[發明專利]鋰離子電池結構

在審

• 申請號: 201910373345.4
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110071294A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 楊志明;周華民;陶波;黃志高;周軍;張云
• 申請（專利權）人: 深圳市信宇人科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/80
• 分類號: H01M4/80;H01M4/66;H01M2/26;H01M10/0585;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市金筆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44297
• 代理人: 胡清方;彭友華

一種鋰離子電池結構，作為正、負集流體的多孔鋁箔和多孔銅箔分別覆蓋于多孔隔膜兩側表面，形成集流體?隔膜復合體，集流體?隔膜復合體的整體孔道具有連通性；正極耳和負極耳的一端分別與所述集流體?隔膜復合體的鋁箔和銅箔相連接；所述集流體?隔膜復合體將兩側正極活性材料涂層和負極活性材料涂層隔開，相鄰的表面緊密接觸，形成正極活性材料涂層?復合體?負極活性材料涂層?復合體?正極活性材料涂層······的周期層疊結構。本發明可以提升當前商業鋰離子電池的性能與制造質量。

技術領域

本發明屬于電源技術領域，具體涉及到一種鋰離子電池結構。

背景技術

鋰離子電池以其高能量密度、高功率性能、無記憶性和低自放電率等優點被廣泛應用于消費電子領域和新能源領域。鋰離子電池的能量密度、功率性能不僅取決于內部的電極、電解液材料，還與電化學系統的結構緊密相關。在電池安全方面，電池結構也具有決定性影響，如三星手機Note 7爆炸事件正是由于在電池結構設計時過度壓縮體積造成了內短路，從而引發熱失控而形成的。

當前，工業上鋰離子電池比較成熟的整體構型主要有三種：圓柱卷繞式、方形卷繞式和疊片式。這三種結構的電芯在厚度方向上均呈現極片周期性層疊，當電池工作時，電化學反應分別在每個重復的電極對間獨立進行。對于單個電極，為縮短離子遷移距離，改善電池倍率特性，涂層厚度有減小的發展趨勢。這一方面會降低單體的能量密度；另一方面，在涂布過程中涂層厚度的一致性較難把控，導致電極厚度不均勻，影響電池產品質量。為減少非活性物質占比，商業鋰離子電池的集流體同樣在不斷減薄，尤其是密度較大的銅箔。而集流體過薄會增大電芯制造過程中斷帶的風險，因此，這種提高能量密度的技術路線再往后會受到極大制約。

新的鋰離子電池結構以及相應的制造工藝是全球各國關注和研究的熱點。譬如德國汽車公司正在大力研發大平面型雙極鋰離子電池，預計該結構能大幅提升電池的體積能量密度，增加汽車的續航里程。

發明內容

本發明旨在提出一種新型的鋰離子電池結構，以期提升當前商業鋰離子電池的性能與制造質量。

本發明提出了一種鋰離子電池結構，作為正、負集流體的多孔鋁箔和多孔銅箔分別覆蓋于多孔隔膜兩側表面，形成集流體-隔膜復合體，集流體-隔膜復合體的整體孔道具有連通性；正極耳和負極耳的一端分別與所述集流體-隔膜復合體的鋁箔和銅箔相連接；所述集流體-隔膜復合體將兩側正極活性材料涂層和負極活性材料涂層隔開，相鄰的表面緊密接觸，形成正極活性材料涂層-復合體-負極活性材料涂層-復合體-正極活性材料涂層······的周期層疊結構。

所述的多孔鋁箔和多孔銅箔的厚度在5μm~10μm之間選擇，孔隙的平均孔徑在1μm~100μm之間選擇，孔隙率在50%~80%之間選擇。

所述的多孔隔膜的厚度在10μm~30μm之間選擇。

所述的正極活性材料涂層和負極活性材料涂層厚度在50μm~200μm之間選擇。

本發明可使鋰離子電池收到以下有益效果：

1.集流體重量減輕，使鋰離子電池非活性物質質量占比減少，質量能量密度提高。集流體、隔膜總體厚度也減小，使非活性物質體積占比減少，體積能量密度提高。

2.集流體金屬層的多孔表面能與活性材料涂層更緊密地接觸，涂層與集流體粘結強度提高，在電池制造或使用過程中活性材料不容易剝落。

3.在保證倍率性能相同的情況下，正、負及活性材料涂層可為一般商業鋰離子電池極片單側涂層厚度的兩倍，因而在涂布時涂層厚度波動相對較小，一致性更好，可使電池擁有更長的循環壽命。

4.整體連通的孔隙網絡可使各層電極對通過孔隙中填充的電解液相互連通，當電池工作時各層離子濃度的不均勻性得到緩解，使鋰離子電池具有更好的充放性能。