动力电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种动力电池及其制备方法，包括两种能自发进行电化学反应的金属物和有机电解液，两种金属包括嵌入金属和被嵌入金属，嵌入金属为与金属离子二次电池的金属作为嵌入金属，被嵌入金属为与嵌入金属发生电化学反应的金属；嵌入金属和被嵌入金属之间形成电路回路，且均与有机电解液相接触，本申请通过利用电化学反应过程能够去除有机电解液中的水分杂质，特别是有效的解决了电池使用过程中水分杂质与电解液副反应的互相促进作用，从根本上减少了使用过程中的副反应发生，延长电池使用寿命。使用寿命。使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
动力电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种动力电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]对于理想的钠离子或锂离子等二次电池来说，在其循环周期内容量平衡不会发生改变，然而实际上情况却复杂得多，任何能够产生或消耗活性离子的副反应都可能导致电池容量平衡的改变，一旦电池的容量平衡状态发生改变，这种改变就是不可逆的，并且会随着使用进行累积，对电池寿命性能产生严重影响。一般来说，电池在使用过一段时间后，容量衰减为标称容量的80％，即可认为寿命终止，而当前行业主流厂商的动力电池循环寿命通常在800～1500次。
[0003]在电池的容量发生衰减时，一般是由于材料结构本身发生了变化导致的储存活性离子的空间变少，或者是由于活性离子在使用过程中由于副反应的发生被消耗掉了，在电池合理的使用电压范围内，后者往往是决定电池容量衰减的关键问题，那么如何通过材料、设计、工艺及使用等方法减少副反应的发生，则成为提升电池寿命的重要课题。

技术实现思路

[0004]针对上述技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种动力电池及其制备方法，通过利用电化学反应过程能够去除有机电解液中的水分杂质，特别是有效的解决了电池使用过程中水分杂质与电解液副反应的互相促进作用，从根本上减少了使用过程中的副反应发生，延长电池使用寿命。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种动力电池，包括两种能自发进行电化学反应的金属物和有机电解液，两种金属包括嵌入金属和被嵌入金属，所述嵌入金属为与金属离子二次电池的金属作为嵌入金属，被嵌入金属为与嵌入金属发生电化学反应的金属；所述嵌入金属和被嵌入金属之间形成电路回路，且均与有机电解液相接触。
[0006]作为优选，所述有机电解液包括溶质和溶液，所述溶质为与金属粒子二次电池相同的金属盐溶液，浓度为0.6mol/L
‑
1.5mol/L；溶剂采用多种有机溶剂进行混合，有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯碳酸乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)中的一种或多种混合。
[0007]作为优选，所述嵌入金属和被嵌入金属采用机械压合的方式进行贴合处理，嵌入金属与被嵌入金属均进行打孔和/或压花处理，然后进行压合相接；所述嵌入金属和被嵌入金属的厚度为5um
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100um。
[0008]作为优选，所述嵌入金属和被嵌入金属之间采用惰性金属进行连接，形成电流回路，惰性金属包括铜、钛、镍、银、金、铂、铅及其合金中的一种。
[0009]本专利技术还公开了一种动力电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0010]S1:极片制作；将嵌入金属和被嵌入金属进行匀浆、连续涂布，极片辊压和极耳模切，得到正极片、负极片和极耳；
[0011]S2:卷芯制造；将正极片和负极片分别与隔膜进行卷绕，同时对极耳进行揉平，得到正极卷芯和负极卷芯；
[0012]S3:焊接装配；将正极卷芯和负极卷芯分别与集流盘进行焊接，然后进行端盖折弯与壳体进行焊接；
[0013]S4:化成检测；对焊接装配后的电池壳体内注入有机电解液，然后进行封口和化成，待静置、分容后入库保存。
[0014]作为优选，在步骤S1中，电池正极片和负极片在进行组装之前需要进行真空烘烤，使得正极片和负极片的水含量不超过320ppm和120ppm，同时电解液的水含量不超过30ppm；并且后续的步骤过程中，时间控制在5分钟以内。
[0015]本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术通过利用电化学反应过程能够去除有机电解液中的水分杂质，特别是有效的解决了电池使用过程中水分杂质与电解液副反应的互相促进作用，从根本上减少了使用过程中的副反应发生，延长电池使用寿命；同时，对于电池在使用过程中所产生的气体，特别是酸性的CO2气体，能够起到中和吸收的作用，缓和了由于电池内部气体累积带来的极片和电池膨胀问题，以上两个问题的解决，能够有效的提升电池的电化学性能，特别是电池的使用寿命。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的两种金属贴合示意图；
[0017]图2为本专利技术的步骤流程示意图。
[0018]主要元件符号说明如下：
[0019]1.嵌入金属 2.被嵌入金属。
具体实施方式
[0020]为了更清楚地表述本专利技术，下面结合附图对本专利技术作进一步地描述，当然本专利技术的保护范围不仅仅于此，在不付出创造性劳动的前提下，本领域技术人员思之变化的改动都属于本申请的保护范围。
[0021]在现有技术中，公开号CN 113540400B通过补充电池在长期使用过程中的电解液消耗，引入新鲜电解液来延长电池使用寿命，但是由于仅通过添加额外电解液的量，未能从根本上解决电解液组成恶化导致的电池性能衰减，虽有一定效果，但是成本也会随之增加，而本专利技术无需额外增加电解液的量，而是从水分含量的角度解决了电解液在电池使用过程中恶化的问题；此外，在现有的电池反应中，主要是利用酸碱发生化学反应，吸收电池在长期使用过程中产生的一氧化碳和二氧化碳，从而延长电池的使用寿命，但是由于酸碱反应会产生水，也就是在吸收CO和CO2的过程中会有副产物水产生，而水的含量增加会降低电池性能，所以其吸附剂除了吸收CO和CO2的碱性物质，还需要对副产物水进行处理，即增加水吸附剂，而本申请利用电化学反应，通过在锂离子电池运行的初期，即锂离子电池制造完成后，就开始对电解液中的水杂质进行吸收和分解，其目的是从根源上切断了因为电解液中水含量导致的锂离子电池的后续各类衰减反应，能够从本质上提升电池的性能和使用寿命，另外，本专利技术无需多种吸附剂和分子筛载体，仅有一种与电池活性离子相同的嵌入金属，例如锂离子电池的嵌入金属为锂，钠离子电池的嵌入金属为钠，和一种能够与嵌入金属
发生电化学反应的被嵌入金属，电化学反应对水的处理过程仅有电池活性离子在电解液中参与反应，不仅过程简单，而且无额外化学物质被引入电解液中，不会对电池的原本设计和性能产生影响。
[0022]此外，对于现有电池中通常采用强碱性物质，一般来说此类物质会直接和电池中的碳酸酯类电解液发生反应，无论是EC、PC、DEC、DMC、EMC等溶剂，还是FEC、CEC、VC等添加剂，都会导致剧烈反应，产生大量的热和气泡，使得其应用存在一定风险。本专利技术利用的两种不同金属的能够发生电化学合金化反应，其嵌入金属为与电池活性离子相同的金属，而被嵌入金属则不会与电解液发生化学反应，从而实现不会对电池的原本设计和性能产生影响。同时，本专利技术无需在电池内部或外部增加其他附加结构，仅需要在电芯组装过程中，在其内部非活性区域布置两种金属的贴合体，后续无需进行管理。
[0023]而对于气体的吸收，现有方案中通常采用强碱物质来吸收二氧化碳，但是为了避免强碱性物质和碳酸酯类电解液的反应，主要采取了分子筛负载方式进行，但是CO2在碳酸酯类有机溶剂中的溶解度非常高，例如常温常压下，1L的PC溶剂大约可以溶解2.75L的二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力电池，其特征在于，包括两种能自发进行电化学反应的金属物和有机电解液，两种金属包括嵌入金属和被嵌入金属，所述嵌入金属为与金属离子二次电池的金属作为嵌入金属，被嵌入金属为与嵌入金属发生电化学反应的金属；所述嵌入金属和被嵌入金属之间形成电路回路，且均与有机电解液相接触。2.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述有机电解液包括溶质和溶液，所述溶质为与金属粒子二次电池相同的金属盐溶液，浓度为0.6 mol/L
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1.5 mol/L；溶剂采用多种有机溶剂进行混合，有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯碳酸乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)中的一种或多种混合。3.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述嵌入金属和被嵌入金属采用机械压合的方式进行贴合处理，嵌入金属与被嵌入金属均进行打孔和/或压花处理，然后进行压合相接；所述嵌入金属和被嵌入金属的厚度为5um
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓蕾，张升亮，臧俊，宋杰，
申请(专利权)人：山东零壹肆先进材料有限公司，
类型：发明
国别省市：