一种锂铝电池及其制备方法技术

锂铝电池及其制备方法，锂铝电池包括正极片和负极片、隔膜，所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极物料层，所述负极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极物料层；所述正极物料层中的正极活性物质为铝粉，所述负极物料层中的负极活性物质为锂粉。本发明专利技术的采用高克容量的铝作为电池的正极活性物质，锂作为电池的负极活性物质，可以有效提升电池的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种锂铝电池及其制备方法
本专利技术属于电池
，具体涉及一种新型锂铝电池及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着电子消费市场的不断扩大普及，电池的续航短和容量不足导致电子设备不能满足客户长时间使用需求的缺点也日益凸显，电池厂家为了提升电池的续航能力，一直在不断开发能量密度高的电池，以满足市场的需求。开发新型高能量密度的电池是许多电池厂家面临的主要问题，高能量密度的电芯材料及结构也是近几年的热门研究方向，在满足高能量密度的同时也要满足客户对电池的电性能和安全性能的要求。为了解决电芯能量密度提升困难的问题，开发新体系新材料的电池也应运而生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能量密度高的新型锂铝电池及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术解决方案：锂铝电池，包括正极片和负极片、隔膜，所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极物料层，所述负极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极物料层；所述正极物料层中的正极活性物质为铝粉，所述负极物料层中的负极活性物质为锂粉。进一步的，所述锂粉为纯锂金属粉末，粒径为0.05～200μm。进一步的，所述铝粉为纯铝金属粉末或铝合金粉末，粒径为0.05～200μm。进一步的，所述正极物料层中的正极物料包括铝粉、导电剂和粘结剂，所述铝粉在正极物料中的含量为60％～98％。进一步的，所述负极物料层中的负极物料包括锂粉、导电剂和粘结剂，所述锂粉在负极物料中的含量为60％～98％。>进一步的，所述负极集流体的物料载量为2～30mg/cm2。进一步的，所述正极集流体的物料载量为2～35mg/cm2。本专利技术还提供了一种锂铝电池的制备方法，包括以下步骤：将锂粉和粘结剂、导电剂与溶剂混合，制成负极浆料，将负极浆料均匀涂覆在负极集流体上，制成负极片；将铝粉和粘结剂、导电剂与溶剂混合，制成正极浆料，将正极浆料均匀涂覆在正极集流体上，制成正极片；将正、负极片干燥、压实、压平后，裁切成所需尺寸，和隔膜一起制成电芯；将电芯包装好并留有注液口，对电芯进行干燥后，将电芯转移至真空箱中注入电解液，注液完成后将电池进行封边，并放置于室温环境下静置，完成电池制作。进一步的，将正、负极片放置于通风烘箱中进行干燥，干燥时间为5～60分钟。进一步的，将电芯放置于真空干燥箱内进行干燥，真空干燥箱内的真空度低于-100Kpa，干燥时间为30～120分钟，温度为40～90℃。进一步的，压实极片时的面压为3.0～5.0g/cm2,压实后负极物料层的厚度为1～80μm，正极物料层的厚度为1～80μm。进一步的，注入电解液时真空箱内的湿度在10％以下。进一步的，电解液的注液量根据下式计算：注液重量＝电池容量/n，n为10～200，注液重量的单位为g，电池容量的单位为mAh。由以上技术方案可知，本专利技术的采用高克容量的铝和锂分别作为电池的正极活性物质和负极活性物质，锂的克容量约为3600mAh/g，铝的克容量约为1200mAh/g，相比于传统电池的正、负极活性物质，可以有效提升电池的能量密度，是一种新型结构的电池。同时由于本专利技术所使用的活性物质具有较高的克容量，如作为正极活性物质的铝，其用量约为钴酸锂、三元材料等常规正极材料质量的十分之一，同理，电解液的用量也得到了降低，电解液的用量约为相同规格电池电解液用量的10％～30％，可以通过降低原料用料成本，来降低电池的制造成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1为本专利技术实施例锂铝电池的内部结构示意图。以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细地说明。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。传统锂离子电池的正极活性材料通常为三元、钴酸锂、磷酸铁锂等，这些正极活性材料的克容量一般在150～180mAh/g之间，负极活性材料一般为石墨，硅碳等，这些负极活性材料的克容量一般在300～500mAh/g之间，采用传统活性材料制备的锂离子电池的能量密度已基本达到极限，提升空间有限。本专利技术提出了一种新型的锂铝电池，采用铝粉(NAP)作为正极活性物质，将铝粉采用喷涂或者重压复合的方式均匀涂在导电集流体上，作为电池的正极片，采用锂粉(NLP)作为负极活性物质，将锂粉采用喷涂或者重压复合到导电集流体上，作为电池的负极片，将制作好的正极片和负极片通过卷绕或者叠片的方式制作成锂铝电池。本专利技术的锂粉为纯锂金属粉末，粒径为0.05～200μm；铝粉可以是纯铝金属粉末，也可以是铝合金粉末，如铝硅、铝铜、铝镁、铝锌等合金粉末，粒径范围是0.05～200μm。进一步的，为了便于控制电池整体厚度，保证电池性能，锂粉和铝粉的中值粒径D50优选为5～10μm。本专利技术正、负极片的导电集流体采用导电性强的材料制成，如石墨烯膜、碳纳米管膜、铜箔、铝箔、导电橡胶、导电塑料、导电纤维织物、导电涂料、导电粘胶剂，导电薄膜等。导电剂应不受特别限制，只要它不会引起电池的内部环境中的副反应并且不会引起电池中的化学变化、而且具有优异的导电性即可。导电剂通常可以为石墨或导电碳或碳纳米管，并且例如可以为但不限于选自由如下构成的组中的一种：石墨，如天然石墨或人造石墨；炭黑类，如炭黑、乙炔黑、科琴黑(Ketjenblack)、DENKA炭黑(Denkablack)、热裂法炭黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑和热裂法炭黑；晶体结构为石墨烯或石墨的碳类材料；导电纤维，如碳纤维和金属纤维；氟化碳；金属粉末，如铝粉和镍粉；导电晶须，如锌氧化物和钛酸钾；导电氧化物，如钛氧化物；导电聚合物，如聚亚苯基衍生物；和其两种以上的混合物。粘结剂是有助于活性材料与导电材料之间的粘附强度和与集电器的粘结的成分，并且例如可以为但不限于选自由如下构成的组中的至少一种：聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚偏二氟乙烯-聚六氟丙烯共聚物(PVdF/HFP)、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯、聚环氧乙烷、烷基化聚环氧乙烷、聚丙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯吡啶、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)橡胶、磺化EPDM橡胶、苯乙烯-丁烯橡胶、含氟橡胶、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素和其混合物。如图1所示，本实施例的锂铝电池包括依次设置的正极集流体1、正极物料层2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.锂铝电池，包括正极片和负极片、隔膜，所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极物料层，所述负极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极物料层；/n其特征在于：/n所述正极物料层中的正极活性物质为铝粉，所述负极物料层中的负极活性物质为锂粉。/n

【技术特征摘要】
1.锂铝电池，包括正极片和负极片、隔膜，所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极物料层，所述负极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极物料层；
其特征在于：
所述正极物料层中的正极活性物质为铝粉，所述负极物料层中的负极活性物质为锂粉。


2.如权利要求1所述的锂铝电池，其特征在于：所述锂粉为纯锂金属粉末，粒径为0.05～200μm。


3.如权利要求1所述的锂铝电池，其特征在于：所述铝粉为纯铝金属粉末或铝合金粉末，粒径为0.05～200μm。


4.如权利要求1所述的锂铝电池，其特征在于：所述正极物料层中的正极物料包括铝粉、导电剂和粘结剂，所述铝粉在正极物料中的含量为60％～98％；和/或所述负极物料层中的负极物料包括锂粉、导电剂和粘结剂，所述锂粉在负极物料中的含量为60％～98％。


5.如权利要求1所述的锂铝电池，其特征在于：所述负极集流体的物料载量为2～30mg/cm2；和/或所述正极集流体的物料载量为2～35mg/cm2。


6.如权利要求1至5所述的锂铝电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将锂粉和粘结剂、导电剂与溶剂混合，制成负极浆料，将负极浆料均匀涂覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹浒，田奎，王清辉，付聪，黎世海，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44