一种微型高能二次电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种微型高能二次电池，包括相互交叠的正极片、隔膜和负极片，隔膜设置于正极片和负极片中间，隔开正极片和负极片，正极片设置有正极极耳，负极片设置有负极极耳。本发明专利技术解决目前现有技术中微型锂离子电池性能难以提升的问题，提供一种微型高能二次电池及其制备方法，该微型高能二次电池为复合锂金属卷绕电池，具备正极片、隔膜和负极片，通过卷绕的方式制备卷绕电芯，增大微型电池的空间利用率，实现微型电池的高能量供应。该电池与传统微型锂离子电池相比，比能量更高、寿命更长、功率更高、安全性能更好。安全性能更好。安全性能更好。

【技术实现步骤摘要】
一种微型高能二次电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于化学电源
，尤其是涉及一种微型高能二次电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]在电化学储能领域，锂离子电池由于其高电压，高能量密度以及高安全等优势取代了传统的铅酸、镍镉等储能体系，受到了广泛关注。“3C”电子产品(计算机(Computer)、通讯(Communication)、消费类电子产品(Consumer Electronic))和电动(汽)车等的普及，更加增大了对高能量和高功率的储能电源的需求。锂离子电池(LIB)在各种智能领域、军用领域等具有广泛的应用市场，已成功应用于便携式电子产品、电动汽车、医疗设备、智能手表、无人机和卫星等领域，但现有的和广泛使用的锂离子电池技术在能量密度、循环寿命、成本和制造方面已达到其理论极限，性能难以有较大突破，在更高能量需求应用领域受到了限制。
[0003]采用石墨负极和各种正极材料组成的“摇椅式”锂离子电池经过多年的发展，其性能得到极大的提升，但现有微型锂离子电池体系采用的石墨负极，其固有的嵌入脱出机制限制锂离子电池能量密度的提升，石墨负极经过多年发展，其比容量潜力已经得到最大限度地开发，但石墨负极的质量比容量仅有372.0mAh/g，远不能满足现代社会发展对高能量密度储能器件的需求。不同于传统的“摇椅式”锂离子电池，锂金属电池是通过锂金属的沉积/溶出过程达到存储锂离子和电化学能量转换的目的。锂金属电池目前被认为是最有前途的下一代电池之一，其安全性、比容量、自放电率等性能均优于锂离子电池。因此，开发比能量更高、寿命更长、功率更高及安全性能更好的微型二次锂(复合)金属电池是当前的主要任务。
[0004]为了突破高能量密度的限制，金属锂凭借其密度仅为0.53g/cm3，理论比容量高达3860mAh/g，同时其氧化还原电极电位低至
‑
3.04V(vs.SHE)等优点，被视为“圣杯”电极，是理想的负极材料，成为开发下一代负极材料的首选，有望替代传统锂离子电池中的负极材料，如石墨碳负极材料，过渡金属氧化物负极材料，获得高比容量的二次电池。尽管锂金属电池具有优势，但迄今为止仍存在一些问题，由于锂金属的活泼性及“无载体”(“hostless”)特性，锂金属在充放电过程中会产生非均匀沉积，生成的枝晶可刺穿隔膜，造成电池短路，引起火灾甚至爆炸等安全事故。断裂的锂枝晶会形成死锂，造成电池容量的衰减，进一步消耗电解液，缩短锂金属二次电池使用寿命。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的问题是目前现有技术中微型锂离子电池性能难以提升的问题，提供一种微型高能二次电池及其制备方法，该微型高能二次电池为复合锂金属卷绕电池，具备正极片、隔膜和负极片，通过卷绕的方式制备卷绕电芯，增大微型电池的空间利用率，实现微型电池的高能量供应。该电池与传统微型锂离子电池相比，比能量更高、寿命更长、功
率更高、安全性能更好。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种微型高能二次电池，
[0008]包括相互交叠的正极片、隔膜和负极片，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片中间，隔开所述正极片和所述负极片，所述正极片设置有正极极耳，所述负极片设置有负极极耳。
[0009]进一步地，所述正极片使用的材料包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元、镍酸锂或富锂材料中的一种或几种。
[0010]进一步地，所述负极片使用的材料包括金属锂，或锂铜复合、锂镁复合、锂硼复合、锂银复合、锂碳复合的一种或多种金属或非金属复合。
[0011]进一步地，所述正极片边缘设置有正极空箔区，用于焊接所述正极极耳。
[0012]进一步地，所述负极片边缘设置有铜条，用于焊接所述负极极耳。
[0013]进一步地，所述铜条通过压力机压制或通过低功率超声焊接。
[0014]进一步地，还包括铜箔，所述铜箔沿所述负极片的长度两侧方向压制或低功率超声焊接。
[0015]进一步地，所述负极极耳的位置可以在所述负极片上进行调整。
[0016]进一步地，所述负极片的宽度大于所述正极片的宽度。
[0017]一种如上所述的微型高能二次电池的制备方法，包括：
[0018]所述正极片、所述隔膜和所述负极片相互卷绕形成电芯。
[0019]本专利技术提供一种微型高能二次电池及其制备方法，该微型高能二次电池为复合锂金属卷绕电池，具备正极片、隔膜和负极片，通过卷绕的方式制备卷绕电芯，增大微型电池的空间利用率，实现微型电池的高能量供应。该电池与传统微型锂离子电池相比，比能量更高、寿命更长、功率更高、安全性能更好。
附图说明
[0020]图1是本专利技术一实施例的微型高能二次电池的结构示意图；
[0021]图2是图1的剖面图。
[0022]图中：
[0023]1‑
正极极耳，2
‑
负极极耳，3
‑
正极片，4
‑
负极片，5
‑
隔膜，6
‑
卷针。
具体实施方式
[0024]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0025]请参见附图1
‑
附图2，本专利技术实施例提供一种微型高能二次电池，包括相互交叠的正极片3、隔膜5和负极片4，隔膜5设置于正极片3和负极片4中间，隔开正极片3和负极片4，正极片3设置有正极极耳1，负极片4设置有负极极耳2。
[0026]具体地，隔膜5将正极片3和负极片4隔开，防止正负极短路，正极片3包括正极空箔及涂覆在正极空箔上的正极涂料，正极空箔正面与背面可以一致，也可以不一致，正极空箔
设置有正极极耳区，负极片4包括负极(铜、银)金属空箔及负极金属锂或锂金属合金或锂非金属复合负极，负极片4包括负极空箔，负极空箔设置有负极极耳区。
[0027]具体地，正极片3使用的材料包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元、镍酸锂或富锂材料中的一种或几种。具体地，单片式正极材料可以使用现有锂电行业的所有正极材料。
[0028]具体地，负极片4的结构和尺寸可以根据电芯尺寸进行任意选择和设计。
[0029]具体地，负极片4使用的材料包括金属锂，或锂铜复合、锂镁复合、锂硼复合、锂银复合、锂碳复合的一种或多种金属或非金属复合。
[0030]具体地，金属可以是平面箔状，可以是多孔箔状，也可以为网状。
[0031]具体地，金属锂，可以通过辊压与其他金属或非金属复合，也可以在金属或非金属上面通过蒸镀的方式蒸金属锂。
[0032]优选地，蒸镀的金属锂的厚度可以为100nm
‑
100um。
[0033]优选地，正极极耳1和负极极耳2的空箔宽度为3
‑
15mm。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型高能二次电池，其特征在于：包括相互交叠的正极片、隔膜和负极片，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片中间，隔开所述正极片和所述负极片，所述正极片设置有正极极耳，所述负极片设置有负极极耳。2.根据权利要求1所述的一种微型高能二次电池，其特征在于：所述正极片使用的材料包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元、镍酸锂或富锂材料中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种微型高能二次电池，其特征在于：所述负极片使用的材料包括金属锂，或锂铜复合、锂镁复合、锂硼复合、锂银复合、锂碳复合的一种或多种金属或非金属复合。4.根据权利要求1所述的一种微型高能二次电池，其特征在于：所述正极片边缘设置有正极空箔区，用于焊接所述正极极耳。5.根据权利要求1所述的一种微型高能二次电池，...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪伟伟，高鹏，孟占昆，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：