[實用新型]基于多孔鋰金屬補(bǔ)鋰的鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721210710.2
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN207368126U
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟繁慧;謝富國;李海峰;何凡;王欣全;張俊玉;周江;伍紹中
• 申請（專利權(quán)）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/64;H01M4/38
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107
• 代理人: 楊紅

本實用新型涉及一種基于多孔鋰金屬補(bǔ)鋰的鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片和極耳，其特征是：所述負(fù)極片上下表面貼附有網(wǎng)狀多孔鋰金屬箔片，作為預(yù)補(bǔ)鋰電池鋰源的網(wǎng)狀多孔鋰金屬箔片采用鋰金屬絲編織呈網(wǎng)狀并通過原位壓制構(gòu)成網(wǎng)狀多孔鋰金屬箔片。有益效果：本實用新型采用將鋰金屬網(wǎng)通過碾壓將鋰網(wǎng)原位壓制成的網(wǎng)狀多孔鋰片，應(yīng)用于基于補(bǔ)鋰技術(shù)的電池體系中，提升和均衡了負(fù)極片/金屬鋰/電解液三者的接觸面積，可以有效改善鋰金屬負(fù)極使用效率，最大程度的發(fā)揮預(yù)補(bǔ)鋰效果；簡化了多孔鋰金屬箔的制作流程，規(guī)避了過程失效風(fēng)險，有助于多孔鋰金屬負(fù)極的大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多孔鋰金屬補(bǔ)鋰的鋰離子電池。

背景技術(shù)

隨著鋰離子電池在消費電子領(lǐng)域、儲能領(lǐng)域和新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，電芯能量密度受到越來越大的挑戰(zhàn)。

目前，作為鋰離子電池主要的負(fù)極活性材料，石墨類材料的理論容量為372mAh/g，首次效率在90％左右，已經(jīng)無法滿足目前能量密度提高的要求。目前，為提升電芯能量密度，多使用具有較高的理論克容量的硅基材料，其中，硅負(fù)極的理論容量為4198mAh/g，氧化亞硅的理論容量為1964mAh/g，但是，業(yè)內(nèi)對此類材料的研究表明，該類材料的首次效率較低(65％-85％)。無論是石墨負(fù)極或是硅負(fù)極，形成SEI膜都需要消耗一部分來自正極的鋰離子，影響正極材料的容量發(fā)揮。為彌補(bǔ)形成SEI膜消耗的那部分鋰離子，提高電芯的首次庫倫效率，業(yè)界最常用的方法是對電芯進(jìn)行預(yù)補(bǔ)鋰。

金屬鋰負(fù)極被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是高能量密度電池的最終解決方案，金屬鋰的理論比容量為3860mAh/g，鋰金屬作為鋰離子電池的負(fù)極具有天然的優(yōu)勢，既可作為負(fù)極，亦可補(bǔ)償正極活性物質(zhì)在電池充放電過程中造成的鋰源的損失。

金屬鋰作為電芯預(yù)補(bǔ)鋰鋰源使用時，為降低金屬鋰的界面阻抗，需提高金屬鋰與電解質(zhì)的接觸面積。另外，如何保持電芯補(bǔ)鋰過程中負(fù)極片/金屬鋰/電解液三者的界面接觸，最大程度的發(fā)揮預(yù)補(bǔ)鋰效果，一直是研究者關(guān)注的重點。

但是，以目前的鋰離子電芯的制備工藝看，金屬鋰一直以箔片或粉末的形式使用，該類電池制備方法或金屬鋰的活性面積受限制，或負(fù)極片/金屬鋰/電解液三者的界面接觸不均衡，或步驟繁瑣條件苛刻不利于工業(yè)生產(chǎn)，或多或少的限制了金屬鋰負(fù)極的大規(guī)模應(yīng)用。

如何保持電芯補(bǔ)鋰過程中負(fù)極片/金屬鋰/電解液三者的界面接觸，最大程度的發(fā)揮預(yù)補(bǔ)鋰效果，一直是研究者關(guān)注的重點。因此，鋰離子領(lǐng)域亟待開發(fā)出一種簡易的高能量密度電芯制備技術(shù)，其可以有效改善鋰金屬負(fù)極使用效率，提升和均衡負(fù)極片/金屬鋰/電解液三者的接觸面積，減少電芯活化過程死鋰的幾率，提升補(bǔ)鋰效率，進(jìn)而提升電芯綜合性能，同時簡化生產(chǎn)工藝流程，提升生產(chǎn)效率。

實用新型內(nèi)容

本實用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于多孔鋰金屬補(bǔ)鋰的鋰離子電池，可以提高和均衡負(fù)極片/金屬鋰/電解液三者的接觸面積，鋰離子電芯預(yù)補(bǔ)鋰時，可以有效提升鋰金屬的使用效率及預(yù)補(bǔ)鋰的均勻性。

本實用新型為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種基于多孔鋰金屬補(bǔ)鋰的鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片和極耳，其特征是：所述負(fù)極片上下表面貼附有網(wǎng)狀多孔鋰金屬箔片，作為預(yù)補(bǔ)鋰電池鋰源的網(wǎng)狀多孔鋰金屬箔片采用鋰金屬絲編織呈網(wǎng)狀并通過原位壓制構(gòu)成網(wǎng)狀多孔鋰金屬箔片。

所述網(wǎng)狀多孔鋰金屬箔片的孔徑為1-2000微米，厚度為1-4000微米。

所述鋰金屬絲直徑為2微米-2000微米。

所述網(wǎng)狀多孔鋰金屬箔片的編織結(jié)構(gòu)為二維結(jié)構(gòu)或三維結(jié)構(gòu)，鋰金屬絲選用單根鋰絲或兩根或兩根以上的組合鋰絲。

所述網(wǎng)狀多孔鋰金屬箔片的編織結(jié)構(gòu)為經(jīng)緯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、菱形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或赫格利斯結(jié)構(gòu)的二維結(jié)構(gòu)，或三維四向結(jié)構(gòu)、三維五向結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)。