M4/1395;H01M4/1397;H01M4/04;H01M2/16
• 代理公司: 成都帝鵬知識產權代理事務所(普通合伙) 51265
• 代理人: 黎照西

本發明涉及鋰電池領域，具體包括一種鋰電池電芯、鋰電池及其制備方法，其中集流體包括兩個相對設置的正極面和負極面，其中正極面上形成含鋰氧化物柱狀晶正極層，以作為一鋰電池電芯的正極結構，所述負極層上形成鋰硅碳復合負極層，利用具有高壓、高容特性的含鋰氧化物柱狀晶體作為正極材料，可獲得具有高容量密度的鋰電池電芯及鋰電池。通過在集流體的兩個面上分別設置分屬兩個不同鋰電池電芯單元的正負極，以形成正負共極的集流體，可實現多個鋰電池電芯單元疊層制備，從而實現大容量鋰電池的制備，還可直接利用集流體作為鋰電池的外電極，從而簡化所述鋰電池的封裝結構。

【技術領域】

本發明涉及鋰電池領域，特別涉及一種鋰電池電芯、鋰電池及其制備方法。

【背景技術】

鋰電池是由于其安全性、循環性能優良等優點，成為二次電池的重要發展方向，同時由于金屬鋰元素原子半徑小、具有最低的電化學勢，鋰電池相比其他鈉離子電池具有更大的市場應用潛力。

影響鋰電池性能的三個核心因素是安全性、比容量和高倍率特性。現有技術中，鋰電池鋰電池電芯材料體系采用最為成熟的石墨負極，其理論容量只有270mAh/g，而正極材料是磷酸鐵鋰、三元材料和鈷酸鋰等比容量較低的材料，造成電池能量密度只能達到250-300Wh/kg。而當前使用的正極與負極的組合、無法實現大電壓充電，造成當前鋰電池低倍率的現狀。因此，亟待提供針對鋰電池低倍率的解決方案。

【發明內容】

為克服現有鋰電池倍率特性不佳的問題，本發明提供了一種鋰電池電芯、鋰電池及其制備方法。

本發明為解決上述技術問題，提供一技術方案如下：一種鋰電池電芯，其包括集流體、柱狀晶正極層、鋰硅碳復合負極層、隔膜以及液態電解質，所述集流體包括相對設置的第一集流體和第二集流體，所述第一集流體朝向第二集流體方向具有一正極面，所述第二集流體朝向第一集流體方向具有一負極面，所述柱狀晶正極層形成于所述正極面上，所述鋰硅碳復合負極層形成于所述負極面上，所述隔膜復合于所述柱狀晶正極層和鋰硅碳復合負極層層之間，所述隔膜內浸潤有液態電解質。

優選地，所述第一集流體還包括一與所述正極面相對設置的負極面，所述負極面上形成另一鋰電池電芯的鋰硅碳復合負極層，所述第二集流體還包括一與負極面相對設置的正極面，所述正極面上形成另一鋰電池電芯的柱狀晶正極層。

優選地，所述鋰硅碳復合負極層靠近所述隔膜的表面上還設置有一保護層，用于防止電解液侵蝕鋰硅碳復合負極層，所述柱狀晶正極層還設置有一填充層，用于填充集流體與隔膜間的柱狀晶正極層中的間隙，所述保護層和填充層為氧化物或硫化物固態類電解質中的任一種或幾種。

優選地，其特征在于：所述隔膜一端熱壓復合于所述保護層遠離所述鋰硅碳復合負極層表面上，所述隔膜另一端熱壓復合于柱狀晶正極層遠離集流體的一端。

優選地，所述柱狀晶正極層遠離所述集流體的一端直接接觸所述隔膜，所述柱狀晶體正極層的厚度為10nm-100μm；所述柱狀晶體正極層包括含鋰氧化物正極材料，所述含鋰氧化物正極材料包括鈷酸鋰正極、鎳酸鋰正極、錳酸鋰正極、磷酸鐵鋰及其衍生物正極、鎳鈷錳三元正極及其衍生物正極等、鎳鈷鋁三元正極及其衍生物正極等中的一種或幾種。

優選地，所述隔膜主要包括PP薄膜、PE薄膜、PP-PE復合薄膜、PP-陶瓷薄膜或PE陶瓷薄膜中的任一種，所述隔膜的厚度為15-40μm。

優選地，所述液態電解質主要包括鋰鹽電解質和有機溶劑，所述鋰鹽電解質主要包括無極鋰鹽LiAlM、LiM、LiXFn(M為鹵族元素，X為B、As、P、Sb等，n等于4或6)以及有機鋰鹽LiCF₃SO₃、LiN(SO₂CF₃)₂及其衍生物之任一種或幾種；所述有機溶劑主要包括PC、EC、DEC、DMC、EC₂DMC或PC₂DMC中的任一種。