[發(fā)明專利]高電壓單體固態(tài)鋰離子電池及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910926188.5 | 申請日： | 2019-09-27 |
| 公開（公告）號： | CN110556568A | 公開（公告）日： | 2019-12-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 徐瑞 | 申請（專利權(quán)）人： | 安徽坤宇塑金新能源技術(shù)有限公司 |
| 主分類號： | H01M10/0525 | 分類號： | H01M10/0525;H01M10/0585 |
| 代理公司： | 11429 北京中濟緯天專利代理有限公司 | 代理人： | 陸薇薇 |
| 地址： | 230000 安徽省合肥市包河區(qū)*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 板狀電極 電極 高電壓 固態(tài)鋰離子電池 固態(tài)電解質(zhì)層 單體電池 封裝 電池 常規(guī)鋰離子電池 生產(chǎn)工藝和設(shè)備 單體電池容量 液態(tài)電解液 鋰離子電池 儲能組件 電池單體 電壓可調(diào) 封裝結(jié)構(gòu) 內(nèi)部串聯(lián) 順序疊放 負(fù)極端 規(guī)模化 熱復(fù)合 雙極板 正極端 隔開 內(nèi)阻 貼合 制備 串聯(lián) 發(fā)熱 外部 優(yōu)化 | ||
1.一種高電壓單體固態(tài)鋰離子電池，包括電池芯及其外部的封裝外殼(1)，其特征在于：
所述電池芯包括三個及以上板狀電極，所述板狀電極包含一正極端電極(2)、一負(fù)極端電極(3)和至少一個雙極板電極(4)；所述正極端電極(2)包含一正極端板(20)，所述負(fù)極端電極(3)包含一負(fù)極端板(30)，所述雙極板電極(4)內(nèi)包含雙極板集流體(40)；所述正極端板(20)、所述負(fù)極端板(30)和所述雙極板集流體(40)均為金屬箔；所述正極端板(20)和所述負(fù)極端板(30)的一面分別涂覆有正極活性物質(zhì)層(M1)和負(fù)極活性物質(zhì)層(M2)，所述雙極板集流體(40)的兩面分別為正極側(cè)和負(fù)極側(cè)，分別涂覆有所述正極活性物質(zhì)層(M1)和所述負(fù)極活性物質(zhì)層(M2)，所述正極活性物質(zhì)層(M1)的涂覆面積小于所述負(fù)極活性物質(zhì)層(M2)；所述正極端板(20)一端具有未涂覆活性物質(zhì)的留白，作為正極柱引出端，所述負(fù)極端板(30)一端具有未涂覆活性物質(zhì)的留白，作為負(fù)極柱引出端；
各所述板狀電極自上而下順序疊放，所述負(fù)極端電極(3)位于頂端，所述正極端電極(2)位于底端，中間夾有一個及以上所述雙極板電極(4)；各所述板狀電極以固態(tài)電解質(zhì)層(E0)分隔，上方所述板狀電極的所述負(fù)極活性物質(zhì)層(M2)與下方所述板狀電極的所述正極活性物質(zhì)層(M1)相鄰，并分別貼合在一所述固態(tài)電解質(zhì)層(E0)的兩面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述雙極板集流體(40)、所述正極端板(20)和所述負(fù)極端板(30)厚度為6～40μm，其分別為銅箔、鋁箔、鐵箔和鎳箔中的任一種，或任兩種構(gòu)成的復(fù)合金屬箔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述正極活性物質(zhì)層(M1)的活性物質(zhì)材料為磷酸鐵鋰、三元材料、錳酸鋰、鎳酸鋰、高電壓尖晶石鎳錳酸鋰、高容量富鋰材料中的一種或任幾種的混合物，所述負(fù)極活性物質(zhì)層(M2)的活性物質(zhì)材料為鈦酸鋰、石墨、金屬鋰、硅碳、SiOX和Sn合金負(fù)極中的一種或任幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)層(E0)為固態(tài)電解質(zhì)薄膜，或由固態(tài)電解質(zhì)漿料涂布在所述正極活性物質(zhì)層(M1)和/或所述負(fù)極活性物質(zhì)層(M2)表面上形成，所述固態(tài)電解質(zhì)層(E0)的材料為含鋰氧化物和含鋰硫化物中的任一種或任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的固態(tài)鋰離子電池，其特征在于，所述封裝外殼(1)為方形鋁殼、方形鋼殼、方形塑殼、軟包鋁塑膜、軟包鋼塑膜中的任一種。
6.一種權(quán)利要求1至5任一項所述高電壓單體固態(tài)鋰離子電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
I.制備金屬箔，包括作為雙極板集流體基材的雙極板金屬箔，作為正極端板基材的正極端金屬箔以及作為負(fù)極端板基材的負(fù)極端金屬箔；
II.在正極端金屬箔的一面涂覆正極活性物質(zhì)漿料，在負(fù)極端金屬箔的一面涂覆負(fù)極活性物質(zhì)漿料，在雙極板金屬箔的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)分別涂覆正極活性物質(zhì)漿料和負(fù)極活性物質(zhì)漿料，涂覆形成的負(fù)極活性物質(zhì)層面積大于正極活性物質(zhì)層面積；對涂覆活性物質(zhì)后的雙極板金屬箔、正極端金屬箔和負(fù)極端金屬箔進行輥壓；
III.制備固態(tài)電解質(zhì)層，其材料為含鋰氧化物和含鋰硫化物中的任一種或任意組合；
IV.切割雙極板金屬箔得到形狀和尺寸相同的雙極板電極；切割正極端金屬箔和負(fù)極端金屬箔，切出的正極端板和負(fù)極端板的大于雙極板電極的雙極板集流體且在一端具有未涂覆活性物質(zhì)的留白，制得正極端電極和負(fù)極端電極；
V.將一負(fù)極端電極、至少一個雙極板電極和一正極端電極在模具內(nèi)自上而下順序疊放在模具中，各板狀電極由制得的固態(tài)電解質(zhì)層分隔，上方板狀電極的負(fù)極活性物質(zhì)層與下方板狀電極的正極活性物質(zhì)層相鄰且由所述固態(tài)電解質(zhì)層隔開；
VI.將模具內(nèi)疊放的板狀電極在真空或N2或惰性氣體氛圍下、溫度80～220℃及壓力0.1～1MPa條件下熱壓10～120s，使各極片通過固態(tài)電解質(zhì)層貼合在一起；
VII.用封裝外殼封裝板狀電極，將正極極耳和負(fù)極極耳分別連接在正極端板和負(fù)極端板的留白位置。
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