一种锂浆料电池的负极片制造技术

本发明专利技术提供一种锂浆料电池的负极片，该负极片包括绝缘密封框、含锂金属体和可嵌锂集流结构层。其中，可嵌锂集流结构层、含锂金属体和另一可嵌锂集流结构层构成夹心复合结构，绝缘密封框密封夹心复合结构的四周边缘，可嵌锂集流结构层的材料含有在锂浆料电池充放电过程中能够嵌锂的可嵌锂材料。负极片中的可嵌锂集流结构层能够在充电的时候起到嵌锂的作用，避免锂沉积在含锂金属体的表面形成锂枝晶，提高了电池的安全性。并且，含锂金属体还能够作为锂源，有效补充负极SEI膜形成以及电池循环过程中副反应对正极锂的消耗。另外，含锂金属体和可嵌锂集流结构层的共同集流使得集流效果均匀，避免了大倍率充放电导致的发热等情况的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种锂浆料电池的负极片
本专利技术属于电化学动力电池
，具体地涉及一种锂浆料电池的负极片。
技术介绍
锂离子电池是以嵌锂化合物作为正负极材料的新型高能电池，与铅酸电池、镍氢电池相比具有比能量高、电压高、自放电小、循环性能好和寿命长等一系列的优点，越来越受到人们的关注。近年来，锂离子电池技术取得了快速发展，已开始应用于电动汽车中。锂浆料电池包含电极片和电解液，注入电解液后电池的正极片和/或负极片内部形成有导电浆料，导电浆料含有一定比例在电解液中悬浮或沉淀的导电颗粒。当电池受到外部冲击或震荡时，由于此部分导电颗粒没有粘接固定，因此可以在电解液中移动，并形成动态的导电网络。导电颗粒为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳或金属导电颗粒等导电剂中的一种或几种混合物，或者导电颗粒为电极活性材料与上述导电剂的复合物或混合物，复合或混合的方式包括表面包覆、粘接或机械混合等。中国专利技术专利CN201610074921.1提到的锂浆料电池中，电子导电的负极集流体紧临电池的隔离层，使得电池在大倍率充放电以及过充时锂离子容易沉积在负极集流体的表面，从而存在“锂枝晶”刺穿隔离层并导致电池内部短路的危险。另外，中国专利技术专利CN201510164222.1提出一种将负极集流体置于负极反应腔内部的锂浆料电池，该电池存在如下问题，即负极浆料在首次及后续循环中伴随着SEI膜的生成、破坏和修复，这个过程会消耗电解液和活性锂，导致电池循环性能的恶化。
技术实现思路
针对以上存在的问题，本专利技术提供一种锂浆料电池的负极片。该负极片包括含锂金属体和可嵌锂集流结构层，该可嵌锂集流结构层能够在充电的时候起到嵌锂的作用，避免锂沉积在含锂金属体的表面形成锂枝晶，大大提高了电池的安全性。并且，含锂金属体还能够作为锂源，有效补充负极SEI膜形成以及电池循环过程中副反应对正极锂的消耗。另外，含锂金属体和可嵌锂集流结构层的共同集流使得集流效果均匀，避免了大倍率充放电导致的发热等情况的发生。本专利技术提供的技术方案如下：根据本专利技术提供一种锂浆料电池的负极片，该负极片包括绝缘密封框、含锂金属体和可嵌锂集流结构层，可嵌锂集流结构层、含锂金属体和另一可嵌锂集流结构层构成夹心复合结构，绝缘密封框密封夹心复合结构的四周边缘。可嵌锂集流结构层的材料含有在锂浆料电池充放电过程中能够嵌锂的材料，即可嵌锂材料。优选地，可嵌锂材料为在充电过程中可逆脱嵌锂的材料，包括：可嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钛氧化物、锂硅氧化物、金属锂粉和石墨等。可嵌锂集流结构层可包括集流多孔部，集流多孔部的厚度为0.01μm～2000μm，其通孔孔隙率为30％～98％，孔径范围为10nm～2mm。如上所述，可嵌锂集流结构层的材料含有在锂浆料电池充放电过程中能够嵌锂的可嵌锂材料。具体地讲，当可嵌锂集流结构层仅包括集流多孔部时，集流多孔部需含有上述可嵌锂材料。可嵌锂集流结构层还可以同时包括集流多孔部及浆料部。根据集流多孔部的孔隙率、孔径以及浆料部中浆料的粘稠度，浆料部可以与集流多孔部邻接、或者浆料部中的浆料可以部分地或全部地渗入到集流多孔部的孔隙中。其中，两个可嵌锂集流结构层以浆料部与含锂金属体相邻的方式设置在含锂金属体的两侧。这样，可嵌锂集流结构层的集流多孔部不仅可以起到嵌锂、集流的作用，还能够起到防止浆料部中的浆料从负极片渗漏的防漏作用。集流多孔部的厚度为0.01μm～2000μm，通孔孔隙率为30％～98％，孔径范围为10nm～2mm，浆料部的厚度为0～2mm。当可嵌锂集流结构层包括集流多孔部及浆料部时，集流多孔部和/或浆料部含有上述可嵌锂材料，优选地，集流多孔部和浆料部均含有上述可嵌锂材料。浆料部可以包括电解液以及能够在电解液中流动的可嵌锂导电颗粒，其中，可嵌锂导电颗粒占所述浆料部的质量比为10％～90％，平均粒径为500nm～500μm。可嵌锂导电颗粒为可嵌锂材料与导电剂的复合物或混合物，其中，可嵌锂材料与导电剂的质量比为0～98：100～2，复合或混合的方式包括表面包覆、粘接或机械混合等，导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳或金属导电颗粒等中的一种或几种。集流多孔部可以为单层结构或者为多层结构。换句话说，集流多孔部可以包括一个多孔层或者多个多孔层。当集流多孔部包括一个多孔层时，该多孔层既起到嵌锂的作用，又起到集流的作用。也就是说，该多孔层的材料为嵌锂金属导电材料或者覆有可嵌锂材料的导电材料。当集流多孔部包括多个多孔层时，各个多孔层的材料、厚度、孔隙率及孔径可以相同或者可以不同，只要其中一个多孔层可以起到嵌锂的作用并且其中一个多孔层可以起到集流的作用即可。多个多孔层可以通过焊接、喷涂、粘接、机械压入等方式连接到一起。具有多个多孔层的优势在于，可以通过实际需要具体调整各个多孔层的材料、厚度、孔隙率和孔径。在由可嵌锂集流结构层—含锂金属体—可嵌锂集流结构层构成的夹心复合结构的四周边缘设有绝缘密封框。该绝缘密封框通过热压、粘贴等方式连接于夹心复合结构。绝缘密封框起到绝缘的作用，并且，当可嵌锂集流结构层包括浆料部时，绝缘密封框还起到密封的作用以防止浆料部中的浆料从夹心复合结构的四周边缘渗漏。绝缘密封框的材料为绝缘耐电解液的聚合物材料，例如为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和改性聚烯烃等中的一种或几种。在负极片的表面可以设有电子绝缘离子导通的隔离层。隔离层的材料为电子不导电的多孔聚合物材料，例如：聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯等；或者，隔离层的材料为电子不导电的无机非金属材料与有机聚合物的复合多孔材料，例如：玻璃纤维无纺布、合成纤维无纺布、陶瓷纤维纸等；或者，隔离层的材料为电子不导电的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料；或者，隔离层的材料为在电子不导电的多孔聚合物材料的孔隙内或在无机非金属材料与有机聚合物的复合多孔材料的孔隙内浸渍有离子导电的电解液或聚合物胶体材料。含锂金属体的材料为金属锂或富锂合金。富锂合金例如包括铝锂合金、锂镁合金、锂硅合金等。当可嵌锂集流结构层仅包括集流多孔部时，含锂金属体可以通过焊接、喷涂、粘接、电化学镀、化学镀或机械压入等方式固定于集流多孔部。当可嵌锂集流结构层包括集流多孔部及浆料部时，通过上述的绝缘密封框来固定连接可嵌锂集流结构层—含锂金属体—可嵌锂集流结构层的夹心复合结构。其中，含锂金属体能够作为锂源补充负极SEI膜形成以及电池循环过程中副反应对正极锂的消耗。负极片设有负极极耳，负极极耳可以与可嵌锂集流结构层的集流多孔部电连接或与含锂金属体电连接；或者，负极极耳可以与可嵌锂集流结构层的集流多孔部电连接并且与含锂金属体电连接。也就是说，可嵌锂集流结构层和含锂金属体均可以起到集流体的作用。当可嵌锂集流结构层和含锂金属体同时集流时，集流效果均匀，能够避免大倍率充放电所导致的发热等情况的发生。集流多孔部可以是多孔可嵌锂金属导电层，或者可以是表面覆有可嵌锂材料的多孔导电层。其中，当集流多孔部为多孔可嵌锂金属导电层时，多孔可嵌锂金属导电层可以为金属网或金属丝编织网，网孔为方形、菱形、长方形或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂浆料电池的负极片，其特征在于：所述负极片包括绝缘密封框、含锂金属体和可嵌锂集流结构层，所述可嵌锂集流结构层、所述含锂金属体和另一所述可嵌锂集流结构层构成夹心复合结构，所述绝缘密封框密封所述夹心复合结构的四周边缘，所述可嵌锂集流结构层的材料含有在锂浆料电池充放电过程中能够嵌锂的可嵌锂材料。

【技术特征摘要】
1.一种锂浆料电池的负极片，其特征在于：所述负极片包括绝缘密封框、含锂金属体和可嵌锂集流结构层，所述可嵌锂集流结构层、所述含锂金属体和另一所述可嵌锂集流结构层构成夹心复合结构，所述绝缘密封框密封所述夹心复合结构的四周边缘，所述可嵌锂集流结构层的材料含有在锂浆料电池充放电过程中能够嵌锂的可嵌锂材料。2.根据权利要求1所述的锂浆料电池的负极片，其中，所述可嵌锂集流结构层包括集流多孔部，所述集流多孔部含有在锂浆料电池充放电过程中能够嵌锂的可嵌锂材料，所述集流多孔部的厚度为0.01μm～2000μm，通孔孔隙率为30％～98％，孔径范围为10nm～2mm。3.根据权利要求1所述的锂浆料电池的负极片，其中，所述可嵌锂集流结构层包括集流多孔部及浆料部，所述浆料部与所述集流多孔部邻接、或者所述浆料部中的浆料部分地或全部地渗入到所述集流多孔部的孔隙中，其中，两个所述可嵌锂集流结构层以所述浆料部与所述含锂金属体相邻的方式设置在所述含锂金属体的两侧，其中，所述集流多孔部和/或所述浆料部含有在锂浆料电池充放电过程中能够嵌锂的可嵌锂材料，其中，所述集流多孔部的厚度为0.01μm～2000μm，通孔孔隙率为30％～98％，孔径范围为10nm～2mm，所述浆料部的厚度为0～2mm。4.根据权利要求3所述的锂浆料电池的负极片，其中，所述浆料部包括电解液以及能够在电解液中流动的可嵌锂导电颗粒，其中，所述可嵌锂导电颗粒占所述浆料部的质量比为10％～90％，平均粒径为500nm～500μm，所述可嵌锂导电颗粒为可嵌锂材料与导电剂的复合物或混合物，其中，可嵌锂材料与导电剂的质量比为0～98：100～2，复合或混合的方式包括表面包覆、粘接或机械混合，所述导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳或金属导电颗粒中的一种或几种。5.根据权利要求2-4中任一项所述的锂浆料电池的负极片，其中，所述集流多孔部包括单个多孔层；或者，所述集流多孔部包括多个多孔层，各个所述多孔层的材料、厚度、孔隙率和孔径相同或者不同，各个所述多孔层通过焊接、喷涂、粘接或机械压入的方式连接到一起。6.根据权利要求1-4中任一项所述的锂浆料电池的负极片，其中，所述绝缘密封框通过热压或粘贴的方式密封地固定于所述夹心复合结构的四周边缘，所述绝缘密封框的材料为绝缘耐电解液的聚合物材料，所述绝缘耐电解液的聚合物材料为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和改性聚烯烃中的一种或几种。7.根据权利要求1-4中任一项所述的锂浆料电池的负极片，其中，所述负极片的表面设有电子绝缘离子导通的隔离层，所述隔离层的材料为电子不导电的多孔聚合物材料；或者，所述隔离层的材料为电子不导电的无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料；或者，所述隔离层的材料为电子不导电的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料；或者，所述隔离层的材料为在电子不导电的多孔聚合物材料的孔隙内或在无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料的孔隙内浸渍有离子导电的电解液或聚合物胶体材料。8.根据权利要求7所述的锂浆料电池的负极片，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永翀，何颖源，张彬，张艳萍，张萍，
申请(专利权)人：北京好风光储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11