一种电芯的制备方法、系统、电芯和电池技术方案

本发明专利技术涉及电池技术领域，具体涉及一种电芯的制备方法、系统、电芯和电池。电芯的制备方法，包括：将正极层叠体进行热复合，得到正极片基材料带；正极层叠体包括正极集流体料带，以及在正极集流体料带的至少一侧表面依次层叠的第一正极活性膜和第二正极活性膜；将负极层叠体进行热复合，得到负极片基材料带；负极层叠体包括负极集流体料带，以及在负极集流体料带的至少一侧表面层叠负极活性膜。将正极片基材料带与隔膜复合得到的正极复合料带裁切成正极复合片，与负极片基材料带的裁切片层叠；或者，将负极片基材料带与隔膜复合得到的负极复合料带裁切呈负极复合片，与正极片基材料带的裁切片层叠。电芯的良品率，安全性和电化学性优异。性优异。性优异。

【技术实现步骤摘要】
一种电芯的制备方法、系统、电芯和电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及一种电芯的制备方法、系统、电芯和电池。

技术介绍

[0002]无论是湿法涂布工艺，还是干法电极工艺，目前在电芯制备过程中主要采用叠片，卷绕等工艺，与叠片工艺相比，卷绕工艺中存在内阻偏高，高倍率放电容量偏少，放电平台低，不易做太厚电芯且厚底不宜控制，电池形状单一，容易变形等劣势，现在越来越多的电池厂家开始选择叠片工艺，但是在叠片工艺相对卷绕工艺，操作复杂，良品率低，极片与隔膜之间对齐度不宜控制，且容易出现错位等问题，从而引起正负极错位或直接接触短路造成安全问题。
[0003]另外，现有的功率型锂离子动力电池正极材料不能兼顾获得优异的电池比能量、比功率、大倍率充电、低温性能、循环性能等性能。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种电芯的制备方法，以提高叠片的速度，提高叠片的对齐度，良品率；并且使得到的电芯具有优异的电化学性能和安全性能。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种实施如上所述的电芯的制备方法所采用的系统。其安全性能高。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的电芯的制备方法制备得到的电芯。该电芯安全性能高，电化学性能优异。
[0008]本专利技术的另一个目的在于提供一种电池，包括如上所述的电芯。该电池具有优异的电化学性能和安全性能。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010]一种电芯的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将正极层叠体进行第一热复合，得到正极片基材料带；所述正极层叠体包括正极集流体料带，以及在所述正极集流体料带的至少一侧表面依次层叠的第一正极活性膜和第二正极活性膜；所述第一正极活性膜包括三元正极活性材料；第二正极活性膜包括磷酸铁锂；
[0012]将负极层叠体进行第二热复合，得到负极片基材料带；所述负极层叠体包括负极集流体料带，以及在所述负极集流体料带的至少一侧表面层叠负极活性膜；
[0013]将正极片基材料带的两侧表面分别与正极隔膜料带进行第三热复合，得到正极复合料带，将所述正极复合料带裁切后的正极复合片与负极片基材料带裁切后的负极片进行交替层叠；或者，将负极片基材料带的两侧表面与负极隔膜料带进行第三热复合，得到负极复合料带，将负极复合料带裁切后的负极复合片与正极片基材料带裁切后的正极片进行交
替层叠。
[0014]优选地，所述三元正极活性材料的化学式包括：Li
1+x
Ni
y
Co
z
Mn
t
A
s
O2‑
δ
，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤t≤1，0≤s≤1，0≤δ≤0.2；
[0015]A包括Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb、Lu、W、Pt或和Au中的至少一种；
[0016]优选地，所述三元正极活性材料包括LiCoO2、LiNiO2、LiFePO4、LiNi
0.5
Mn
0.5
O2、Li(NiCoMn)
1/3
O2、Li
1.2
Ni
0.13
Mn
0.54
Co
0.13
O2和LiMn2O4中的至少一种。
[0017]优选地，所述磷酸铁锂的化学式包括：LiFe1‑
q
M
q
PO4，其中，0≤q≤1；
[0018]M包括Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb、Lu、W、Pt或和Au中的至少一种。
[0019]优选地，以质量百分比计，所述第一正极活性膜包括三元正极活性材料85％～99.4％、导电剂0.5％～5％和可纤维化粘结剂0.1％～10％；
[0020]优选地，以质量百分比计，所述第二正极活性膜包括磷酸铁锂85％～99.4％、导电剂0.5％～5％和可纤维化粘结剂0.1％～10％；
[0021]优选地，所述第一正极活性膜的厚度为20～300μm；
[0022]优选地，所述第二正极活性膜的厚度为所述第一正极活性膜的厚度的0.1％～20％。
[0023]优选地，所述正极集流体包括正极集流体基体，以及设置于所述正极集流体基体至少一侧表面的碳层；
[0024]优选地，所述负极集流体包括负极集流体基体，以及设置于所述负极集流体基体至少一侧表面的碳层；
[0025]优选地，所述正极集流体或者所述负极集流体中，单侧碳层的厚度分别为1～5μm；
[0026]优选地，所述第一热复合、第二热复合、第三热复合和第四热复合分别采用辊压的方式；
[0027]优选地，所述第一热复合、第二热复合、第三热复合和第四热复合的温度分别为20～200℃。
[0028]优选地，所述负极活性膜中的负极活性材料包括石墨、硅和氧化亚硅中的至少一种；
[0029]优选地，以质量百分比计，所述负极活性膜包括负极活性材料85％～99.4％、导电剂0.5％～5％和可纤维化粘结剂0.1％～10％；
[0030]优选地，所述负极活性膜的厚度为20
‑
350μm。
[0031]实施如上所述的电芯的制备方法所采用的系统，包括：正极片基材料带制作单元、负极片基材料带制作单元、隔膜热复合单元和叠片单元；
[0032]所述正极片基材料带制作单元包括1～2个第一正极活性膜供给装置、1～2个第二正极活性膜供给装置、正极集流体料带供给装置和第一热复合装置；
[0033]所述负极片基材料带制作单元包括1～2个负极活性膜供给装置、负极集流体料带供给装置和第二热复合装置；
[0034]所述隔膜热复合单元选自正极隔膜热复合单元或者负极隔膜热复合单元；所述正极隔膜热复合单元用以获得正极复合料带，所述正极隔膜热复合单元包括2个正极隔膜料带供给装置、第三热复合装置；所述负极隔膜热复合单元用以获得负极复合料带，所述负极隔膜热复合单元包括2个负极隔膜料带供给装置、第四热复合装置；
[0035]所述叠片单元包括第一裁切装置、第二裁切装置和叠片装置；所述第一裁切装置用于将所述正极片基材料带裁切成多个正极片，或者用于将所述正极复合料带裁切成多个正极复合片；所述第二裁切装置用于将所述负极片基材料带裁切成多个负极片，或者用于将所述负极复合料带裁切成多个负极复合片。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将正极层叠体进行第一热复合，得到正极片基材料带；所述正极层叠体包括正极集流体料带，以及在所述正极集流体料带的至少一侧表面依次层叠的第一正极活性膜和第二正极活性膜；所述第一正极活性膜包括三元正极活性材料；所述第二正极活性膜包括磷酸铁锂；将负极层叠体进行第二热复合，得到负极片基材料带；所述负极层叠体包括负极集流体料带，以及在所述负极集流体料带的至少一侧表面层叠负极活性膜；将正极片基材料带的两侧表面分别与正极隔膜料带进行第三热复合，得到正极复合料带，将所述正极复合料带裁切后的正极复合片与负极片基材料带裁切后的负极片进行交替层叠；或者，将负极片基材料带的两侧表面与负极隔膜料带进行第三热复合，得到负极复合料带，将负极复合料带裁切后的负极复合片与正极片基材料带裁切后的正极片进行交替层叠。2.根据权利要求1所述的电芯的制备方法，其特征在于，所述三元正极活性材料的化学式包括：Li
1+x
Ni
y
Co
z
Mn
t
A
s
O2‑
δ
，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤t≤1，0≤s≤1，0≤δ≤0.2；A包括Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb、Lu、W、Pt或和Au中的至少一种；优选地，所述三元正极活性材料包括LiCoO2、LiNiO2、LiFePO4、LiNi
0.5
Mn
0.5
O2、Li(NiCoMn)
1/3
O2、Li
1.2
Ni
0.13
Mn
0.54
Co
0.13
O2和LiMn2O4中的至少一种。3.根据权利要求1所述的电芯的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁锂的化学式包括：LiFe1‑
q
M
q
PO4，其中，0≤q≤1；M包括Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb、Lu、W、Pt或和Au中的至少一种。4.根据权利要求1所述的电芯的制备方法，其特征在于，以质量百分比计，所述第一正极活性膜包括三元正极活性材料85...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦士林，蔡挺威，肖强，张耀法，张超，马忠龙，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：