高能量密度锂离子电池专利检索-能量密度电池与电池专利检索查询-专利查询网

积极推动地理标志专门立法

2022-03-10 地理标志，立法，知识产权
保护知识产权是对创新最大的激励

2022-03-10 保护知识产权，创新，激励
谢商华：加快制定知识产权基本法

2022-03-10 知识产权基本法
擦亮“双奥之城”品牌

2022-03-10 双奥，知识产权
让冰雪运动“热”力全开

2022-03-10 冰雪运动，知识产权
携手共奋进　走好强国路

2022-03-10 强国，知识产权
坚持创新引领　方能稳中求进

2022-03-10 创新，稳中求进，知识产权
答好“两张卷” 奋进新征程

2022-03-10 知识产权
专家解读政府工作报告中的创新和知识产权相关部署

2022-03-10 政府工作报告，创新，知识产权
今年政府工作报告指出：加强知识产权保护和运用

2022-03-10 政府工作报告，知识产权保护

高能量密度锂离子电池

阅读：67发布：2020-05-12

IPRDB可以提供高能量密度锂离子电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种高能量密度锂离子电池，电芯包括顺序层叠设置的负极片、隔膜及正极片，其中，负极片包括铜箔基材及分别涂覆于铜箔基材相对两侧面上的负极浆料干固层，负极浆料干固层上开设有多个开口与外界连通的负极微槽，且负极微槽的开口朝向隔膜的一侧面设置；正极片包括铝箔基材及分别涂覆于铝箔基材相对两侧面上的正极浆料干固层，正极浆料干固层上开设有多个开口与外界连通的正极微槽，且正极微槽的开口朝向隔膜的一侧面设置；通过在负极片和正极片上设置有多个微槽结构，能够更好的吸附电解液，对正极片和负极片进行充分浸润，降低了电池内阻，提高了电池传导电子的效率，且微槽结构能更好的嵌置锂离子，大大提高了锂离子电池的容量和循环性能。，下面是高能量密度锂离子电池专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高能量密度锂离子电池，其特征在于，所述高能量密度锂离子电池的电芯包括顺序层叠设置的负极片、隔膜及正极片；

所述负极片包括铜箔基材及分别涂覆于所述铜箔基材相对两侧面上的负极浆料干固层，所述负极浆料干固层上开设有多个负极微槽，所述负极微槽的开口与外界连通，且所述负极微槽的开口朝向所述隔膜的一侧面设置；

所述正极片包括铝箔基材及分别涂覆于所述铝箔基材相对两侧面上的正极浆料干固层，所述正极浆料干固层上开设有多个正极微槽，所述正极微槽的开口与外界连通，且所述正极微槽的开口朝向所述隔膜的一侧面设置。

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，所述负极浆料干固层的面密度为160g/m2～270g/m2。

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，所述正极浆料干固层的

2 2

面密度为300g/m～500g/m。

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，所述负极微槽和所述正极微槽的形状为圆柱形或圆锥形。

5.根据权利要求4所述的高能量密度锂离子电池，其特征在于，所述负极微槽和所述正极微槽的密度均为5个/mm2～200个/mm2。

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，所述负极浆料干固层的厚度大于所述负极微槽的深度。

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，所述负极微槽的深度为

3um～30um。

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，所述正极浆料干固层的厚度大于所述正极微槽的深度。

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，所述正极浆料干固层的厚度为60um～80um。

10.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，所述负极浆料干固层的厚度为40um～60um。

说明书全文

高能量密度锂离子电池

技术领域

[0001] 本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种高能量密度锂离子电池。

背景技术

[0002] 锂离子电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池已广泛应用于移动电话、计算机、摄像机、照相机等的电源，并且在电动汽车技术、大型发电厂的储能电池、UPS电源、医疗仪器电源等领域具有重要作用。随着电子消费品的日益繁荣，市场对锂离子电池的需求增长迅猛，同时对锂离子电池的性能要求越来越高，长循环寿命、高能量密度、稳定性好等。能量密度是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小，电池能量密度是指电池的平均单位体积或质量所释放出的电能，电池能量密度＝电池容量×放电平台/电池重量。

[0003] 目前锂离子电池中负极使用的基材是铜箔，该铜箔是采用电镀或挤压的方式成型的，厚度为6um～12um，面密度为54g/m2～108g/m2，铜箔的重量在锂离子电池中所占比例仅次于正负极粉料，大概为6％～20％。正极使用的基材是铝箔，该铝箔是采用压轧方式成型的，厚度为10um～16um，面密度为27g/m2～43.2g/m2，铝箔的重量在锂离子电池中所占比例大概为5％～10％，特别在大尺寸的动力电池中，其重量也是非常大的。

[0004] 无论在数码还是动力电池领域，铜箔和铝箔在整个锂离子电池中属于辅材，其作用主要是传导电子。但在高度追求能量密度的今天，铜箔和铝箔所占的重量对于提高锂离子电池的能量密度来说，是极大的一个障碍。

[0005] 在常规提高锂离子电池能量密度的方法中，一般采用更加轻薄的箔材，或在常规箔材上打孔形成多孔箔材，目的是减少箔材的重量，提升锂离子电池整体的能量密度；然而，轻薄的箔材会在强度上有一定的损失，在制备过程中会造成断带等问题，另外多孔箔材在涂布过程中也容易出现渗料的问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能量密度更高、循环性能更好的锂离子电池。

[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

[0008] 一种高能量密度锂离子电池，所述高能量密度锂离子电池的电芯包括顺序层叠设置的负极片、隔膜及正极片；

[0009] 所述负极片包括铜箔基材及分别涂覆于所述铜箔基材相对两侧面上的负极浆料干固层，所述负极浆料干固层上开设有多个负极微槽，所述负极微槽的开口与外界连通，且所述负极微槽的开口朝向所述隔膜的一侧面设置；

[0010] 所述正极片包括铝箔基材及分别涂覆于所述铝箔基材相对两侧面上的正极浆料干固层，所述正极浆料干固层上开设有多个正极微槽，所述正极微槽的开口与外界连通，且所述正极微槽的开口朝向所述隔膜的一侧面设置。

[0011] 在其中一个实施例中，所述负极浆料干固层的面密度为160g/m2～270g/m2。

[0012] 在其中一个实施例中，所述正极浆料干固层的面密度为300g/m2～500g/m2。

[0013] 在其中一个实施例中，所述负极微槽和所述正极微槽的形状为圆柱形或圆锥形。

[0014] 在其中一个实施例中，所述负极微槽和所述正极微槽的密度均为5个/mm2～200个/mm2。

[0015] 在其中一个实施例中，所述负极浆料干固层的厚度大于所述负极微槽的深度。

[0016] 在其中一个实施例中，所述负极微槽的深度为3um～30um。

[0017] 在其中一个实施例中，所述正极浆料干固层的厚度大于所述正极微槽的深度。

[0018] 在其中一个实施例中，所述正极浆料干固层的厚度为60um～80um。

[0019] 在其中一个实施例中，所述负极浆料干固层的厚度为40um～60um。

[0020] 上述高能量密度锂离子电池的电芯包括顺序层叠设置的负极片、隔膜及正极片，其中，所述负极片包括铜箔基材及分别涂覆于所述铜箔基材相对两侧面上的负极浆料干固层，所述负极浆料干固层上开设有多个负极微槽，所述负极微槽的开口与外界连通，且所述负极微槽的开口朝向所述隔膜的一侧面设置；所述正极片包括铝箔基材及分别涂覆于所述铝箔基材相对两侧面上的正极浆料干固层，所述正极浆料干固层上开设有多个正极微槽，所述正极微槽的开口与外界连通，且所述正极微槽的开口朝向所述隔膜的一侧面设置；如此，通过在负极片和正极片上设置有多个微槽结构，能够更好的吸附电解液，并对正极片和负极片进行充分的浸润，降低了电池内阻，提高了锂离子电池内部传导电子的效率，且微槽结构还能够更好的嵌置锂离子，大大提高了锂离子电池的容量和循环性能。

附图说明

[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0022] 图1为本发明一实施例的高能量密度锂离子电池负极片的结构示意图；

[0023] 图2为本发明一实施例的高能量密度锂离子电池负极片的局部效果图。

具体实施方式

[0024] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

[0025] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

[0026] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0027] 请一并参阅图1和图2，一种高能量密度锂离子电池，所述高能量密度锂离子电池的电芯包括顺序层叠设置的负极片10、隔膜及正极片。

[0028] 可以理解，锂离子电池是由正极片、负极片、隔膜以及电解液或电解质组成的可充电电池，随着市场对锂离子电池的能量密度的要求越来越高，迫切需要提供一种高能量密度的锂离子电池，本发明提供的高能量密度锂离子电池的电芯包括顺序层叠设置的负极片10、隔膜及正极片。需要说明的是，所述负极片10包括铜箔基材100及分别涂覆于所述铜箔基材100相对两侧面上的负极浆料干固层200，所述负极浆料干固层200上开设有多个负极微槽300，所述负极微槽300的开口与外界连通，且所述负极微槽300的开口朝向所述隔膜的一侧面设置。可以理解，铜箔基材具有优良的柔韧性，能够避免锂离子电池负极片在卷绕的过程中发生脆断的问题，还具有良好的导电性，能够很好的将化学能转化的电能传递出来，另外还具有价格便宜的优点，能够节约生产成本。为了提供锂离子电池的能量能量密度，例如，在本实施例中，所述铜箔基材100的厚度为5um～8um，如此，能够在保证所述负极片10具有良好的柔韧性和导电性的同时，大大降低了锂离子电池的重量，使得锂离子电池的能量密度得以提高；又如，在本实施例中，所述铜箔基材100为双面对称结构，如此，能够使得负极片10两面涂层接触电阻对称，进而使两面负极容量能够均匀释放，同时，负极片双面对称结构也能够使得负极涂层的粘结强度一致，使得两面负极涂层的充放电循环寿命更加平衡，进而减慢电池容量的衰减速度。进一步的，所述铜箔基材100相对两侧面上还分别涂覆有负极浆料干固层200，可以理解，电极浆料的性能对锂离子电池的性能有着重要的影响，电极浆料中各组分分散越均匀，电极片便具有越好的加工性能，且电极片各处的阻抗分布越均匀，同时在充放电时活性物质的作用能够发挥的越大，从而使得锂离子电池的性能更加优良。例如，本实施例中，所述负极浆料干固层200包括如下质量份的各组分：负极活性物质60份～70份、含硅化合物6份～10份、造孔剂1份～3份、导电剂0.8份～1.2份、粘接剂1.5份～2.3份和溶剂20份～30份，如此，能够大大提高所述负极片10的加工性能在充放电时的作用，进而大大提高了锂离子电池的性能。又如，所述负极活性物质为人造石墨、天然石墨、炭黑、碳纳米管和石墨烯中的至少一种，如此，能够使得锂离子电池的容量和性能更好；再如，所述含硅化合物为SiO2，可以理解，SiO2作为缓冲相，能够进一步减小负极循环过程中产生的膨胀应力，同时，SiO2还可与扩散的锂离子发生不可逆反应，生成Si和Li4SiO4合金，进一步保证了所述负极浆料干固层200的可逆容量，再如，所述含硅化合物为SiO或NiSi，可以理解，SiO能够与锂离子生成Si、Li2O和Li4SiO4合金，Li2O作为缓冲介质，能够有效抑制含硅化合物在脱嵌锂离子的过程中带来的体积变化，提高负极的循环性能；NiSi可以通过采用高能球磨法合成，电极的首次放电克比容量为1180mAh/g，接近其1297mAh/g的理论克比容量，能够大大提高所述负极浆料干固层200的性能，进而大大提高了锂离子电池的首次充放电效率和循环性能；尤其需要说明的是，将所述负极活性物质和所述含硅化合物作为所述负极浆料干固层200的主要组分，能够将形成硅碳负极浆料，大大提高锂离子电池的容量、能量密度和使用寿命。这是由于，负极活性物质具有可逆容量大、结构稳定、导电性好等优点，但是其电位与金属锂电位接近，电池过充可能会在电极表面析出而形成锂枝晶，可以理解，锂枝晶是指采用液态电解质的锂离子电池在充电时，锂离子还原时形成的树枝状金属锂单质，锂枝晶生长到一定程度会刺穿隔膜，引起锂离子电池内部短路，具有较大的安全隐患，而且常用的负极活动物质例如石墨，其克比容量已经达到350mAh/g，接近理论的克比容量的372mAh/g，可以理解，克比容量就是单位质量的电池或活性物质所能放出的电量，为了提高锂离子电池的容量，还加入了含硅化合物，可以理解，硅具有4200mAh/g的超高理论容量，是目前已知的具有最高理论克比容量的负极材料，同时硅储量丰富，价格低廉，因而被视为最具开发价值的新型负极材料，硅做负极时，从工作原理看，充电时锂离子从正极材料脱出，嵌入硅晶体内部晶格间时，造成体积膨胀，而放电时锂离子从晶格间脱出，形成间隙，另外，硅在充放电过程中体积膨胀较大，但是石墨类负极材料在充放电过程中体积变化较小，具有较好的循环稳定性，而且石墨类负极材料本身是离子与电子的混合导体，另外，硅与碳的化学性质相近，二者能够紧密结合，如此，将含硅化合物和负极活动物质作为所述负极浆料干固层200的主要组分，能够在硅颗粒表面包覆一层碳层，硅作为高活性物质提供储锂容量，碳材料作为分散体系，在充放电过程中能够缓冲硅的体积变化，又能够改善硅的导电性，还能后避免硅颗粒在充放电循环中发生团聚，进而能够改善锂离子电池的循环性能，同时能够提高锂离子电池的能量密度。

[0029] 为了提高所述负极浆料干固层200的性能，例如，所述造孔剂为草酸铵、碳酸铵和硝酸胺中的至少一种，如此，能够得负极浆料在受热的过程中分解而产生大量的气泡，使得所述负极浆料干固层200具有更高的孔隙率，同时又能保证所述负极浆料干固层200与铜箔基材100两者间结合的强度；为了提高所述负极浆料干固层200的导电性能，以及使得所述负极浆料干固层200在负极片中形成良好的导电网络，减轻负极片的重量，改善锂离子电池的大电流充放电性能，又如，所述导电剂为碳纤维或乙炔黑，如此，能够提高锂离子在负极材料中的迁移效率，从而提高负极片的充放电效率，进而有利于提高制备得到的锂离子电池的能量密度；为了提高所述负极浆料干固层200和铜箔基材100的粘接强度，同时使得后续制备得到的负极片更加柔软，通过电解液的性能更好，以及循环性能更好，再如，所述粘接剂羧甲基纤维素钠或聚偏氟乙烯，如此，能够使得负极浆料的粘接性能更好，进而使得所述负极浆料干固层200与铜箔基材100的粘接度更高；为了使得所述负极浆料干固层200的各组分充分溶解与混合，例如，所述溶剂为乙醇、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮和去离子水中的至少一种，如此，能够得到综合性能更好的所述负极浆料干固层200，从而能够大大提高所述负极片10的加工性能，进而大大提高了锂离子电池的能量密度。

[0030] 在其中一个实施例中，所述负极浆料干固层的面密度为160g/m2～270g/m2。可以理解，目前锂离子电池中负极使用的铜箔的面密度为54g/m2～108g/m2，通过提高所述负极浆料干固层的面密度，即“厚涂”的方式使得所述负极浆料干固层的面密度为160g/m2～270g/m2，如此，能够在保证相同容量的情况下，减少了铜箔基材的使用量，如此，能够减少所述负极片的重量，从而降低了锂离子电池的重量，进而提高了锂离子电池的能量密度；另外，通过增加所述负极浆料干固层的面密度，还能够提供更多的负极活性物质和含硅化合物，使得锂离子电池中负极片的储锂容量得到提高，从而大大提高了负极片的可逆容量，进而能够提高锂离子电池的能量密度。

[0031] 需要特别说明的是，为了提高锂离子电池的容量和循环性能，请参阅图1，所述负极浆料干固层200上开设有多个负极微槽300，所述负极微槽300的开口与外界连通，且所述负极微槽300的开口朝向所述隔膜的一侧面设置。如此，通过负极微槽300能够更好的吸附电解液，能够对所述负极片进行充分的浸润，从而能够降低锂离子电池的内阻，大大提高了锂离子电池内部传导电子的效率；同时，负极微槽300还能够更好的嵌置锂离子，大大提高了锂离子电池的容量和循环性能。另外，需要说明的是，所述负极微槽300的开口与外界连通，且所述负极微槽300的开口朝向所述隔膜的一侧面设置，能够更好将锂离子传递至隔膜，加快锂离子电池内部的离子迁移速率，提高锂离子电池的能量密度。

[0032] 在本实施例中，所述正极片包括铝箔基材及分别涂覆于所述铝箔基材相对两侧面上的正极浆料干固层，所述正极浆料干固层上开设有多个正极微槽，所述正极微槽的开口与外界连通，且所述正极微槽的开口朝向所述隔膜的一侧面设置。可以理解，铝箔基材具有优良的导电性能，且质地柔软，采用铜箔基材作为正极片的材料，更加符合实际需求。为了提供锂离子电池的能量能量密度，例如，在本实施例中，所述铝箔基材的厚度为10um～12um，如此，能够在保证正极片具有良好的柔韧性和导电性的同时，大大降低了锂离子电池的重量，使得锂离子电池的能量密度得以提高；又如，所述铝箔基材相对两侧面上涂覆的正极浆料干固层包括如下质量份的各组分：正极活性物质75份～90份、含锂化合物8份～12份、造孔剂1.5份～2.0份、导电剂0.7份～1.3份、粘接剂1.4份～2.5份、分散剂1.8份～2.6份和溶剂35份～45份，如此，能够使得所述正极浆料干固层的综合性能更好，在充放电时活性物质的作用能够发挥的更大。再如，所述正极活性物质为碳酸锂、氢氧化锂、镍钴锰酸锂、氧化铝、二氧化钛、硅酸乙酯和二氧化硅中的至少一种，再如，所述含锂化合物为Li2O、Li3N或Li6CoO4，如此，通过在所述正极活性物质上进一步添加含锂化合物，能够在正极浆料干固层提供了锂离子的基础上，补充更多的锂离子，将锂离子电池在首次充放电过程中，负极因为形成SEI膜而消耗的一部分来自正极的锂离子进行补充，同时，也能够有更多的锂离子在循环过程中进行迁移，进而提高锂离子电池的首次充放电效率。再如，所述造孔剂为碳酸氢铵、草酸和硝酸胺的混合物，其中，所述碳酸氢铵、所述草酸和所述硝酸胺的质量比例为(4～11)：(2～5)：(1～4)，如此，能够提高所述正极浆料干固层的孔隙率，同时能够增强正极浆料干固层与所述铝箔基材之间的结合强度；再如，所述导电剂为碳纤维或碳纳米管，如此，能够提高锂离子在正极材料中的迁移效率，从而提高正极片的充放电效率；再如，所述粘接剂为聚乙烯醇或聚丙烯酸，如此，能够使得正极浆料的粘接性能更好，进而使得所述正极浆料干固层和所述铝箔基材的粘接性能更好；再如，所述分散剂为羧甲基纤维素，如此，能够使得所述正极浆料干固层中的各组分分散的更加均匀，避免出现团聚或结块的问题，如此，能够使所述正极浆料干固层的性能更好，进而能够提高锂离子电池的能量密度；再如，所述溶剂为丙醇、异丙醇、和去离子水中的至少一种，如此，能够将所述正极浆料干固层的各组分进行充分的混合溶解，并且在协同作用下，使得正极浆料干固层的性能更加优良，进而大大提高了锂离子电池的能量密度。

[0033] 在其中一个实施例中，所述正极浆料干固层的面密度为300g/m2～500g/m2。

[0034] 可以理解，目前锂离子电池中正极使用的基材通常是铝箔，面密度为27g/m2～43.2g/m2，本发明提供的高能量密度锂离子电池通过提高所述正极浆料干固层的面密度，即“厚涂”的方式使得所述正极浆料干固层的面密度为300g/m2～500g/m2，如此，能够在保证相同容量的情况下，减少了铝箔基材的使用量，如此，能够减少所述正极片的重量，从而降低了锂离子电池的重量，进而提高了锂离子电池的能量密度；另外，通过增加所述正极浆料干固层的面密度，还能够提供更多的正极活性物质和含锂化合物，提供充足的锂离子，这是因为锂离子电池在首次充放电过程中，负极会消耗一部分来自正极的锂离子以形成SEI膜(固体电解质界面膜)，SEI膜的形成对电极材料的性能会产生至关重要的影响，SEI膜的形成消耗了部分锂离子，而且这部分锂离子再也无法从负极那里返回到正极，使得首次充放电不可逆容量增加，降低电极材料的充放电效率。如此，通过在正极活性物质的基础上结合含锂化合物作为所述正极浆料干固层的主要组分，能够提高锂离子电池中的可逆容量，进而提高首次充放电效率，具体的说，含锂化合物能够在正极活性物质提供了锂离子的基础上，补充更多的锂离子，将负极片中的嵌锂部位进行填满，以作为不可逆部分的锂离子，例如，形成了SEI膜，如此，将无效空穴进行填满，能够使得正极活性物质中的锂离子成为可逆的部分，从而降低了正极浆料中的锂离子的消耗量，进而提高了锂离子电池容量和能量密度。

[0035] 请一并参阅图1和图2，在其中一个实施例中，所述负极微槽和所述正极微槽的形状为圆柱形或圆锥形。为了提高所述正极片和所述负极片的吸液能力，例如，所述负极微槽和所述正极微槽的形状为圆柱形或圆锥形，如此，能够更好的吸附电解液，并对正极片和负极片进行充分的浸润，从而能够降低锂离子电池的内阻，大大提高了锂离子电池内部传导电子的效率；同时，所述负极微槽和所述正极微槽还能够更好的嵌置锂离子，大大提高了锂离子电池的容量和循环性能。

[0036] 在其中一个实施例中，所述负极微槽和所述正极微槽的密度均为5个/mm2～200个/mm2。为了提高所述正极片和所述负极片的吸液能力，例如，所述负极微槽和所述正极微槽的密度均为5个/mm2～200个/mm2。如此，在所述正极片和所述负极片上具有相同个数的微槽结构，能够使得所述正极片和所述负极片的接触电阻对称，进而使得所述正极片和所述负极片的容量能够均匀释放，使得锂离子电池的充放电循环寿命更加平衡，进而减慢电池容量的衰减速度。

[0037] 在其中一个实施例中，所述负极浆料干固层的厚度大于所述负极微槽的深度。为了避免将所述负极片打穿，使得所述负极片的局部过于薄弱，从而使得机械强度有一定的损失，而在后续卷绕过程中出现断带等问题，另外穿孔的负极片还可能会出现渗料问题，如此，所述负极浆料干固层的厚度大于所述负极微槽的深度，能够保证所述铜箔基材不被打穿，使得所述负极片具有较强的机械强度，不易被折断。同时，如果将所述负极片穿透，还会使得所述负极片上的微槽边缘有过多的锯齿，如此，容易将所述负极片邻近的隔膜刺穿，从而导致负极片和正极片有相互接触的可能，进而造成锂离子电池内部有发生短路的危险，如此，所述负极浆料干固层的厚度大于所述负极微槽的深度，在保证所述正极片和所述负极片有较高的吸液能力的同时，又能够保证所述负极片的机械强度，进而保证了锂离子电池的安全性。为了进一步提高锂离子电池的能量密度和安全性能，例如，在其中一个实施例中，所述负极浆料干固层的厚度为40um～60um，如此，通过“厚涂”的方式使得所述正极浆料干固层中具有更多的负极活性活性物质和含硅化合物，使得锂离子电池中负极片的储锂容量得到提高，从而大大提高了负极片的可逆容量，进而能够提高锂离子电池的能量密度。

[0038] 在其中一个实施例中，所述负极微槽的深度为3um～30um。

[0039] 可以理解，电池的安全性能主要是使用过程中不出现鼓壳和爆炸，锂离子电池爆炸的其中一个原因就是注液量达不到工艺要求，当电解液量过少时，锂离子电池内阻大，发热多，温度升高导致电解液迅速分解产气，隔膜融化，造成电池气胀短路爆炸。为了使得所述负极片能够吸附更多的电解液，并对负极片进行充分的浸润，以及更好的嵌置锂离子，例如，所述负极微槽的深度为3um～30um，如此，能够大大提高所述负极片的吸液能力，对负极片进行充分的浸润，从而能够降低锂离子电池的内阻，大大提高了锂离子电池内部传导电子的效率；并且，能够嵌置更多的锂离子，大大提高了锂离子电池的容量和循环性能。

[0040] 为了避免将所述正极片打穿，使得所述正极片的局部过于薄弱，从而使得机械强度有一定的损失，而在后续卷绕过程中出现断带等问题，另外穿孔的从而极片还可能会出现渗料问题，在其中一个实施例中，所述正极浆料干固层的厚度大于所述正极微槽的深度。进一步的，在其中一个实施例中，所述正极浆料干固层的厚度为60um～80um。如此，所述正极浆料干固层的厚度大于所述正极微槽的深度，能够保证所述铝箔基材不被打穿，使得所述正极片具有较强的机械强度，不易被折断。同时，如果将所述正极片穿透，还会使得所述正极片上的微槽边缘有过多的锯齿，如此，容易将所述正极片邻近的隔膜刺穿，从而导致正极片和负极片有相互接触的可能，进而造成锂离子电池内部有发生短路的危险，如此，所述正极浆料干固层的厚度大于所述正极微槽的深度，在保证所述正极片和所述负极片有较高的吸液能力的同时，又能够保证所述正极片的机械强度，进而保证了锂离子电池的安全性。

[0041] 与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

[0042] 通过在负极片和正极片上设置有多个微槽结构，能够更好的吸附电解液，并对正极片和负极片进行充分的浸润，降低了电池内阻，提高了锂离子电池内部传导电子的效率，且微槽结构还能够更好的嵌置锂离子，大大提高了锂离子电池的容量和循环性能，尤其是通过“厚涂”，加大了负极浆料干固层和正极浆料干固层的厚度，提供了更多的储锂空间和锂离子，使得锂离子电池内部的离子迁移速率更高，大大提高了锂离子电池正极片和负极片的可逆容量，进而能够提高锂离子电池的能量密度，同时还减少了铜箔基材和铝箔基材的用量，降低了锂离子电池的重量，提升锂离子电池能量密度约5％～10％。

[0043] 下面是具体实施例部分。

[0044] 实施例1

[0045] 对铜箔基材相对的两侧面进行负极浆料厚涂操作，以在所述铜箔基材上形成负极浆料厚涂层；

[0046] 对所述负极浆料厚涂层进行干燥操作，得到厚度为40um的负极浆料干固层，其中，负极浆料干固层的面密度为160g/m2，并将附着有所述负极浆料干固层的所述铜箔基材进行分条和切片操作，得到负极片；

[0047] 使所述负极片经过极片冲压装置，以在所述铜箔基材相对两侧面上的负极浆料干固层上冲压形成密度为5个/mm2，深度为3um的圆柱形负极微槽；

[0048] 对铝箔基材相对的两侧面进行正极浆料厚涂操作，以在所述铝箔基材上形成正极浆料厚涂层；

[0049] 对所述正极浆料厚涂层进行干燥操作，得到厚度为60um的正极浆料干固层，其中，正极浆料干固层的面密度为300g/m2，并将附着有所述负极浆料干固层的所述铜箔基材进行分条和切片操作，得到负极片；

[0050] 使所述正极片经过所述极片冲压装置，以在所述铝箔基材相对两侧面上的正极浆料干固层上冲压形成密度为5个/mm2，深度为3um的圆柱形正极微槽。

[0051] 将所述负极片、隔膜和所述正极片进行卷绕操作，得到电芯；

[0052] 将所述电芯置于壳体内，注入电解液，再进行化成和分容操作，得到实施例1的高能量密度锂离子电池。

[0053] 实施例2

[0054] 对铜箔基材相对的两侧面进行负极浆料厚涂操作，以在所述铜箔基材上形成负极浆料厚涂层；

[0055] 对所述负极浆料厚涂层进行干燥操作，得到厚度为50um的负极浆料干固层，其中，负极浆料干固层的面密度为200g/m2，并将附着有所述负极浆料干固层的所述铜箔基材进行分条和切片操作，得到负极片；

[0056] 使所述负极片经过极片冲压装置，以在所述铜箔基材相对两侧面上的负极浆料干固层上冲压形成密度为100个/mm2，深度为15um的圆柱形负极微槽；

[0057] 对铝箔基材相对的两侧面进行正极浆料厚涂操作，以在所述铝箔基材上形成正极浆料厚涂层；

[0058] 对所述正极浆料厚涂层进行干燥操作，得到厚度为70um的正极浆料干固层，其中，正极浆料干固层的面密度为400g/m2，并将附着有所述负极浆料干固层的所述铜箔基材进行分条和切片操作，得到负极片；

[0059] 使所述正极片经过所述极片冲压装置，以在所述铝箔基材相对两侧面上的正极浆料干固层上冲压形成密度为100个/mm2，深度为15um的圆锥形正极微槽。

[0060] 将所述负极片、隔膜和所述正极片进行卷绕操作，得到电芯；

[0061] 将所述电芯置于壳体内，注入电解液，再进行化成和分容操作，得到实施例2的高能量密度锂离子电池。

[0062] 实施例3

[0063] 对铜箔基材相对的两侧面进行负极浆料厚涂操作，以在所述铜箔基材上形成负极浆料厚涂层；

[0064] 对所述负极浆料厚涂层进行干燥操作，得到厚度为60um的负极浆料干固层，其中，负极浆料干固层的面密度为270g/m2，并将附着有所述负极浆料干固层的所述铜箔基材进行分条和切片操作，得到负极片；

[0065] 使所述负极片经过极片冲压装置，以在所述铜箔基材相对两侧面上的负极浆料干固层上冲压形成密度为200个/mm2，深度为30um的圆锥形负极微槽；

[0066] 对铝箔基材相对的两侧面进行正极浆料厚涂操作，以在所述铝箔基材上形成正极浆料厚涂层；

[0067] 对所述正极浆料厚涂层进行干燥操作，得到厚度为80um的正极浆料干固层，其中，正极浆料干固层的面密度为500g/m2，并将附着有所述负极浆料干固层的所述铜箔基材进行分条和切片操作，得到负极片；

[0068] 使所述正极片经过所述极片冲压装置，以在所述铝箔基材相对两侧面上的正极浆料干固层上冲压形成密度为200个/mm2，深度为30um的圆锥形正极微槽。

[0069] 将所述负极片、隔膜和所述正极片进行卷绕操作，得到电芯；

[0070] 将所述电芯置于壳体内，注入电解液，再进行化成和分容操作，得到实施例3的高能量密度锂离子电池。

[0071] 通过实验分析佐证，实施例-实施例3的锂离子电池能量密度提升了5％～10％，尤其实施例3的高能量密度锂离子电池的能量密度提升了10％。这是由于，在负极片和正极片上设置了多个微槽结构，能够更好的吸附电解液，并对正极片和负极片进行充分的浸润，降低了电池内阻，提高了锂离子电池内部传导电子的效率，且微槽结构还能够更好的嵌置锂离子，大大提高了锂离子电池的容量和循环性能，尤其是通过“厚涂”，加大了负极浆料干固层和正极浆料干固层的厚度，提供了更多的储锂空间和锂离子，使得锂离子电池内部的离子迁移速率更高，大大提高了锂离子电池正极片和负极片的可逆容量，进而能够提高锂离子电池的能量密度。

[0072] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

标题	发布/更新时间	阅读量
新型高能量密度锂电池-专利编号CN109755472A	2020-05-12	995
一种高能量密度锂电池-专利编号CN109148940A	2020-05-12	178
高能量密度静电电容器-专利编号CN104854669B	2020-05-13	719
高能量密度锂离子电池-专利编号CN103401016A	2020-05-11	706
高能量密度光学治疗仪-专利编号CN102284140A	2020-05-11	139
高能量密度锂离子电池-专利编号CN109461885A	2020-05-12	65
高能量密度电池-专利编号CN111029487A	2020-05-11	179
高能量密度静电电容器-专利编号CN104854669A	2020-05-11	590
高能量密度锂离子电池-专利编号CN103401016B	2020-05-13	57
高能量密度电容器-专利编号CN101048833A	2020-05-13	120

高能量密度锂离子电池

高能量密度锂离子电池

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式