[發明專利]一種鋰電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201910772634.1
• 申請日: 2019-08-21
• 公開（公告）號: CN112420977B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 歷彪;郭姿珠;王國帥
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/058;H01M4/139;H01M4/04
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 莎日娜

本發明提供了一種鋰電池，包括正極集流體、負極集流體和活性功能層，活性功能層是由正極活性物質、負極活性物質和傳導鋰離子的物質混合得到，即本發明所提供的鋰電池，將現有技術中分離的正極功能層、隔離層、負極功能層融合成一層，使得層與層間的接觸轉變為物質顆粒間的接觸，減小了鋰離子的傳輸路徑，降低了電池內阻，還可避免因電池體積變化而產生的掉粉。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種鋰電池及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池以其高能量密度、高工作電壓、長循環壽命、低自放電率、無記憶效應、環境友好等優點而得到廣泛的應用。現有的鋰離子電池，無論是傳統的使用有機電解液的鋰離子電池、無機全固態鋰電池還是聚合物全固態鋰電池，其電池結構一般包括正極層、隔離層和負極層，其中，正極層又包括正極集流體和涂覆在正極集流體上的正極漿料，負極層又包括負極集流體和涂覆在負極集流體上的負極漿料，隔離層可以為隔膜、固態電解質、凝膠電解質等。由于各結構層有著不同的作用，因而在制備電池時，需將各結構層以不同的方式堆疊在一起，再進行壓制等，工藝復雜且困難。不僅如此，由于各結構層之間也會存在明顯的界限，因而會造成電池內阻增大，影響電池循環性能。同時，在電池充放電過程中，鋰離子在正負極中的嵌入與脫出，會造成正極層和負極層發生不同的體積變化，各層之間的相互應力也有所不同，使得在此過程中易發生正、負極層的粉化剝落，甚至是層與層之間的剝離，嚴重的影響了鋰離子電池的循環性能。

發明內容

為解決現有技術中電池內部各結構層間存在的接觸問題、極片中的掉粉問題，本發明提供了一種鋰電池及其制備方法，該鋰電池將現有技術中分離的正極功能層、隔離層、負極功能層融合成一層，使得層與層間的接觸轉變為物質顆粒間的接觸，減小了鋰離子的傳輸路徑，降低了電池內阻，還可避免因電池體積變化而產生的掉粉。

為實現上述目的，一方面，本發明提供了一種鋰電池，包括正極集流體、負極集流體和活性功能層，所述活性功能層由正極活性物質、負極活性物質和傳導鋰離子的物質混合得到，所述正極集流體和所述正極活性物質表面包覆第一材料，所述第一材料為離子良導體，所述負極集流體和所述負極活性物質表面包覆第二材料，所述第一材料與所述第二材料可反應生成不導電子的絕緣物質。

與現有技術相比，本發明所提供的鋰電池為單層結構，該單層結構指的是在正、負集流體之間只存在一層活性功能層，而現在技術中，正、負集流體間包括正極層、負極層，即存在層與層之間的界面，該界面不僅會增大電池內阻、降低電池性能，還會存在因鋰的嵌脫電池體積變化導致正極層、負極層中的活性物質脫落的隱患。單層結構是通過將正極活性物質、負極活性物質、傳導鋰離子的物質等混合在一起得到的，即可達到活性物質顆粒級別的均勻混合，并不存在活性物質間的層界面，使得鋰離子的傳輸從傳統電池中在正極層與負極層間的傳輸，轉變為在相鄰的正極活性物質顆粒與負極活性物質顆粒間的傳輸，從而大大減少了鋰離子的傳輸距離，極大的降低了鋰離子傳輸的內阻，增強了鋰電池的倍率性能；此外，顆粒級別的均勻混合，也優化并緩和了正、負極活性物質顆粒之間的體積變化，不會出現傳統的鋰電池正極層和負極層因體積變化導致的電池變形、掉粉、容量衰減等問題，且選擇合適的正、負極活性物質配置后，可以將電池循環過程中整體體積變化減少到極小的程度。此外，單層結構設計的鋰電池因為沒有隔膜組分，相比于傳統的多層鋰離子電池，可提升電池整體的致密度，從而可提高電池的能量密度。此外，通過在正、負極活性物質與正、負極集流體表面包覆第一材料和第二材料，且第一材料與第二材料可反應生成不導電子的絕緣物質，從而使得該單層結構的鋰電池能夠正常工作，不會出現內短路的現象。

另一方面，本發明提供了上述鋰電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）制備混合有正極活性物質、負極活性物質和傳導鋰離子的物質的活性功能層漿料；

（2）將步驟（1）制備的活性功能層漿料涂覆在正極集流體和負極集流體之間，得到鋰電池。