一种可拆卸式锂浆料电池的复合单元以及包含其的锂浆料电池制造技术

本发明专利技术公开了一种可拆卸式锂浆料电池的复合单元和包含其的锂浆料电池。该可拆卸式锂浆料电池的复合单元通过将设有半干浆料态/干燥粉体态的负极活性层的负极电极片与其他功能性部件制成一体化结构，使得在制作电池时可将该电池的复合单元直接固定安装于电池壳中，减少了向狭窄负极腔注入粘稠性负极浆料所带来的反应腔堵塞等问题，待回收电池时也可将整个电池的复合单元从电池壳中拆卸进行材料再生和利用，且方便对电池内部的电池的复合单元多次更换，从而实现锂浆料电池维护再生的目的。本发明专利技术的可拆卸式锂浆料电池的复合单元的正负极极耳通过电池壳上的通槽和间隔排列的通孔单独引出，有助于提高锂浆料电池的生产效率。

The utility model relates to a composite unit of a detachable lithium slurry battery and a lithium slurry battery thereof

【技术实现步骤摘要】
一种可拆卸式锂浆料电池的复合单元以及包含其的锂浆料电池
本专利技术涉及电池领域，具体地涉及一种可拆卸式锂浆料电池的复合单元以及包含其的锂浆料电池。
技术介绍
锂浆料电池是一种新型电池技术，是以电极浆料作为实现电化学功能的主体材料。其浆料态的电极由电极活性颗粒和导电添加剂分散于电解液中形成固液两相混合态，可以避免传统锂离子电池中电极材料发生脱落或松动造成的循环寿命衰减问题，同时具有更高的固体颗粒含量和能量密度，因此适合应用于小型电动交通工具或家庭储能领域。现有的锂浆料电池通常采用多层正极腔和负极腔交叉叠置的反应器结构，在电池制作过程中，电极浆料分别注入各个正极腔和负极腔并在正极腔和负极腔中形成动态的导电网络。正负极腔体的厚度通常不超过8mm，且要求负极腔厚度与正极腔厚度的比例为1:2～1:3。因此，负极浆料由于本身为粘稠度较高的非水系悬浮液，往往无法顺利、均匀地注入到狭窄的负极腔中，从而导致锂浆料电池电化学反应不充分或反应腔堵塞等问题；此外，从正负极腔引出的正负极极耳不容易排布等因素也一定程度上限制了锂浆料电池的整体性能和规模实施。
技术实现思路
针对以上存在的问题，本专利技术提供一种可拆卸式锂浆料电池的复合单元以及包含其的锂浆料电池。该可拆卸式锂浆料电池的复合单元通过将设有半干浆料态/干燥粉体态的负极活性层的负极电极片与其他功能性部件制成一体化结构，使得在制作锂浆料电池时可将该电池的复合单元直接固定安装于电池壳中，减少了向狭窄负极腔注入粘稠性负极浆料所带来的反应腔堵塞等问题，待回收电池时也可将整个电池的复合单元从电池壳中拆卸进行材料再生和利用，且方便对电池内部的的复合单元多次更换，从而实现锂浆料电池维护再生的目的。本专利技术的可拆卸式锂浆料电池的复合单元的正负极极耳通过电池壳上的通槽和间隔排列的通孔单独引出，有助于提高锂浆料电池的生产效率。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可拆卸式锂浆料电池的复合单元，其包括负极密封框、负极电极片、负极极耳和隔离层，其中负极电极片包括负极集流层和覆于负极集流层两侧的负极活性层。负极密封框、负极电极片、负极极耳和隔离层按照隔离层、负极密封框、负极极耳、负极电极片、另一负极密封框和另一隔离层的顺序依次堆叠。在负极集流层两侧均设有负极活性层，负极活性层的厚度可以为0.5mm～5mm，具体可为0.8mm；负极活性层可通过焊接、喷涂、粘接、电化学镀、化学镀或机械压入的方式固定于负极集流层。负极活性层为部分或全部非粘接固定的负极活性导电颗粒，通常为半干浆料态或干燥粉体态，其固含量可以为40～100％，堆积孔隙率可大于5％且小于60％；具体可为30％。在浸入电解液的情况下，非粘接固定的负极活性导电颗粒能够在电解液中移动并形成负极浆料。负极活性导电颗粒为导电剂或负极活性材料与导电剂的复合物或混合物。负极活性材料与导电剂的质量比为20～98：80～2，具体可为80:20；负极活性导电颗粒的平均粒径可以为0.05μm～500μm；具体可为150μm。负极活性材料为在充电过程中为可逆脱嵌锂的材料，包括可嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钛氧化物(Li4Ti5O12)、锂硅氧化物、金属锂粉和石墨等。导电剂可以为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维中的一种或几种。负极集流层可以为具有通孔结构的厚度为1μm～2000μm、优选为0.05μm～1000μm或0.8mm的电子导电层，负极集流层的孔径可以为0.01μm～2000μm、优选为10μm～1000μm或150μm或200μm，通孔孔隙率可以为10％～90％；具体可为60％。负极集流层可以为导电金属层，导电金属层可以为金属网或金属丝编织网，网孔可以为方形、菱形、长方形或多边形等；或者，导电金属层可以为具有多孔结构的多孔泡沫金属层；或者，导电金属层可以为多孔金属板或多孔金属箔，导电金属层的材料可以为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等。或者，负极集流层可以为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合的导电布，金属丝的材料可以为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等；有机纤维丝包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯中的一种或几种。或者，负极集流层可以为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的金属导电层、导电布、无机非金属材料、多孔有机材料，导电涂层可以为导电剂与粘结剂或导电剂、负极储锂活性材料与粘结剂的复合物，复合的方式可以为粘接、喷涂、蒸镀或机械压合等，多孔有机材料可以包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯等，无机非金属材料可以包括玻璃纤维无纺布和陶瓷纤维纸等，导电薄膜的材料可以为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等，导电剂可以为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维中的一种或几种，金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料可以为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等，粘结剂可以为聚氯乙烯、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。或者，负极集流层可以为上述任意两种或多种的组合。负极极耳可以为“回”字型金属片，与负极电极片的四周边缘紧密接触的电连接方式有利于均匀集流，能够避免大倍率充放电所导致的发热等情况的发生。负极极耳可以通过焊接、粘接或压力夹紧的方式固定于负极电极片。负极密封框可以为两个“回”字型框体，分别在上述负极电极片和负极极耳的复合结构两侧的四周边缘设置进行绝缘密封。负极密封框可以通过焊接、粘接或压力夹紧的方式连接于上述负极电极片和负极极耳的复合结构。负极密封框的厚度可以为0.25mm～2.5mm，利用负极密封框与负极集流层之间形成的凹槽可以容纳一定厚度的负极活性层，待后期向电池注入电解液时形成容纳负极浆料的腔体。负极密封框的材料可以为绝缘耐电解液的聚合物材料，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。在上述负极密封框、负极极耳和负极电极片一起复合后的整体结构外侧还可设置隔离层，这里的隔离层除了起到将电池正负极隔开防止短路的作用，还可一定程度上避免负极活性层脱落从而固定负极活性层。隔离层的材料可以为电子不导电的多孔聚合物材料；或者，隔离层的材料可以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，隔离层的材料可以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，隔离层的材料可以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，等等。锂浆料电池的复合单元还包括正极集流层和设置在正极集流层一侧的正极极耳，正极集流层未设有正极极耳的一侧复合在隔离层的外侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可拆卸式锂浆料电池的复合单元，其特征在于：所述可拆卸式锂浆料电池的复合单元包括负极密封框、负极电极片、负极极耳和隔离层；/n所述负极电极片包括负极集流层和覆于所述负极集流层两侧的负极活性层；/n其中，所述负极密封框、所述负极电极片、所述负极极耳和所述隔离层按照所述隔离层、所述负极密封框、所述负极极耳、所述负极电极片、另一所述负极密封框和另一所述隔离层的顺序依次堆叠。/n

【技术特征摘要】
1.一种可拆卸式锂浆料电池的复合单元，其特征在于：所述可拆卸式锂浆料电池的复合单元包括负极密封框、负极电极片、负极极耳和隔离层；
所述负极电极片包括负极集流层和覆于所述负极集流层两侧的负极活性层；
其中，所述负极密封框、所述负极电极片、所述负极极耳和所述隔离层按照所述隔离层、所述负极密封框、所述负极极耳、所述负极电极片、另一所述负极密封框和另一所述隔离层的顺序依次堆叠。


2.根据权利要求1所述的可拆卸式锂浆料电池的复合单元，其特征在于：所述负极活性层为呈半干浆料态或干燥粉体态的负极活性导电颗粒；所述负极活性导电颗粒为导电剂或负极活性材料与导电剂的复合物或混合物；所述负极活性导电颗粒的固含量为40～100％；所述负极活性材料与所述导电剂的质量比为20～98：80～2。


3.根据权利要求1或2所述的可拆卸式锂浆料电池的复合单元，其特征在于：所述可拆卸式锂浆料电池的复合单元还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新雷，田雪沁，陈永翀，王娜，王玉伟，徐彤，王馨，罗家松，何颖源，宋崇明，郭玉杰，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11