一种锂电池正极结构组合、锂电池电芯制造技术

本实用新型专利技术涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池正极结构组合、锂电池电芯。一种锂电池正极结构组合，包括正极结构和形成在所述正极结构上的缓冲层，所述正极结构包括正极集流体和形成在所述正极集流体上的正极层。所述缓冲层形成在所述正极层之上，且所述正极集流体、正极层和缓冲层叠加设置。所述正极层包括锂离子化合物，所述缓冲层包括锂离子化合物。所述缓冲层能有效阻止电解质和正极结构直接接触，避免电解质中的微量HF与正极结构的不可逆反应，同时抑制高压充电下正极结构的塌陷，从而使得该正极结构制成的电池的可逆容量和循环性得到提升。

A lithium battery positive structure combination and lithium battery core

The utility model relates to the technical field of lithium batteries, in particular to a lithium battery positive structure combination and a lithium battery core. A combination of positive pole structures of lithium batteries includes a positive pole structure and a buffer layer formed on the positive electrode structure, the positive pole structure including a positive collector fluid and a positive layer formed on the positive collector fluid. The buffer layer is formed on the positive layer, and the positive collector, positive layer and buffer layer are superimposed. The positive layer comprises a lithium ion compound, and the buffer layer comprises a lithium ion compound. The buffer layer can effectively prevent the direct contact between the electrolyte and the positive pole structure, avoid the irreversible reaction of the micro HF in the electrolyte and the positive electrode structure, and suppress the collapse of the positive electrode structure under the high voltage charge, so that the reversible capacity and circulation of the battery made by the positive electrode structure can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池正极结构组合、锂电池电芯
本技术涉及锂电池
，尤其涉及一种锂电池正极结构组合、锂电池电芯。
技术介绍
上世纪90年代SONY公司开发第一代商用锂电池以来，由于锂电池具有高能量密度和输出工作电压的优点，被广泛用于数码电子产品、电动汽车及大规模储能等方面。正极材料是锂电池的重要组成部分，直接影响着锂电池的容量、循环性能等参数。常见的正极材料有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元材料等。在各种正极材料中，钴酸锂(LiCoO2)由于其周期稳定性好、可逆性好、能量密度高、制备方便，被广泛用于各个领域。许多研究者发现通过提高截止电位能够显著提升LiCoO2电池的容量，但是在高电压下，LiCoO2正极材料结构会发生不可逆的塌陷，从而导致容量快速衰减。目前有文献报道正极材料LiCoO2表面进行金属氧化物包覆能改善这一问题。例如现有技术中揭示当LiCoO2极片表面溅射一层厚度为200nm掺有2％Al2O3的ZnO薄膜时，在3.0V–4.5V之间进行充放电150圈之后其容量保有率为90％，而未作处理的LiCoO2电池容量保有率只有46％。氧化物涂层有效阻止电极材料与电解质直接接触，抑制电极材料充放电过程中的相变，增强了高电压下LiCoO2材料的结构稳定性，使电池的可逆容量和循环性能得到提升。但是金属氧化物本身的锂离子传导性较差，将降低LiCoO2材料与电解质之间的锂离子传输速率，从而影响电池的倍率性能。此外，锂电池充放电过程中，电极表面会生成一层固体电解质界面膜(SEI膜)，其主要成分为锂的化合物，稳定的SEI膜能有效阻止有机大分子进入电极材料结构中增强电极稳定性，从而有效提高电池的循环性能，但同时也会造成一部分锂损失，因此，如何生成稳定的SEI膜将是解决LiCoO2电池高容量、高电压、高能量等高性能的关键问题。
技术实现思路
为克服目前锂电池正极结构容易发生不可逆的塌陷，导致锂电池结构电能容量变低，充放电循环效果变差的问题，本技术提供一种锂电池正极结构稳定，比容量高、充放电循环效果好的锂电池正极结构组合、锂电池电芯。本技术为了解决上述技术问题，提供一技术方案：一种锂电池正极结构组合，包括正极结构和形成在所述正极结构上的缓冲层，所述正极结构包括正极集流体和形成在所述正极集流体上的正极层。所述缓冲层形成在所述正极层之上，且所述正极集流体、正极层和缓冲层叠加设置。所述正极层包括锂离子化合物，所述缓冲层包括锂离子化合物。优选地，所述缓冲层的锂离子化合物包括快离子导体，所述快离子导体具体为Li1+yAyTi2-x-yMx(PO4)3、La2/3-xLi3xTiO3、LiNbO3、LiPON、Li2CO3中的任一种，其中Li1+yAyTi2-x-yMx(PO4)3中：0≤x≤2,0≤y≤2和0≤x+y≤2，A为Al、Ga、In、Sc、Y，M为Ge、Zr、Hf；La2/3-xLi3xTiO3中：0.05＜x＜0.167。优选地，所述缓冲层的厚度为5-20nm。优选地，所述缓冲层的厚度优选为10nm。优选地，所述正极结构层包括正极集流体层和形成在正极集流体层之上的正极层，所述正极层为钴酸锂、LiNixCoyM1-x-yO2中的任一种，其中0≤x＜1,0≤y＜1和0≤x+y≤1，M为Al或Mn。本技术为了解决上述技术问题，提供另一技术方案：一种锂电池电芯，其包括上述所述的锂电池正极结构组合，负极结构以及电解质，所述负极结构跟所述正极结构组合相对设置，所述电解质位于正极结构组合和负极结构之间，所述缓冲层跟所述电解质接触。相对于现有技术，所述锂电池正极结构组合包括正极结构和形成在所述正极结构上的缓冲层，所述正极结构包括正极集流体和形成在所述正极集流体上的正极层。所述缓冲层形成在所述正极层之上，且所述正极集流体、正极层和缓冲层叠加设置。所述正极层包括锂离子化合物，所述缓冲层包括锂离子化合物。所述正极结构之上形成有缓冲层，避免正极结构与电解质直接接触，有效阻止电解质和正极结构直接接触，避免电解质中的微量HF与正极结构的不可逆反应，同时抑制高压充电下正极结构的塌陷，从而使得利用该正极结构制成的电池的可逆容量和循环性得到提升。所述缓冲层的锂离子化合物为快离子导体中一种，快离子导体在一定温度下具有能与液体电解质相比拟的离子电导率和低的离子电导激活能，更好的保证电解质中导电离子和正极结构之间的导电性能。所述缓冲层的厚度为5-20nm既能将电解质和正极结构隔开，同时也能保证电解质中导电离子和正极结构的传导性能。所述正极层为钴酸锂、LiNixCoyM1-x-yO2中的任一种，其中0≤x＜1，0≤y＜1和0≤x+y≤1，M为Al，Mn。钴酸锂和LiNixCoyM1-x-yO2的周期稳定性好，可逆性好，能量密度高，能很好的被用作所述正极集流体层的正极层。本技术的目的之二提供了一种锂电池电芯，其包括上述所述的锂电池正极结构组合，负极结构以及电解质，所述负极结构跟所述正极结构组合相对设置，所述电解质位于正极结构组合和负极结构之间，所述缓冲层跟所述电解质接触。缓冲层很好的避免正极结构与电解质直接接触，避免电解质中的微量HF与正极结构的不可逆反应，同时抑制高压充电下正极结构的塌陷，从而使得利用该正极结构制成的锂电池电芯的可逆容量和循环性得到提升。【附图说明】图1是本技术中的锂电池正极结构组合的整体结构示意图；图2是本技术中制备锂电池正极结构组合的流程图；图3是本技术中形成有缓冲层的锂电池电芯结构示意图；图4是本技术中未形成缓冲层的锂电池电芯结构示意图；图5是本技术中未形成缓冲层和形成了缓冲层的锂电池结构的放电倍率性能比对图；图6为本技术中锂电池结构经过倍率性能测试之后，第60周后未形成缓冲层和形成了缓冲层的锂电池电芯的交流阻抗对比图。【具体实施方式】为了使本技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。请参阅图1，一种锂电池正极结构组合10，该锂电池正极结构组合10包括正极结构100和形成在所述正极结构100上的缓冲层200。所述正极结构100包括正极集流体1001和形成在所述正极集流体1001上的正极层1002。所述缓冲层200形成在所述正极层1002之上，且所述正极集流体1001、正极层1002和缓冲层200叠加设置。所述正极层1002包括锂离子化合物，所述缓冲层200包括锂离子化合物。集流体，是指汇集电流的结构或者零件，在离子电池上主要指的是金属箔，如铜箔、铝箔，泛指可以包括极耳。其主要功能是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出，因此集流体应与活性物质充分接触，并且内阻应尽可能小为佳。集流体一般分为正极集流体和负极集流体，在锂电池材料中一般采用铝箔作为正极集流体，铜箔作为负极集流体。具体原因为，铝容易氧化，在其表面容易形成致密氧化膜保护其不受氧化，稳定电位高，其在低电位的负极容易嵌锂锂离子，不宜做负极集流体。铜在高电位下会氧化，不宜做正极集流体。在本技术中，采用的正极集流体1001为铝箔。在正极集流体层1001上形成的正极层10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池正极结构组合，其特征在于：包括正极结构和形成在所述正极结构上的缓冲层，所述正极结构包括正极集流体和形成在所述正极集流体上的正极层，所述缓冲层形成在所述正极层之上，且所述正极集流体、正极层和缓冲层叠加设置，所述正极层包括锂离子化合物，所述缓冲层包括锂离子化合物。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池正极结构组合，其特征在于：包括正极结构和形成在所述正极结构上的缓冲层，所述正极结构包括正极集流体和形成在所述正极集流体上的正极层，所述缓冲层形成在所述正极层之上，且所述正极集流体、正极层和缓冲层叠加设置，所述正极层包括锂离子化合物，所述缓冲层包括锂离子化合物。2.如权利要求1所述的锂电池正极结构组合，其特征在于：所述缓冲层的锂离子化合物具体为Li1+yAyTi2-x-yMx(PO4)3、La2/3-xLi3xTiO3、LiNbO3、LiPON、Li2CO3中的任一种，其中Li1+yAyTi2-x-yMx(PO4)3中：0≤x≤2,0≤y≤2和0≤x+y≤2，A为Al、Ga、In、Sc、Y，M为Ge、Zr、Hf；La2/3-xLi3xT...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓琨，宋世湃，
申请(专利权)人：成都英诺科技咨询有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51