【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，尤其涉及一种高能量密度锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
1、在锂电池行业中，目前主流采用的负极集流体为铜箔，但铜箔有其局限性。首先，铜箔的导电性能虽然较好，但与某些其他材料相比仍存在一定的局限性。其次，铜箔的质量较大，会对电池的重量产生一定的影响。这可能会使得电池的质量偏大，不利于电池能量密度的提高。再次，铜箔的成本较高，占据了电池中相当一部分的材料成本。因此，使用铜箔会增加电池的总成本，不利于大规模应用和推广。
2、与铜箔相比，铝箔质量更轻，有利于提高电池的能量密度，另外，铝箔的价格比铜箔的更低，更具有成本优势。
3、然而，锂离子电池负极不能大规模使用铝箔作为负极集流体，因为铝箔作为负极集流体会与锂发生反应，形成锂铝合金，导致电池能量密度和性能下降。铝箔及其氧化物还会在负极表面形成一层非常致密的钝化膜，造成电池内阻的增大，影响电池性能。
4、有鉴于此，本专利技术旨在提供一种高能量密度锂离子电池及其制备方法，其通过巧妙的结构设计和巧妙的制备方法，既可以降低成本，提高电池的能量密度，同时还能够保障电池性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种高能量密度锂离子电池，其既可以降低成本，提高电池的能量密度，同时还能够保障电池性能。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种高能量密度锂离子电池，包括正极、隔离膜、电解液和负极集流体；
4、所述正极包括正极集流体、正
5、所述电解液包含溶剂和溶质，所述溶质包括锂盐与其它盐，所述其它盐为钾盐和/或钠盐；
6、所述负极集流体为铝箔。
7、作为本专利技术高能量密度锂离子电池的一种改进，所述钠离子涂层为含钠离子的层状氧化物、普鲁士类和聚阴离子化合物中的至少一种；所述钾离子涂层为为钾钴酸锂、钾镍酸锂、钾锰酸锂和钾铁磷酸盐中的至少一种。
8、作为本专利技术高能量密度锂离子电池的一种改进，所述含钠离子的层状氧化物为nanio2、namno2、nacoo2和na(fexniymn1-x-y)o2中的至少一种，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜1-x-y＜1；所述含钠离子的普鲁士类为nafe[fe(cn)6]、na2fe[fe(cn)6]和na2mn[mn(cn)6]中的至少一种；所述含钠离子的聚阴离子化合物为nafepo4、na2fep2o7、nafe(so4)2、na3v2(po4)3和na3v2(po4)2f3中的至少一种。
9、作为本专利技术高能量密度锂离子电池的一种改进，所述正极活性物质层中的活性物质为licoo2、linixcoymn1-x-yo2、lifepo4、limn2o4、linicoalo2、li4ti5o12、li2mno3中的至少一种，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜1-x-y＜1。
10、作为本专利技术高能量密度锂离子电池的一种改进，以所述正极活性物质层和所述涂覆层的总重量为基础，所述涂覆层占总重量的0.1％-50％。
11、作为本专利技术高能量密度锂离子电池的一种改进，所述钠盐为napf6、naclo4和nabf4中的至少一种，所述钾盐为kbf4、kclo4和kpf6中的至少一种。
12、作为本专利技术高能量密度锂离子电池的一种改进，所述其它盐与锂盐的重量比为(0.1-50)：100。
13、作为本专利技术高能量密度锂离子电池的一种改进，所述溶剂为pc、ec、dmc、dec和emc中的至少一种。
14、作为本专利技术高能量密度锂离子电池的一种改进，所述锂盐为lipf6、liclo4、libf4和liasf6中的至少一种。
15、相对于现有技术，本专利技术巧妙的解决了铝箔不能被大规模使用作为负极集流体的技术难题，通过在负极表面涂覆钠离子涂层或钾离子涂层，并在电解液中添加钾盐或钠盐，由于钾离子和钠离子的对比标准氢电极(she)的e0(a+/a)均比锂离子的对比标准氢电极电位(she)的e0(a+/a)高，其中，钾离子、钠离子和锂离子的对比标准氢电极电位分别为-2.93v、-2.71v和-3.04v，因此，在首次沉积时，钠离子或者钾离子会优先于锂在铝箔表面沉积，而且由于钠离子涂覆层和/或钾离子涂覆层在正极极片的最外层，最先反应，当钠离子和/或钾离子沉积在铝箔表面之后，作为一层保护层，可以防止锂跟铝箔的反应，从而就可以将铝箔作为负极集流体了。而用铝箔作为负极集流体，不仅成本低，而且由于铝箔较强，因此可以提高电池的质量能量密度。
16、整个电池采用无负极设计，由于省去了负极材料的加工和装配过程，消除了传统锂电池中负极材料的限制，从而提高了电池的能量密度和性能，并可以降低电池的内阻，从而提高电池的充放电性能，同时可以使正负极之间直接传递离子，从而缩短充电时间，提高充电速度，并且可以减少由于负极材料产生的不良反应，从而提高电池的安全性。
17、本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的高能量密度锂离子电池的制备方法，至少包括如下步骤：
18、第一步，将正极、隔离膜和负极集流体通过卷绕或叠片的方式组装在一起；
19、第二步，进行封装，注液，制成成品电池；
20、第三步，化成，充电过程中，电压在3v以下时，钠离子和/或钾离子先从正极出来，沉积在铝箔上，形成一层致密的钠离子和/或钾离子层，后续充电过程中锂离子沉积在钠离子和/或钾离子层表面，在放电过程中，放电容量设置为50-99％soc，使钠/钾离子表面仍然有锂离子沉积，使得钠/钾离子依旧沉积在负极集流体表面，使其不参与放电过程，在后续充放电过程中依旧能发挥隔离锂离子和负极集流体的作用。
21、相对于现有技术，本专利技术通过巧妙的设计，电池使用无负极技术(可使用铝箔、多孔箔材、复合箔材做为负极，箔材上不进行负极材料涂覆)，钠离子和钾离子不与铝箔反应，且和锂离子相比有具更低的充放电下限电压(钠离子电池2-4v，钾离子电池1.5-4v，锂离子电池大部分为3-4.2v，部分有更高的上限电压)，因此在充电过程中，电压在3v以下的时候，锂离子，钠/钾离子先从正极出来，沉积在铝箔上，形成一层致密的钠/钾离子层，后续充电过程中锂离子沉积在钠/钾离子表面，阻止锂离子与铝箔反应生成锂铝合金，即该层可以发挥隔离锂离子和负极集流体的作用。
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1.一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：包括正极、隔离膜、电解液和负极集流体；
2.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述钠离子涂层为含钠离子的层状氧化物、普鲁士类和聚阴离子化合物中的至少一种；所述钾离子涂层为为钾钴酸锂、钾镍酸锂、钾锰酸锂和钾铁磷酸盐中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述含钠离子的层状氧化物为NaNiO2、NaMnO2、NaCoO2和Na(FexNiyMn1-x-y)O2中的至少一种，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜1-x-y＜1；所述含钠离子的普鲁士类为NaFe[Fe(CN)6]、Na2Fe[Fe(CN)6]和Na2Mn[Mn(CN)6]中的至少一种；所述含钠离子的聚阴离子化合物为NaFePO4、Na2FeP2O7、NaFe(SO4)2、Na3V2(PO4)3和Na3V2(PO4)2F3中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述正极活性物质层中的活性物质为LiCoO2、LiNixCoyMn1-x-yO2、LiFePO4、LiM
5.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池，其特征在于：以所述正极活性物质层和所述涂覆层的总重量为基础，所述涂覆层占总重量的0.1％-50％。
6.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述钠盐为NaPF6、NaClO4和NaBF4中的至少一种，所述钾盐为KBF4、KClO4和KPF6中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述其它盐与锂盐的重量比为(0.1-50)：100。
8.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述溶剂为PC、EC、DMC、DEC和EMC中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述锂盐为LiPF6、LiClO4、LiBF4和LiAsF6中的至少一种。
10.一种权利要求1至9任一项所述的高能量密度锂离子电池的制备方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：包括正极、隔离膜、电解液和负极集流体；
2.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述钠离子涂层为含钠离子的层状氧化物、普鲁士类和聚阴离子化合物中的至少一种；所述钾离子涂层为为钾钴酸锂、钾镍酸锂、钾锰酸锂和钾铁磷酸盐中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述含钠离子的层状氧化物为nanio2、namno2、nacoo2和na(fexniymn1-x-y)o2中的至少一种，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜1-x-y＜1；所述含钠离子的普鲁士类为nafe[fe(cn)6]、na2fe[fe(cn)6]和na2mn[mn(cn)6]中的至少一种；所述含钠离子的聚阴离子化合物为nafepo4、na2fep2o7、nafe(so4)2、na3v2(po4)3和na3v2(po4)2f3中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述正极活性物质层中的活性物质为licoo2、linixcoymn1-x-yo2、lifepo4、l...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈振，陈嘉浚，安苗苗，黄才康，钟成千，游从辉，蔡杰健，袁可明，修倩，唐华琼，宋学文，欧阳茂，
申请(专利权)人：东莞市科路得新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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