锂电池制造技术

本申请公开了一种锂电池。本申请锂电池包括正极片和与正极片相对且间隔设置的负极集流体；正极片含有复合正极材料，复合正极材料包括作为正极材料的贫锂相和用于补锂的富锂相，且富锂相与贫锂相形成复合材料，且在充放电过程中，富锂相至少向负极集流体迁移并在负极集流体表面形成富锂膜层。本申请锂电池在充电后，复合正极材料能释放锂离子，部分释放的锂离子能够不可逆地富集在负极集流体表面生成富锂膜层，使得该富锂膜层与负极集流体在锂电池充放电后形成负极片。这样，本申请锂电池结构得到有效的简化，内阻低，循环性能等电化学性能稳定性，而且显著的降低了经济成本。而且显著的降低了经济成本。而且显著的降低了经济成本。

【技术实现步骤摘要】
锂电池


[0001]本申请属于二次电池
，尤其涉及一种锂电池。

技术介绍

[0002]二次电池(Rechargeable battery)又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。二次电池具有体积小和质轻的优点，能够满足日益生活化的电子器件特别是小型化电子器件的使用需求。随着二次电池技术的快速发展，以锂金属作为活性材料的锂二次电池由于具有能量密度高、循环寿命长、安全性高、环境友好等优点，被广泛应用于电动车、电动工具、可移动电子消费品以及储能等诸多方面，逐渐成为主流的二次电池。而锂金属由于具有氧化还原电位低(相对于标准氢电极，
‑
3.045V)和重量能量密度高(3860mAh/g)的特性，有望作为高容量二次电池用负极材料。
[0003]其中，正极材料或负极材料是影响锂离子电池电化学性能的重要因素之一。如正极材料在充放电过程中，其所含的锂离子会被在负极上逐渐形成固态电解质膜SEI膜，而导致正极锂离子含量降低，导致正极材料的首周容量和循环寿命。
[0004]为了解决该正极材料所含锂的消耗，现有一般是将正极材料与补锂添加剂进行混合，形成正极活性材料层，以在首次充电过程，以牺牲补锂添加剂所含的锂，从而保证正极材料所含的可脱嵌锂离子含量。
[0005]还有一种是以锂箔作为负极，以提供锂离子和补充首次充电过程中所消耗的锂离子。由于锂箔是锂金属单质，其化学活性高，遇水容易发生爆炸性反应，与大气中的氧气也会发生氧化反应形成诸如LiOH、Li2O、Li2CO3等氧化物，导致电池组装的工艺难度增加，而且锂箔氧化后形成的氧化物为绝缘性材料，因此，表面氧化的锂负极会降低电极的导电性，增加电池电阻。另外，目前工艺条件，很难将锂箔做到极致低的厚度，这样，将锂箔作为负极以及作为补锂锂源，其导致一方面导致补锂锂源含量严重过量而导致成本的增加，另一方面增加了电池的重量，降低了电池的能量密度。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种锂电池，以解决现有采用锂金属电池直接采用锂箔作为负极而导致的成本和工艺难度的增加、能量密度低的技术问题。
[0007]为了实现上述申请目的，本申请的第一方面，提供了一种锂电池。本申请锂电池包括正极片，正极片含有正极活性层，还包括负极集流体，负极集流体与正极活性层相对且间隔设置；正极活性层所含的正极材料包括复合正极材料，复合正极材料包括作为正极材料的贫锂相和用于补锂的富锂相，且富锂相与贫锂相形成复合材料，且在充放电过程中，富锂相至少向负极集流体迁移并在负极集流体表面形成富锂膜层。
[0008]一些实施例中，富锂膜层包括锂金属层。
[0009]一些实施例中，富锂膜层的厚度为5nm
‑
100μm。
[0010]一些实施例中，复合正极材料在正极活性层中的质量含量为50％
‑
99％。
[0011]一些实施例中，正极活性层还包括导电剂、粘结剂。
[0012]一些实施例中，还包括隔膜，隔膜层叠在负极集流体与正极活性层之间，并与负极集流体与正极活性层形成电芯，电芯采用第一液态电解质浸润，富锂膜层是形成在靠近隔膜的负极集流体的表面。
[0013]一些实施例中，还包括固态电解质层，固态电解质层层叠在负极集流体与正极活性层之间，富锂膜层是形成在靠近固态电解质层的负极集流体的表面。
[0014]进一步实施例中，还包括第二液态电解质，第二液态电解质浸润固态电解质层、负极集流体与正极活性层，富锂膜层是形成在靠近固态电解质层的负极集流体的表面。
[0015]进一步实施例中，固态电解质层的厚度为1μm
‑
200μm。
[0016]进一步实施例中，固态电解质层中的固态电解质为聚合物基锂盐电解质、氧化物基电解质、硫化物基电解质中的至少一种。
[0017]一些实施例中，负极集流体的材料包括铜箔、涂碳铜箔、复合铜箔、铜网、泡沫铜、碳纸、碳布等中的一种。
[0018]一些实施例中，负极集流体的厚度为1～30μm。
[0019]一些实施例中，负极集流体表面的粗糙度为R
a
为0.5
‑
20μm。
[0020]与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：
[0021]本申请锂电池在其正极片中设置复合正极材料，并以负极集流体作为负极片的载体，赋予电池在充放电后，复合正极材料能释放锂离子，部分释放的锂离子能够不可逆地富集在负极集流体表面生成富锂膜层，使得该富锂膜层与负极集流体在锂电池充放电后形成负极片。这样，本申请锂电池在组装阶段直接使用负极集流体，避免了对负极片特别是对锂箔负极的使用，其结构得到有效的简化，内阻低，循环性能等电化学性能稳定性，而且显著的降低了经济成本。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本申请复合正极材料所含贫锂相和富锂相形成复合实施例A的结构示意图；
[0024]图2是本申请复合正极材料所含贫锂相和富锂相形成复合实施例B的结构示意图；
[0025]图3是本申请复合正极材料所含贫锂相和富锂相形成复合实施例C的结构示意图；其中A图为不含有功能封装层的结构示意图，B图含有功能封装层的结构示意；
[0026]图4是本申请实施例锂电池为非固态电池结构示意图；其中，A图为非固态无负极电池结构示意图；B图为A图所示非固态无负极电池充放电后形成有负极片的电池结构示意图；
[0027]图5是本申请实施例锂电池为固态电池结构示意图；其中，A图为固态无负极电池结构示意图；B图为A图所示固态无负极电池充放电后形成有负极片的电池结构示意图；
[0028]图6是本申请实施例锂电池为半固态电池结构示意图；其中，A图为半固态无负极
电池结构示意图；B图为A图所示半固态无负极电池充放电后形成有负极片的电池结构示意图。
具体实施方式
[0029]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0030]本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0031]本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池，包括正极片，所述正极片含有正极活性层，其特征在于：还包括负极集流体，所述负极集流体与所述正极活性层相对且间隔设置；所述正极活性层所含的正极材料包括复合正极材料，所述复合正极材料包括作为正极材料的贫锂相和用于补锂的富锂相，且所述富锂相与贫锂相形成复合材料，在充放电过程中，所述富锂相至少向所述负极集流体迁移并在所述负极集流体表面形成富锂膜层。2.如权利要求1所述的锂电池，其特征在于：所述富锂膜层包括锂金属层；和/或所述富锂膜层的厚度为5nm
‑
100μm。3.如权利要求1所述的锂电池，其特征在于：所述复合正极材料在所述正极活性层中的质量含量为50％
‑
99％；和/或所述正极活性层还包括导电剂、粘结剂。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的锂电池，其特征在于：还包括隔膜，所述隔膜层叠在所述负极集流体与所述正极活性层之间，并与所述负极集流体与所述正极活性层形成电芯，所述电芯采用第一液态电解质浸润，所述富锂膜层是形成在靠近所述隔膜的所述负极集流体的表面。5.如权利要求1
‑
3任一项所述的锂电池，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴现一男，万远鑫，孔令涌，陈心怡，赖佳宇，张莉，谭旗清，赵中可，黄俊平，
申请(专利权)人：深圳市德方创域新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：