一种无负极结构的二次锂电池制造技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种无负极结构的二次锂电池。该二次锂电池，包括内层，所述内层包括依次层叠的层叠组合物和集流体，所述层叠组合物包括至少一个周期依次层叠的集流体、电解质和正极，所述电解质为半固态电解质和/或固态电解质，所述集流体为导电网状编织物材料或导电多孔材料。该二次锂电池采取半固态/固态电解质的方法，以代替电解液+隔膜结构，使得隔膜结构消失，从而彻底根绝锂枝晶生长导致的刺穿隔膜的问题。还通过使用导电网状编织物材料或者导电多孔材料集流体，代替传统意义上的负极结构，从而实现锂电池无负极化，增加了电池的比容量和能量密度。增加了电池的比容量和能量密度。增加了电池的比容量和能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种无负极结构的二次锂电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种无负极结构的二次锂电池。

技术介绍

[0002]锂金属二次电池中金属锂负极在沉积、溶解过程中会出现反复的体积膨胀，由此造成电池外壳破损，进而引发电池失效并出现安全问题。
[0003]无负极锂金属电池在电池制造过程中不使用任何锂金属，能量密度远高于锂金属电池，大大降低安全风险，同时显著提高了电池制造的简便性并降低了电池组装成本。传统无负极锂金属电池中存在以下缺陷：1、传统锂电池中存在隔膜结构，在电池使用过程中易出现锂枝晶析出刺破隔膜的问题。
[0004]2、电解液无法浸润集流体：在无负极电池中，一般采用集流体作为负极上锂沉积的基体。常用的集流体包括三维集流体，三维集流体用于锂金属沉积时，三维孔道结构比较多，不利于电解液浸润，实际电池中电解液的含量非常小，且由于集流体的刚性，其厚度一定时体积一定，因此实际电池少量电解液并不能完全浸润其材料，尤其是当负极沉积、溶解时电解液更无法浸润集流体。在零过量锂的情况下，无负极锂金属电池还通常会出现容量快速衰减现象。
[0005]为了解决上述问题，中国专利技术专利CN111092259A中提出使用微型弹性基体用以缓冲负极形成与消失带来的电池体积变化，使得电解液在负极沉积、溶解时浸润集流体；但是其仍采用传统锂电池组装结构，负极锂金属枝晶生长现象依旧存在，这就有可能导致隔膜被刺穿，正负极片直接接触从而导致短路起火，引发安全问题。
[0006]中国专利技术专利CN115411360A中提供一种能够提高首效和循环寿命的无负极锂金属电池电解液及无负极锂金属电池，通过改变电解液的成分配方实现生产组装工艺无锂金属的技术，保证了生产过程中的安全性，但同时增加了生产成本与生产难度，并且其结构也依旧采用传统锂电池结构，存在锂枝晶析出刺穿隔膜的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种无负极结构的二次锂电池，解决了锂枝晶析出刺破隔膜的问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种无负极结构的二次锂电池，包括内层，所述内层包括依次层叠的层叠组合物和集流体，所述层叠组合物包括至少一个周期依次层叠的集流体、电解质和正极，所述电解质为半固态电解质和/或固态电解质，所述集流体为导电网状编织物材料或导电多孔材料。
[0009]本专利技术的有益效果在于：本专利技术的二次锂电池采取半固态/固态电解质的方法，以代替电解液+隔膜结构，使得隔膜结构消失，从而彻底根绝锂枝晶生长导致的刺穿隔膜的问题。还通过使用导电网状编织物材料或者导电多孔材料集流体，代替传统意义上的负极结
构，从而实现锂电池无负极化，增加了电池的比容量和能量密度，并且金属编织物材料或者导电多孔材料集流体间的孔隙为极片两侧电解液中的锂离子扩散提供了通道，传统锂离子电池会随着循环次数的增加导致死锂现象的发生，集流体的孔隙结构保证了两侧电解液中的锂离子浓度一致，提升了电性能一致性，有利于增加电池的循环寿命。
附图说明
[0010]图1为本专利技术实施例一的二次锂电池的截面示意图；图2为本专利技术实施例四的二次锂电池的截面示意图；图3为本专利技术实施例五的二次锂电池的截面示意图；标号说明：1、铝塑膜；2、集流体；3、电解质；4、正极。
具体实施方式
[0011]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式及附图予以说明。
[0012]一种无负极结构的二次锂电池，包括内层，内层包括依次层叠的层叠组合物和集流体，层叠组合物包括至少一个周期依次层叠的集流体、电解质和正极，电解质为半固态电解质和/或固态电解质，集流体为导电网状编织物材料或导电多孔材料。
[0013]从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的二次锂电池与现有传统锂电池结构具有以下优势：（1）传统锂电池中存在隔膜结构，该结构在锂电池中起到锂离子可通过，电子不可通过的特点，从而避免正负极通过电解液直接导电产生短路现象。本专利技术使用了半固态/固态电解质，以代替电解液+隔膜结构，半固态/固态电解质自身就具有离子可移动，电子不可移动的特点，其作用等同于传统锂电池中的电解液+隔膜结构，使得原有的隔膜结构消失，从而彻底根绝锂枝晶生长导致的刺穿隔膜的问题。
[0014]（2）在传统锂电池中，电池负极由铜箔+复合涂层组成，而本专利技术中的电池负极实质上为导电网状编织物材料或导电多孔材料组成的集流体，皆具有孔隙，可作为锂离子扩散提供通道，具有以供锂枝晶生长和电子集成形成电动势的作用，保证负极集流体两侧电解液中的锂离子浓度一致，提高了电性能和循环寿命。从传统锂电池的结构而言，本专利技术的导电网状编织物材料或导电多孔材料不可称为负极，只可称为集流体，该集流体增加了负极集流体与电解质的接触面积，从而增加了负极的比容量，可实现锂电池无负极化。负极放电时锂以金属枝晶形式存在，提高了锂电池整体的能量密度。
[0015]进一步地，内层外包裹铝塑膜。
[0016]进一步地，导电网状编织物材料的原料包括纯金属纤维、合金纤维和碳质纤维中的至少一种。
[0017]进一步地，导电网状编织物材料的原料包括银纤维、铜纤维和石墨烯纤维中的至少一种。
[0018]从上述描述可知，银纤维、铜纤维和石墨烯纤维的密度高，制备得到的电池能量密度高。
[0019]进一步地，导电网状编织物材料的线径为0.01~500μm。
[0020]优选地，导电网状编织物材料的线径为0.01~10μm。
[0021]从上述描述可知，导电网状编织物材料的线径越小，在等同长宽下的比表面积越小，线径越小，导电网状编织物材料的厚度越薄，整体锂电池体积也越小，但是单位平面面积内的总表面积不会有太大变化。因此线径越小，同等性能的电池重量越轻。
[0022]进一步地，导电网状编织物材料的制备方法为：将导电圈线沿两侧边线之间进行往复编织缠绕形成连续网状物，编网完成的部分进行卷曲形成导电网卷，然后将制备好的网卷按极片规格需求进行裁切并叠放，最后对裁切完毕的导电网状编织物的切口处使用相同材质的丝线进行缠结封边处理。
[0023]进一步地，导电网状编织物材料的编制方法为平纹编织、斜纹编织、荷兰编织、平纹荷兰编织、斜纹荷兰编织、反向荷兰编织以及多重编织中的一种。
[0024]从上述描述可知：平纹编织为每根经丝交叉地在每根纬丝上下穿过，经线和纬线成90度角的编织方式；经丝和纬丝通常具有相同的直径，平纹编织网孔比较方正，网孔大小均匀。
[0025]斜纹编织为每根经丝交叉地在每2根纬丝上下穿过，每根纬丝交叉地在每2根径丝上下穿过的编织方式；经线和纬线成10~80度角，可根据需求进行修改。
[0026]荷兰编织为经丝和纬丝的直径不同且纵向和横向的网孔数目不同的编织方式；在编织过程中，金属丝被拉得更近，从而产生密度更高的密实网面。
[0027]平纹荷兰编织采用平纹编织的方式，但经丝的直径大于纬丝；纬线紧密地编织在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无负极结构的二次锂电池，其特征在于，包括内层，所述内层包括依次层叠的层叠组合物和集流体，所述层叠组合物包括至少一个周期依次层叠的集流体、电解质和正极，所述电解质为半固态电解质和/或固态电解质，所述集流体为导电网状编织物材料或导电多孔材料。2.根据权利要求1所述无负极结构的二次锂电池，其特征在于，所述内层外包裹铝塑膜。3.根据权利要求1所述无负极结构的二次锂电池，其特征在于，所述导电网状编织物材料的原料包括纯金属纤维、合金纤维和碳质纤维中的至少一种。4.根据权利要求1所述无负极结构的二次锂电池，其特征在于，所述导电网状编织物材料的线径为0.01~500μm。5.根据权利要求1所述无负极结构的二次锂电池，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊彪，弓梦丽，吴彬杰，袁鹏飞，施思思，江美珂，
申请(专利权)人：福建巨电新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：