[發明專利]一種無集流體的電芯、其制備方法及鋰離子電池

有效

• 申請號: 202011125847.4
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112151875B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 徐洲;李濤
• 申請（專利權）人: 深圳聚鋰能源有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0585;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明公開了一種無集流體的電芯、其制備方法及鋰離子電池。所述方法包括：1)制備第一料區和位于第一料區一側的第一空白區域的第一極性材料層；2)在第一極性材料層上以及第一空白區域形成第一隔離材料層；3)在第一隔離材料層上制備與第一極性材料層結構相反的第二極性材料層，第二極性材料層包括第二料區和位于第二料區一側且與第一空白區域相對側的第二空白區域；第一料區和第二料區在水平投影方向上部分重合；4)在所述第二空白區域形成第二隔離材料層，第一隔離材料層和第二隔離材料層構成隔離結構，將第一極性材料層和第二極性材料層隔開，得到電芯單元；5)沿電芯單元的邊緣切割，得到無集流體的電芯。

技術領域

本發明屬于儲能技術領域，涉及一種無集流體的電芯、其制備方法及鋰離子電池。

背景技術

近年來，隨著經濟的發展和科技的進步，能源問題和環境問題已經成為目前所有人關注的重點。化石燃料的過度消耗以及能源需求的增長，使得清潔能源的開發和利用變得極為迫切。

鋰離子二次電池作為目前數碼、電動汽車產品等領域的首選電源，因為其具有高能量密度、高工作電壓、長循環壽命和無污染等優點。隨著便攜式智能設備的逐漸流行，發展便攜式、小體積、高能量密度和高安全性的輕薄電池電芯最近成為學術界和工業界的共同研究熱點。如何讓便攜式智能設備真正滿足人們的日常生活需要，即如何讓智能設備既具有較小體積又具備長時間的續航能力，開發與之相對應的電池電芯成為亟待攻克的技術難點之一。

CN109888168A公開了一種正極及其制備方法和具有該正極的電池，該正極為正極材料和納米二氧化鈦負載的碳纖維網絡結構，該正極制備方法如下：將紙片置于鈦酸酯溶液中浸潤，取出干燥，得到復合紙片，將正極材料與去離子水按照一定比例超聲分散得到一定溶度的分散液，然后將所述復合紙片與所述分散液混合進行水解反應，取出干燥，得到二氧化鈦和正極材料負載的復合體；再將所述復合體在保護氣體氛圍下進行高溫加熱處理，得到納米二氧化鈦和正極材料負載在碳纖維網絡上的結構，即正極，以及具有該正極的電池。該技術方案用以制備無粘結劑、無集流體的可自支撐的柔性正極，能簡化電極制備工藝、減少工序、降低成本、提高能量密度、提高導電性和安全性。但是該發明需要先制備電極，再組裝成電池，工藝過程相對復雜，電極結構也不夠緊密。

CN108807958A公開了一種二氧化錫-石墨烯-碳納米管柔性負極材料及其制備方法與應用，其制備方法包括：取錫鹽溶于純水中，加熱至90～230℃保溫3～72小時，然后冷卻至室溫，加入糖類物質攪拌溶解后加熱至90～230℃保溫1～72小時，再加入氧化石墨烯分散液，攪拌混合均勻，然后加入短單壁碳納米管、丁苯橡膠和氫碘酸溶液，攪拌均勻后進行超聲處理，混合液進行減壓抽濾，得到復合膜后干燥即得。本發明柔性負極材料制備方法簡單，環境友好，成本低廉，通過三維碳骨架的構造，緩解了二氧化錫體積膨脹的問題；SBR的加入提高了膜的機械性能以至于可以在無集流體和粘結劑的情況下直接作為柔性電極材料；所制得的復合膜材料擁有著優異的循環性能、高能量密度、高倍率性能以及高使用壽命。但是，該發明柔性負極的制備過程本身就比較復雜，同時組裝后電池的緊密性不夠好。

針對上述的鋰離子電池電芯的發展趨勢，目前行業內還沒有很成熟的技術和工藝制備出符合要求的產品，大部分器件還僅僅只是停留在研究階段，要真正應用于實際仍存在性能達不到要求、能量密度低、制備成本偏高、制備工藝復雜等諸多需要解決的問題。

綜上，開發一種既能保證該電芯的能量密度，又能夠保證電芯的生產和使用過程中的安全性能，并且具有簡單的制備工藝，成為目前亟待解決的問題。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種無集流體的電芯、其制備方法及鋰離子電池。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種無集流體的電芯的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)制備第一極性材料層，所述第一極性材料層包括第一料區和位于所述第一料區一側的第一空白區域；