[發(fā)明專利]一種柔性輕質(zhì)非金屬集流體、極片的制備方法和應用以及一種鋰蓄電池及其制備方法

有效

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• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110931802B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設計）人: 許曉雄;劉冀鵬;張永龍
• 申請（專利權）人: 浙江鋒鋰新能源科技有限公司;江西贛鋒鋰業(yè)股份有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/13;H01M4/139;H01M10/052;H01M10/0585
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本發(fā)明公開了一種柔性輕質(zhì)非金屬集流體、極片的制備方法和應用以及一種鋰蓄電池及其制備方法，非金屬集流體由50~98wt%導電聚合物和2～50wt%其他非金屬導電材料經(jīng)模板法制成，正極片或負極片由非金屬集流體和涂覆在非金屬集流體上的活性材料漿料制成，鋰蓄電池包括鋁塑膜殼體、密封在鋁塑膜殼體內(nèi)的電池芯以及設在鋁塑膜殼體外的負極外接端子和正極外接端子，所述電池芯由若干負極片、正極片交替疊加而成，相鄰負極片和正極片之間設有用于隔離正極片、負極片的隔膜或固體電解質(zhì)膜。本發(fā)明的非金屬集流體和正/負極片具有超薄、重量輕、強度大、柔韌性強等特點，便于加工制造，制造成本低，用于鋰電池中，可提高電池的電池能量密度和使用壽命。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰蓄電池技術領域，更具體地說，它涉及一種柔性輕質(zhì)非金屬集流體、極片的制備方法和應用以及一種鋰蓄電池及其制備方法。

背景技術

近年來，伴隨著新能源汽車行業(yè)和消費類電子產(chǎn)品行業(yè)的發(fā)展，鋰離子電池技術得到了快速發(fā)展，產(chǎn)品不斷迭代更新，電池性能不斷提升，但仍然不能滿足使用需求，開發(fā)具有更高能量密度、更高功率密度的鋰離子電池，成為目前研究的熱點。

傳統(tǒng)鋰離子電池組成中，集流體是不可或缺的一部分。集流體的作用是匯集電流，通常采用金屬銅箔或鋁箔，制作過程是將活性材料以漿料的形式涂覆于金屬銅箔或鋁箔上，即活性材料通過粘結(jié)劑連接到金屬銅箔或鋁箔上。這種連接方式往往會因粘結(jié)劑的粘結(jié)強度不足而導致活性材料與金屬銅箔或鋁箔在充放電過程中發(fā)生逐步脫離，使電池內(nèi)阻不斷增加，循環(huán)壽命縮短；此外，由于金屬銅箔或鋁箔與活性材料屬固-固界面接觸，接觸面積有限，界面電阻較大，電池在大電流充放電條件下的性能受到限制；另外，由于金屬集流體密度較大、柔韌性差，使得電池能量密度的進一步提高和電池制造過程中的可加工性受到影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種柔性輕質(zhì)非金屬集流體，該非金屬集流體具有超薄、重量輕、強度大、柔韌性強等特點，便于加工制造，制造成本低，且非金屬集流體所采用的材料本身就可存儲一定量的鋰離子，從而可以提高電池能量密度。

本發(fā)明的第二個目的在于提供上述柔性輕質(zhì)非金屬集流體的制備方法，該方法采用硬質(zhì)模具，制備工藝簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明的第三個目的在于提供一種正/極片，其采用在上述柔性輕質(zhì)非金屬集流體上涂覆活性材料漿料層而制成，除了具有超薄、重量輕、強度大、柔韌性強、便于加工、制造成本低等特點外，因提高了活性材料與集流體的粘結(jié)強度，可大大提高電池能量密度和使用壽命。

本發(fā)明的第四個目的在于提供上述正/負極片的制備方法，該方法同樣采用硬質(zhì)模具，可一體成型引出端子，制備工藝簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明的第五個目的在于提供上述正/負極片的用途，將其用于液態(tài)電解質(zhì)鋰蓄電池、聚合物電解質(zhì)鋰蓄電池、固態(tài)電解質(zhì)鋰蓄電池或固液混合電解質(zhì)鋰蓄電池中，有助于提高電池能量密度和使用壽命。

本發(fā)明的第六個目的在于提供一種鋰蓄電池，所述鋰蓄電池采用若干上述負極片、正極片疊加而成，通過在相鄰負極片、正極片之間夾設隔膜或固體電解質(zhì)膜，可方便地制得所需規(guī)格的鋰蓄電池，所得鋰蓄電池具有較高的電池能量密度和較長的使用壽命。

本發(fā)明的第七個目的在于提供上述鋰蓄電池的制備方法，所述制備方法簡便，易操作，制造成本低。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術方案：一種柔性輕質(zhì)非金屬集流體，其由50～98wt％導電聚合物和2～50wt％其他非金屬導電材料制成，所述導電聚合物為聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撐、聚苯撐乙烯和聚雙炔中的一種或多種的混合物；其他非金屬導電材料為石墨烯、碳納米管、Super-P、乙炔黑、導電石墨中的一種或多種。

進一步地，非金屬導電材料由50～98wt％導電聚合物、1％～25wt％石墨烯和1％～25wt％碳納米管組成。