[發明專利]輕量化鋰電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202010570360.0
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111834607A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 呂浡;張俊乾;李諾;何家金;李香杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種輕量化鋰電池及其制備方法，本發明輕量化鋰電池包括電池正極以及鋰電極，鋰電極具有通孔，且所述電池正極在所述鋰電極表面上的正投影能覆蓋所述通孔。本發明在鋰金屬上預制一個圓形通孔且在組裝過程中用電池正極將孔洞覆蓋；本發明鋰電池輕量化裝置，在保證電池性能不受損失的情況下，減少了鋰金屬的用量并且避免使用微米級鋰金屬電極，減輕了鋰金屬電池重量的同時簡化了鋰金屬制備工藝、降低了電池制作成本，本發明采用獨特的環形電極板結構設計，具有潛在應用價值。

技術領域

本發明涉及一種鋰電池及其制備方法，應用于電池技術領域。

背景技術

鋰離子電池以其高能量密度、長壽命以及存儲時間長等優點，被廣泛應用于手機和筆記本等便捷式電子設備上以及電動汽車和電動自行車等交通工具上。為了滿足現代科技的高速發展，對于鋰離子電池儲能能力的需求也進一步提升，鋰金屬由于其高容量、低密度和低電位等優勢被認為是下一代鋰電池中最有潛力的負極材料。

由于鋰金屬電極極高的能量密度，在實際應用中僅需要少量的鋰金屬即可與正極匹配，商業中通常將鋰金屬制備成為微米級的電極片。此工藝難度較大，會大幅提高鋰電池制備成本。然而，在鋰金屬電池中，如果避免使用高成本微米級鋰金屬電極，鋰金屬會有富裕。如何減輕了鋰離子電池重量，并減少了鋰金屬的用量，成為亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種輕量化鋰電池及其制備方法，在鋰金屬上預制一個圓形通孔，在組裝過程中用電池正極將孔洞覆蓋；本發明設計一種鋰電池輕量化裝置，在保證電池性能不受損失的情況下，減少了鋰金屬的用量，并且避免使用微米級鋰金屬電極，減輕了鋰金屬電池重量的同時簡化了鋰金屬制備工藝、降低了電池制作成本。

為達到上述發明創造目的，本發明采用如下技術方案：

一種輕量化鋰電池，包括電池正極以及鋰電極，其中，所述鋰電極具有通孔，且所述電池正極在所述鋰電極表面上的正投影能覆蓋所述通孔。

作為本發明優選的技術方案，所述鋰電池為紐扣式電池，所述鋰電池還包括正極殼、隔膜、不銹鋼墊片、彈簧片和負極殼；所述電池正極、隔膜、鋰電極、不銹鋼墊片依次重疊組裝，并封裝于由正極殼和負極殼組成的電池外殼內部。

作為本發明優選的技術方案，所述鋰電極的通孔為圓形通孔，所述圓形通孔直徑不大于4mm。

作為本發明優選的技術方案，所述鋰電極采用直徑不大于16mm，厚度不大于1mm的鋰金屬圓片制成。

作為本發明優選的技術方案，所述電池正極采用由92wt.％鎳鈷錳三元活性材料、4wt.％導電劑和4wt.％粘結劑制成鎳鈷錳復合電極，與鋰電極進行匹配組裝，形成鋰-鎳鈷錳三元材料紐扣電池。

作為本發明優選的技術方案，設置于電池正極和鋰電極之間的隔膜被電池電解液浸潤。

一種本發明輕量化鋰電池的制備方法，步驟如下：

在鋰電極中心區域預制圓形通孔；

將正極、隔膜依次裝入正極殼；

滴加鋰離子電池電解液到隔膜上，浸潤正極和隔膜；

將鋰電極、不銹鋼墊片和彈簧片依次裝入殼體；

裝入負極殼，封裝紐扣電池。

作為本發明優選的技術方案，本發明輕量化鋰電池是一種含鋰金屬電池輕量化的裝置，通過減少鋰金屬用量的方法來實現，在鋰金屬電極中心位置上預制圓形通孔，作為鋰電池中的負極材料；選用毫米級鋰電極。選取三元正極活性材料，制作鋰金屬電池。

本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點：