[發(fā)明專利]一種高能量密度軟包裝金屬鋰電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811057887.2
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109524708B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 徐雄文
• 申請（專利權）人: 湖南立方新能源科技有限責任公司
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M4/134;H01M10/058
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達

本發(fā)明屬于電池技術領域，尤其涉及一種高能量密度軟包裝金屬鋰電池，其特征在于：包括正極片、負極片、隔膜以及電解液，所述正極片、所隔膜和所述負極片依序疊片、卷繞或疊片加卷繞形成電芯；所述負極片上設置有負極極耳，所述負極片的材質(zhì)為金屬鋰箔，所述金屬鋰箔的厚度為10～40um。相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明大大降低了負極片的厚度，提升軟包裝金屬鋰電池的能量密度。

技術領域

本發(fā)明屬于電池技術領域，尤其涉及一種高能量密度軟包裝金屬鋰電池。

背景技術

由于鋰離子電池具有能量密度高、重量輕和壽命長等特點，使其在移動設備上面作為電源廣受歡迎。但是，就鋰離子電池本身的能量密度而言，其容量的大小與電極材料種類密切相關。開發(fā)高容量的電極材料一直是全球范圍內(nèi)鋰離子電池工作者的核心工作之一。當前鋰離子電池市場主要采用磷酸鐵鋰和三元材料為正極，以石墨材料為負極，電池單體的能量密度在130～180Wh/Kg的范圍之間。有規(guī)劃指出，未來鋰離子電池的能量密度要達到300Wh/Kg。因此設計并制備高能量密度鋰離子電池具有非常大的市場競爭力。

石墨是當前廣泛應用于鋰離子電池的負極材料，由于其僅有372mAh/g的理論容量，從而制約了電池的能量密度。金屬鋰負極材料具有非常誘人的應用前景，因為其理論容量密度達到3650mAh/g，是傳統(tǒng)石墨電極理論容量的10倍，是建立高能量密度的金屬鋰電池系統(tǒng)最佳備選材料之一。

現(xiàn)有的金屬鋰電池的負極片一般由銅箔以及設置于銅箔表面的鋰片構成，鋰片的厚度最小只能達到20微米，銅箔的厚度為8～10微米，當銅箔加上兩層鋰片時，整個負極片的厚度達到50微米左右。眾所周知，負極片的厚度越大，電池的能量密度越小。因此，有必要降低負極片的厚度以提高金屬鋰電池的能量密度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術的不足，而提供一種高能量密度軟包裝金屬鋰電池，大大降低負極片的厚度，有效提升軟包裝金屬鋰電池的能量密度。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種高能量密度軟包裝金屬鋰電池，其特征在于：包括正極片、負極片、隔膜以及電解液，所述正極片、所隔膜和所述負極片依序疊片、卷繞或疊片加卷繞形成電芯；所述負極片上設置有負極極耳，所述負極片的材質(zhì)為金屬鋰箔，所述金屬鋰箔的厚度為10～40um。

優(yōu)選的，所述金屬鋰箔的厚度為15～30um。需要說明的是，金屬鋰箔的厚度過大會增加電池的總厚度，降低電池的能量密度；金屬鋰箔的厚度過小會導致電池負極鋰量不夠，影響電池性能，尤其是循環(huán)性能。

優(yōu)選的，所述負極極耳為鎳極耳、銅極耳或銅鍍鎳極耳。

優(yōu)選的，所述正極片中所含的活性物質(zhì)包括鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰和鎳鈷鋁酸鋰中的一種或幾種。

優(yōu)選的，高能量密度軟包裝金屬鋰電池制備方法包括以下步驟：

1)在干燥環(huán)境下，將金屬鋰箔裁切成條狀或沖切成小片作為負極片，再將負極片轉(zhuǎn)移到充滿氬氣的手套箱中，在氬氣環(huán)境下為負極片焊接上負極極耳；

2)在干燥環(huán)境下，將正極片、隔離膜和步驟1)所得的負極片通過卷繞、疊片或疊片加卷繞的形式制成裸電芯；

3)步驟2)所得的裸電芯經(jīng)入殼、注液、靜置、封口、化成、除氣和二封后得到高能量密度軟包裝金屬鋰電池。

優(yōu)選的，在步驟1)和2)中，所述干燥環(huán)境為露點溫度小于或等于-35℃的環(huán)境。

優(yōu)選的，在步驟1)中，所述負極極耳的焊接的方式為超聲波焊接。