高能量密度锂离子电池的制备方法技术

本发明专利技术提供的一实施方式的高能量密度锂离子电池的制备方法，通过采用磁控溅射技术将铜金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铜箔，将负极浆料涂布在所述多孔铜箔上得到负极片，采用磁控溅射技术将铝金属溅射至高分子纤维纺织布上得到多孔铝箔，将正极浆料涂布在所述多孔铝箔上得到正极片，将所述正极片、隔膜和所述负极片进行层叠、卷绕以得到电芯，再对电芯进行注液、封装，以及老化和分容等操作，制备工艺简单易操作，流程短，显著节约了制造成本，同时得到的高能量密度电池的重量大大降低，相比于现有的锂离子电池，能量密度得到了大大提高，同时具有更好的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
高能量密度锂离子电池的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
，特别是涉及一种高能量密度锂离子电池的制备方法。
技术介绍
锂离子电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池已广泛应用于移动电话、计算机、摄像机、照相机等的电源，并且在电动汽车技术、大型发电厂的储能电池、UPS电源、医疗仪器电源等领域具有重要作用。随着电子消费品的日益繁荣，市场对锂离子电池的需求增长迅猛，同时对锂离子电池的性能要求越来越高，长循环寿命、高能量密度、稳定性好等。能量密度是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小，电池能量密度是指电池的平均单位体积或质量所释放出的电能，电池能量密度＝电池容量×放电平台/电池重量。目前锂离子电池中负极使用的基材是铜箔，该铜箔是采用电镀或挤压的方式成型的，厚度为6um～12um，面密度为54g/m2～108g/m2，铜箔的重量在锂离子电池中所占比例仅次于正负极粉料，大概为6％～20％。正极使用的基材是铝箔，该铝箔是采用压轧方式成型的，厚度为10um～16um，面密度为27g/m2～43.2g/m2，铝箔的重量在锂离子电池中所占比例大概为5％～10％，特别在大尺寸的动力电池中，其重量也是非常大的。无论在数码还是动力电池领域，铜箔和铝箔在整个锂离子电池中属于辅材，其作用主要是传导电子。但在高度追求能量密度的今天，铜箔和铝箔所占的重量对于提高锂离子电池的能量密度来说，是极大的一个障碍。通过降低辅材的重量，是提高锂离子电池能量密度的一大方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种高能量密度锂离子电池的制备方法，制备工艺简单，流程短，能显著节约成本，同时通过该制备方法得到的高能量密度锂离子电池，能量密度高、循环稳定性好。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：高能量密度锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：采用磁控溅射技术将铜金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铜箔；将负极活性物质与造孔剂、导电剂、粘接剂和溶剂进行混合搅拌，得到负极浆料；将所述负极浆料涂布在所述多孔铜箔上，经过干燥和冷压操作，以及分条和裁片操作，得到负极片；采用磁控溅射技术将铝金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铝箔；将正极活性物质与造孔剂、导电剂、粘接剂和溶剂进行混合搅拌，得到正极浆料；将所述正极浆料涂布在所述多孔铝箔上，经过干燥和冷压操作，以及分条和裁片操作，得到正极片；将所述正极片、隔膜和所述负极片进行层叠，再进行卷绕操作，得到电芯；将所述电芯进行电解液注入和封装操作，再顺序进行老化和分容操作，得到高能量密度锂离子电池。在其中一个实施例中，采用40W～130W的溅射功率将铜金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铜箔。在其中一个实施例中，采用70W～180W的溅射功率将铝金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铝箔。在其中一个实施例中，所述高分子纤维纺织布采用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚偏氟乙烯纤维或芳纶纤维编织而成。在其中一个实施例中，所述高分子纤维纺织布的孔径为170nm～250nm。在其中一个实施例中，所述多孔铜箔中铜金属的面密度为10g/m2～20g/m2。在其中一个实施例中，所述多孔铝箔中铝的面密度为12g/m2～25g/m2。在其中一个实施例中，所述正极活性物质为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、柠檬酸锂、草酸锂、四氧化三钴、三氧化二钴、氢氧化钴、硝酸钴、醋酸钴、硝酸铝、氧化铝、硫酸铝、氯化铝、二氧化钛、硅酸乙酯、二氧化硅和硝酸铈中的至少一种。在其中一个实施例中，所述负极活性物质为人造石墨、天然石墨、硬碳、硅碳、石墨烯和钛酸锂中的至少一种。在其中一个实施例中，所述造孔剂为碳酸氢铵、草酸、草酸铵、碳酸铵和硝酸胺中的至少一种。上述高能量密度锂离子电池的制备方法，通过采用磁控溅射技术将铜金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铜箔，将负极浆料涂布在所述多孔铜箔上得到负极片，采用磁控溅射技术将铝金属溅射至高分子纤维纺织布上得到多孔铝箔，将正极浆料涂布在所述多孔铝箔上得到正极片，将所述正极片、隔膜和所述负极片进行层叠、卷绕以得到电芯，再对电芯进行注液、封装，以及老化和分容等操作，制备工艺简单易操作，流程短，显著节约了制造成本，同时得到的高能量密度电池的重量大大降低，相比于现有的锂离子电池，能量密度得到了大大提高，同时具有更好的循环稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术一实施方式的高能量密度锂离子电池的制备方法的步骤流程图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，一实施方式的高能量密度锂离子电池的制备方法的步骤流程图，包括以下步骤：S110、采用磁控溅射技术将铜金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铜箔。可以理解，磁控溅射是物理气相沉积(PVD)的一种，已经成功应用于不同薄膜的制备工艺。磁控溅射是利用带有电荷的离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的物质(溅射靶材)作为靶电极(阴极)。在离子能量合适的情况下，入射离子和靶材表面的原子碰撞，将靶材表面的原子溅射出来，这些被溅射出来的原子带有一定的动能，并且会沿着一定的方向飞行，射向基片并在基片上沉积下来，从而实现薄膜的形成。在进行磁控溅射的过程中，一般先将工作气体输入真空腔室，工作气体一般为氩气。电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出氩离子和新的电子。氩离子在磁场和电场的作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在本实施方式中，将氩气输入真空腔室，将高分子纤维纺织布作为基体，将铜金属通过磁控溅射的方式溅射至高分子纤维纺织布上，并在高分子纤维纺织布上沉积下来，形成多孔铜箔。为了得到质量更好的多孔铜箔，例如，所述铜金属的含铜量大于99％，如此，能够提高铜金属在高分子纤维纺织布上的沉积率，形成含铜量更高以及连续性更好的多孔铜箔；例如，所述高分子纤维纺织布的厚度为2μm～5μm，如此，能够使制备得到的多孔铜箔更加轻薄柔软，便于后期本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高能量密度锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用磁控溅射技术将铜金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铜箔；将负极活性物质与造孔剂、导电剂、粘接剂和溶剂进行混合搅拌，得到负极浆料；将所述负极浆料涂布在所述多孔铜箔上，经过干燥和冷压操作，以及分条和裁片操作，得到负极片；采用磁控溅射技术将铝金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铝箔；将正极活性物质与造孔剂、导电剂、粘接剂和溶剂进行混合搅拌，得到正极浆料；将所述正极浆料涂布在所述多孔铝箔上，经过干燥和冷压操作，以及分条和裁片操作，得到正极片；将所述正极片、隔膜和所述负极片进行层叠，再进行卷绕操作，得到电芯；将所述电芯进行电解液注入和封装操作，再顺序进行老化和分容操作，得到高能量密度锂离子电池。

【技术特征摘要】
1.高能量密度锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用磁控溅射技术将铜金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铜箔；将负极活性物质与造孔剂、导电剂、粘接剂和溶剂进行混合搅拌，得到负极浆料；将所述负极浆料涂布在所述多孔铜箔上，经过干燥和冷压操作，以及分条和裁片操作，得到负极片；采用磁控溅射技术将铝金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铝箔；将正极活性物质与造孔剂、导电剂、粘接剂和溶剂进行混合搅拌，得到正极浆料；将所述正极浆料涂布在所述多孔铝箔上，经过干燥和冷压操作，以及分条和裁片操作，得到正极片；将所述正极片、隔膜和所述负极片进行层叠，再进行卷绕操作，得到电芯；将所述电芯进行电解液注入和封装操作，再顺序进行老化和分容操作，得到高能量密度锂离子电池。2.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池的制备方法，其特征在于，采用40W～130W的溅射功率将铜金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铜箔。3.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池的制备方法，其特征在于，采用70W～180W的溅射功率将铝金属溅射至高分子纤维纺织布上，得到多孔铝箔。4.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：高回春，阮乐祥，黄秋玲，宫宝昌，刘金成，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44