鋰電池集流體、極片和鋰電池及其制備方法、鋰電池應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰電池集流體及其制備方法、鋰電池極片及其制備方法、鋰電池及其制備方法和應(yīng)用。該鋰電池集流體，包括多孔集流體本體，在所述多孔集流體本體中還填充或/和沉積有鋰源材料，所述鋰源材料為鋰金屬或/和富鋰材料。鋰電池極片、鋰電池中均含有該鋰電池集流體。本發(fā)明鋰電池集流體使得鋰源材料能有效的固定在集流體本體中。含有該鋰電池集流體的鋰電池極片在電化學(xué)的活化中能使得鋰源材料中的鋰離子化，并且完全被正極層中的正極活性物質(zhì)或負(fù)極層中的負(fù)極活性物質(zhì)所吸收，以達(dá)到補(bǔ)償在首次充/放電過程中損失掉的鋰離子，從而減少不可逆容量，因此，該鋰電池具有高的首次庫倫效率和容量和安全性能。
【專利說明】鋰電池集流體、極片和鋰電池及其制備方法、鋰電池應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋰電池集流體及其制備方法、鋰鋰電池極片及其制備方法、鋰電池及其制備方法和鋰電池應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在眾多的儲能技術(shù)中，鋰離子電池由于具有能量密度大、循環(huán)壽命長、重量輕、無污染等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代高效便攜式化學(xué)電源。目前已經(jīng)廣泛的用于數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)、筆記本電腦等方面。隨著鋰離子電池能量密度的進(jìn)一步提升，其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大。 [0003]隨著可移動電子設(shè)備對高容量、長壽命電池需求的日益增長，人們對鋰離子電池的性能提出了更高的要求。鋰離子電池容量偏低已成為制約電池工業(yè)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。目前，商業(yè)化鋰電池主要采用石墨化碳為負(fù)極材料。由于石墨的理論比容量較低(約372mAh/g)，導(dǎo)致鋰離子電池的比容量偏低；另一方面，石墨負(fù)極的嵌鋰電位接近金屬鋰電位，在高倍率充電時(shí)鋰可能在表面析出，引發(fā)安全問題。因此，開發(fā)新型的高容量和高倍率的負(fù)極材料具有很高的研究和利用價(jià)值。
[0004]鋰合金作為可替代的負(fù)極材料倍受關(guān)注，特別是硅材料，由于其非常高的比容量(4200mAh/g和9786mAh/cm3)和較高的嵌鋰電位(約0.4V)而成為研究熱點(diǎn)。盡管硅具有優(yōu)異的比容量，但其首次庫倫效率較低，小于85% (石墨負(fù)極的首次庫倫效率> 90%)，因而影響其鋰離子電池的容量。
[0005]為解決采用硅負(fù)極的鋰離子電池首次庫倫效率過低的問題，本領(lǐng)域常采用以下方法進(jìn)行處理:
[0006](1)“鋰源”分散在極片活性材料中:首先將鋰金屬顆粒進(jìn)行表面處理，使得鋰金屬更加穩(wěn)定；然后將上述穩(wěn)定的鋰金屬顆粒加入到負(fù)極或正極的漿料中混合均勻，涂布在集流體上烘干后形成正極或負(fù)極極片。這樣，經(jīng)過表面處理的鋰金屬顆粒作為“鋰源”均勻分散在極片活性材料中。
[0007]如當(dāng)前公開的利用該方法制備的二次電池的陽極，包括一種能夠在電化學(xué)系統(tǒng)中吸收和解吸鋰的基質(zhì)材料，和在基質(zhì)材料中分散的鋰金屬。鋰金屬是一種鋰粉末；負(fù)極材料為碳質(zhì)材料和S1、Sn及其它們的氧化物和合金等；正極材料為Mn02、V205、MoS2等。
[0008]該方案雖然在極片中存在穩(wěn)定化鋰金屬顆粒，能在一定程度的提高鋰離子電池首次庫倫效率，但是該鋰金屬顆粒在首次充/放電過程中提供鋰離子而完全溶解，因而在極片中形成微米孔，從而增加了極片的內(nèi)阻。
[0009](2)正極、負(fù)極和隔膜的表面配置一層“鋰源”層:通常采用蒸鍍等方法將鋰金屬沉積或使用經(jīng)過穩(wěn)定化處理的鋰金屬顆粒制成溶液涂布在正極、負(fù)極或隔膜的表面。
[0010]如當(dāng)前公開的一種利用該方法制備的鋰二次電池，其中正極、負(fù)極和隔板中至少有一個(gè)的表面上，通過涂布堿金屬分散液，形成多孔的堿金屬粉末層。堿金屬為鋰，粉末平均粒徑為10-20 μ m ;負(fù)極活性物質(zhì)為碳質(zhì)材料和S1、Sn及其氧化物或合金等；正極為鋰氧化合物、硫及硫基化合物；制備方法:將堿金屬粉末分散在高分子溶液中，所得漿料涂布在極片或隔膜表面。
[0011]公開的另一種電極的制造方法，包括I)在能夠嵌入和脫嵌鋰的電極前體上賦予鋰；2)測量嵌入了鋰的電極前體的電阻；3)測量嵌入了鋰的電極前體的厚度(根據(jù)厚度推定電極前體的嵌鋰量)。其中，電極前體至少含有SiOx (0.3 ^ X ^ 1.3);鋰賦予部產(chǎn)生鋰的蒸汽，通過調(diào)整所述鋰賦予部的鋰蒸汽產(chǎn)生速度來調(diào)整鋰的賦予速度。
[0012]公開的又一種鋰二次電池，包括I)負(fù)極為S1、Sn和Al及其合金或氧化物；2)正極為過渡金屬氧化物，如:Mn02、Mo03、V02、Cr308等；3)在正極或負(fù)極表面的鋰層；制備方法:在600°C下形成鋰金屬蒸汽，然后沉積在極片表面；或者將包覆穩(wěn)定層的鋰金屬粉末分散在粘結(jié)劑非水溶液中，然后嗔涂在極片表面。
[0013]但是上述這些方案中的極片或隔膜表面涂布厚度為幾個(gè)微米的鋰金屬層，經(jīng)過活化后，該鋰金屬層完全消耗掉，影響極片和隔膜的接觸界面。
[0014](3)配置補(bǔ)鋰陰極:在電芯的旁邊配置陰極，通過分別對電芯的正極、負(fù)極進(jìn)行充電補(bǔ)充鋰。
[0015]如當(dāng)前公開的一種利用該方法制備的鋰離子電池，包括I)硅基負(fù)極；2)正極；3)隔膜；4)設(shè)置在電芯側(cè)面補(bǔ)鋰陰極，補(bǔ)鋰陰極活性材料為錳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰及鈷鎳錳酸鋰等；通過對電池的陰、陽極進(jìn)行兩次補(bǔ)鋰(第一次:在電芯活化后SOC ^ 50%時(shí)；第二次:循環(huán)一周后的滿放狀態(tài)時(shí))，使補(bǔ)充的鋰離子能夠均勻地嵌入陰、陽極中，而不會在極片表面出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象，避免出現(xiàn)安全性問題。
[0016]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)該方案使用補(bǔ)鋰陰極給電芯提供鋰離子，但由于補(bǔ)鋰陰極與電芯相距較遠(yuǎn)，因而鋰離子的遷移路徑較長，補(bǔ)鋰的效果不好。
[0017]由上述可知，現(xiàn)有極片中的鋰源易在首次充/放電過程溶解，從而導(dǎo)致電池的容量低，影響了鋰電池的應(yīng)用范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種含有鋰源的鋰電池集流體及其制備方法。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種首次庫倫效率高的鋰電池極片及其制備方法。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例的又一目的在于提供一種含有該鋰電池極片的鋰電池及其制備方法和應(yīng)用。
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0022]一種鋰電池集流體，包括多孔集流體本體，在所述多孔集流體本體中還填充或/和沉積有鋰源材料，所述鋰源材料為鋰金屬或/和富鋰材料。
[0023]優(yōu)選地，上述所述鋰源材料在所述鋰電池集流體中的含量如下:
[0024]當(dāng)所述鋰電池的正極所含的活性物質(zhì)為鋰源活性物質(zhì)時(shí)，所述鋰源材料在所述鋰電池集流體中的含量不大于鋰電池首次充/放電過程中所消耗的鋰量；
[0025]當(dāng)所述鋰電池正極所含的活性物質(zhì)為非鋰源活性物質(zhì)時(shí)，所述鋰源材料在所述鋰電池集流體中的含量滿足S < L < S+I，其中，S為無鋰正極的儲鋰容量，L為鋰源的補(bǔ)充量；I為負(fù)極在首次充放電中所消耗的鋰量。[0026]具體地，上述富鋰材料選自XLi2MnO3.(l_x)LiM02、Li1+bNiaMn0CoYA5O2, Li2NiO2,Li7Ti5O12' Li9Ti5O12' XLi2MnO3.(1-X)LiMO2 摻雜改性物、Li 1+bNi aMn0CoYA5O2 摻雜改性物、Li2NiO2摻雜改性物、Li7Ti5O12摻雜改性物、Li9Ti5O12摻雜改性物中的一種以上；其中，0.01 ≤ b ≤ 0.3，0 ≤ a ≤ 0.4,0.2≤ β ≤ 0.65,0 ≤ Y≤ 0.46,0 ≤ δ ≤ 0.15，Α 為 Mg、Sr、Ba、Cd、Zn、Al、Ga、B、Zr、T1、Ca、Ce、Y、Nb、Cr、Fe、V、Li 中的至少一種。
[0027]具體地，上述多孔集流體本體為泡沫鎳、泡沫銅、泡沫鋁、泡沫碳、不繡鋼網(wǎng)、鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)或鋁網(wǎng)。
[0028]以及，一種上述鋰電池集流體的制備方法，包括如下步驟:
[0029]將所述鋰源材料分散至含有粘結(jié)劑的溶劑中，配制成懸濁液；其中，鋰源材料與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1: (0.005~1:0.05)；
[0030]將所述懸濁液涂覆在所述多孔集流體本體上，再干燥處理，得到所述鋰電池集流體。
[0031]優(yōu)選地，上述多孔集流體本體浸潰于所述懸濁液中的過程中，所述懸濁液被吸附在多孔集流體本體上的量如上述的鋰源材料在鋰電池集流體中的含量。
[0032]優(yōu)選地，將上述懸濁液涂覆在所述多孔集流體本體上的方式為液相浸潰、減壓浸潰、減壓引流法方式中的一種或者兩種以上的方法結(jié)合。
[0033]進(jìn)一步優(yōu)選地，上述懸濁液中，所述鋰源材料在懸濁液中的重量含量為
0.1%~5.0%。
[0034]進(jìn)一步優(yōu)選地，上述粘結(jié)劑為聚環(huán)氧乙烷、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物、聚氨酯、聚丙烯酸酯中的至少一種。
[0035]以及，上述鋰電池集流體的另一種制備方法，包括如下步驟:
[0036]在惰性氣體或真空的環(huán)境中，將所述鋰源材料氣化并沉淀在所述多孔集流體本體上。
[0037]優(yōu)選地，上述鋰源材料在所述多孔集流體本體上沉積的量是所述鋰源材料在所述鋰電池集流體中的含量如上述的鋰源材料在鋰電池集流體中的含量。
[0038]進(jìn)一步優(yōu)選地，上述鋰電池集流體的制備方法還包括上述鋰電池集流體的第一種制備方法的步驟。
[0039]以及，一種鋰電池極片，包括集流體和結(jié)合在所述集流體上的含正極活性物質(zhì)的正極層或含負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極層，所述集流體為上述的鋰電池集流體。
[0040]以及，一種鋰電池極片制備方法，包括如下步驟:
[0041]將正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)與電極導(dǎo)電劑、粘接劑和溶劑混合，并配制成漿料；
[0042]將所述漿料涂覆在上述鋰電池集流體上；
[0043]將所述涂覆有漿料的鋰電池集流體進(jìn)行干燥處理、輥壓、裁剪，得到鋰電池極片。
[0044]優(yōu)選地，上述正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)與電極導(dǎo)電劑、粘接劑和溶劑的重量比為(88~98): (2~5): (2~8): (60~90)。
[0045]具體地，上述正極活性物質(zhì)為LiaNibCoeMndMeO2、LiAO2, DX2, LiDS2, V2O5, LiV2O5,LiMn2O4, LiFePO4中的一種以上；其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，O ≤ d ≤ 0.5 ;0.001 ≤ e ≤ 0.1，M 為 Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V 中至少一種元素，A 為Co、N1、Mn中至少一種元素，D為T1、Mo或Mn，X為O或S。
[0046]具體地,上述負(fù)極活性物質(zhì)為碳質(zhì)材料、S1、SiOx、Si合金、Si碳復(fù)合材料、Sn、SnOx> Sn合金、Sn碳復(fù)合材料中至少一種；其中，O < x〈2。
[0047]以及，一種鋰電池，所述鋰電池包括上述的鋰電池極片。
[0048]優(yōu)選地，上述鋰電池為液態(tài)鋰離子電池、鋰全固態(tài)電池或/和鋰聚合物電池。
[0049]以及，一種鋰電池制備方法，包括如下步驟:
[0050]制備鋰電池正極和負(fù)極，所述鋰電池正極或負(fù)極由上述鋰電池極片制備方法制備而成；
[0051]將所述鋰電池正極、隔膜、所述鋰電池負(fù)極依次層疊，制成電池電芯；
[0052]將所述電芯裝入電池殼體內(nèi)，再注入電解液，密封，制得鋰電池。
[0053]具體地，上述隔膜為單層PE、單層PP、三層PP/PE/PP或三層PE/PP/PE。
[0054]以及，上述鋰電池在移動終端產(chǎn)品、電動汽車、電網(wǎng)、通信設(shè)備和/或電動工具中的應(yīng)用。
[0055]具體地，上述通信設(shè)備包括工作模塊和供電模塊，所述供電模塊包括所述的鋰電池；所述供電模塊為所述工作模塊提供電能，所述工作模塊使用所述供電模塊提供的電能運(yùn)行。
[0056]上述實(shí)施例中的鋰電池集流體通過填充或/和沉積的方式將鋰源材料結(jié)合多孔集流體本體中，使得鋰源材料能有效的固定在集流體本體中。
[0057]上述實(shí)施例中的鋰電池極片由于含有上述鋰電池集流體，因此，在電化學(xué)的活化中，能使得鋰源材料中的鋰離子化，并且完全被正極層中的正極活性物質(zhì)或負(fù)極層中的負(fù)極活性物質(zhì)所吸收，以達(dá)到補(bǔ)償在首次充/放電過程中損失掉的鋰離子，從而減少不可逆容量。另外，通過針刺實(shí)驗(yàn)得知，該鋰電池極片安全性能好。
[0058]上述實(shí)施例中的鋰電池由于含有上述鋰電池極片，因此，該鋰電池具有高的首次庫倫效率和容量和安全性能，從而擴(kuò)大了該鋰電池的應(yīng)用范圍。
[0059]上述實(shí)施例中鋰電池集流體、鋰電池極片和鋰電池的制備方法工藝簡單，條件易控，效率高，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0060]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0061]圖1為本發(fā)明實(shí)施例鋰電池集流體的一種制備方法流程圖；
[0062]圖2為本發(fā)明實(shí)施例鋰電池集流體的另一種制備方法流程圖；
[0063]圖3為本發(fā)明實(shí)施例鋰電池極片的制備方法流程圖；
[0064]圖4為本發(fā)明實(shí)施例鋰電池的制備方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0065]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0066]本發(fā)明實(shí)例提供一種含有鋰源的鋰電池集流體。該鋰電池集流體包括多孔集流體本體和在該多孔集流體本體中填充或/和沉積的鋰源材料，其中，鋰源材料為鋰金屬顆?；?和富鋰材料。
[0067]因此，作為本發(fā)明一實(shí)施例，在多孔集流體本體中填充有鋰源材料，該鋰源材料是通過粘結(jié)劑牢固的粘合在該多孔集流體本體中，包括多孔集流體本體的表面以及其孔隙中，特別是孔隙中。此時(shí)，該鋰電池集流體還含有粘結(jié)劑。
[0068]作為本發(fā)明另一實(shí)施例，在多孔集流體本體中沉淀有鋰源材料，具體地是將鋰源材料先氣化，然后將氣化的鋰源材料沉積在多孔集流體本體中，包括多孔集流體本體的表面以及其孔隙中，特別是孔隙中。
[0069]作為本發(fā)明再一實(shí)施例，在多孔集流體本體中同時(shí)沉積和填充有鋰源材料，沉積可以采用將氣化的鋰源材料沉積在多孔集流體本體中，填充可以采用鋰源材料是通過粘結(jié)劑牢固的粘合在該多孔集流體本體中，因此，鋰源材料分布在多孔集流體本體的表面以及其孔隙中，別是孔隙中。此時(shí)，該鋰電池集流體還含有粘結(jié)劑。
[0070]具體地，上述各實(shí)施例中，富鋰材料優(yōu)選自XLi2MnO3.(l-χ)LiMO2,Li1+bNiaMn0CoyA5O2, Li2NiO2, Li7Ti5O12' Li9Ti5O12' XLi2MnO3.(1-X)LiMO2 摻雜改性物、Li1+bNiaMn0CoYA5O2 摻雜改性物、Li2NiO2 摻雜改性物、Li7Ti5O12 摻雜改性物、Li9Ti5O12摻雜改性物中的一種以上；通式中，0.01 ^ b ^ 0.3,0 ^ a ( 0.4,0.2≤β≤0.65,O^y ≤ 0.46,0 ≤ δ ≤ 0.15，A 為 Mg、Sr、Ba、Cd、Zn、Al、Ga、B、Zr、T1、Ca、Ce、Y、Nb、Cr、Fe、V、Li中的至少一種；另外，XLi2MnO3.(1-X)LiMO2為本領(lǐng)域常用的富鋰材料。多孔集流體本體優(yōu)選為泡沫鎳、泡沫銅、泡沫鋁、泡沫碳、不繡鋼網(wǎng)、鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)或鋁網(wǎng)。當(dāng)鋰電池集流體含有粘結(jié)劑時(shí)，粘結(jié)劑優(yōu)選為聚環(huán)氧乙烷、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物、聚氨酯、聚丙烯酸酯中的至少一種。當(dāng)然，該富鋰材料、多孔集流體本體、粘結(jié)劑還可用本領(lǐng)域常有的其他的且適合本發(fā)明的富鋰材料、多孔集流體本體和粘結(jié)劑。
[0071]進(jìn)一步地，作為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，在多孔集流體本體中填充有鋰源材料，該鋰源材料為FMC公司生產(chǎn)的鋰金屬顆粒。由于FMC公司生產(chǎn)的鋰金屬顆粒表面經(jīng)過處理，能有效的降低鋰金屬顆粒在制備過程中與溶劑反應(yīng)的活性或/和與電池中的電解液反應(yīng)的活性，以提高含有該鋰電池集流體的電池首次庫倫效率。
[0072]另外，在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)鋰源材料為鋰金屬時(shí)，該鋰金屬可以用鉀金屬(K)或鈉金屬(Na)替換，替換后，所得的鋰電池集流體可以分別用于鉀電池或鈉電池中。
[0073]發(fā)明人在研究中還發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整上述實(shí)施例中鋰電池集流體的鋰源材料的含量能夠影響含有該鋰電池集流體的鋰電池的安全性能，如當(dāng)鋰源材料的含量過多時(shí)，會在負(fù)極表面形成鋰枝晶。因此，鋰源材料在鋰電池集流體中的含量優(yōu)選為:當(dāng)鋰電池正極的活性物質(zhì)為鋰源活性物質(zhì)時(shí)，上述鋰源材料在鋰電池集流體中的含量不大于鋰電池首次充/放電過程中所消耗的鋰量；當(dāng)鋰電池正極的活性物質(zhì)為非鋰源活性物質(zhì)時(shí)，上述鋰源材料在鋰電池集流體中的含量滿足S < S+I，其中，S為無鋰正極的儲鋰容量，L為鋰源的補(bǔ)充量；1為負(fù)極在首次充放電中所消耗的鋰量。其中，鋰源活性物質(zhì)優(yōu)選為LiaNibCOc;MndMe02、LiA02、LiDS2、LiV205、LiMn204、LiFeP04 中的一種以上；非鋰源活性物質(zhì)優(yōu)選為 DX2、V205、?、、中的一種以上。當(dāng)然，該鋰源活性物質(zhì)和非鋰源活性物質(zhì)還可以采用本領(lǐng)域公知的其他活性物質(zhì)。[0074]由上所述，上述實(shí)施例中的鋰電池集流體的多孔集流體本體中含有鋰源材料，特別是在多孔集流體本體的孔隙中填充或/和沉積有鋰源材料，使得鋰源材料能有效的固定在集流體本體中。
[0075]相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了上述鋰電池集流體的一種制備方法，該鋰電池集流體制備方法工藝流程請參見圖1，包括如下步驟:
[0076]S01.配制含鋰源材料的懸濁液:將上文所述的鋰源材料分散至含有粘結(jié)劑的溶劑中，配制成懸濁液；其中，鋰源材料與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1: (0.005?1:0.05)；
[0077]S02.將懸濁液涂覆于多孔集流體本體上:將步驟SOl中配制的懸濁液涂覆在上述多孔集流體本體上，再干燥處理，得到所述鋰電池集流體。
[0078]具體地，上述步驟SOl中，鋰源材料、粘結(jié)劑的選用種類如上文所述，為了節(jié)約篇幅，在此不再贅述。按照鋰源材料、粘結(jié)劑的比例配置所形成的懸濁液中，鋰源材料在懸濁液中的含量優(yōu)選為0.1%?5.0%。
[0079]應(yīng)當(dāng)理解，在該步驟SOl中，鋰源材料顆粒的粒徑應(yīng)該小于多孔集流體本體上的孔隙的孔徑。這樣，能保證在下步驟S02的處理過程中，鋰源材料能進(jìn)入多孔集流體本體上的孔隙中，并填充在孔隙中。
[0080]上述步驟S02中，將懸濁液涂覆在所述多孔集流體本體上的方式優(yōu)選為液相浸潰、減壓浸潰、減壓引流法方式中的一種或者兩種以上的方法結(jié)合。
[0081]具體地，液相浸潰的具體方法是將多孔集流體本體沒入步驟SOl配制的懸濁液中，依靠液體的滲透使得鋰源材料能夠潤濕在多孔集流體本體表面和多孔集流體本體中孔隙壁。
[0082]減壓浸潰的具體方法可以參照上述液相浸潰的方法，與液相浸潰不同之處在于減壓浸潰是在減壓或真空的條件下進(jìn)行的。這樣該減壓浸潰能提高浸潰溶液向多孔集流體本體中孔隙中的滲透能力，并完全的潤濕多孔集流體本體中的孔隙。
[0083]減壓引流法的具體方法是在多孔集流體本體相對的兩面造成壓力差，從而迫使浸潰溶液流過多孔集流體本體，從而實(shí)現(xiàn)完全潤濕多孔集流體本體表面和孔隙。
[0084]不管采用上述哪種方法來浸潤該多孔集流體本體，懸濁液涂覆在該多孔集流體本體上的量根據(jù)實(shí)際操作達(dá)到的效果而定。優(yōu)選地，該懸濁液涂覆在該多孔集流體本體上的量優(yōu)選保證如上文所述的含量:
[0085]當(dāng)鋰電池正極的活性物質(zhì)為鋰源活性物質(zhì)時(shí)，上述鋰源材料在鋰電池集流體中的含量不大于鋰電池首次充/放電過程中所消耗的鋰量；當(dāng)鋰電池正極的活性物質(zhì)為非鋰源活性物質(zhì)時(shí)，上述鋰源材料在鋰電池集流體中的含量滿足S < L < S+I，其中，S為無鋰正極的儲鋰容量，L為鋰源的補(bǔ)充量；1為負(fù)極在首次充放電中所消耗的鋰量。
[0086]當(dāng)然，如果不考慮涂覆效率或效果，除了上述幾種實(shí)現(xiàn)方法之外，還可以采用本領(lǐng)域公知的其他方法進(jìn)行涂覆懸濁液。
[0087]該步驟S02中，干燥處理優(yōu)選在無氧的環(huán)境中干燥，如在惰性氣體保護(hù)下烘干，或真空干燥等，這樣防止在干燥的過程中氧氣對鋰電池集流體的性能造成不利影響。當(dāng)然，該干燥處理還可以是自然晾干、空氣中烘干等方法。
[0088]相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步提供上述鋰電池集流體的另一種制備方法，包括如下步驟:[0089]步驟S03:在多孔集流體本體上沉淀鋰源材料:在惰性氣體或真空的環(huán)境中，將上文所述的鋰源材料氣化并沉淀在多孔集流體本體上。
[0090]其中，在該步驟S03中，惰性氣體可選選用本領(lǐng)域的氬氣等。鋰源材料氣化的設(shè)備可以采用蒸發(fā)舟。該鋰源材料沉積在多孔集流體本體的量優(yōu)選保證如上文所述的含量:
[0091]當(dāng)鋰電池正極的活性物質(zhì)為鋰源活性物質(zhì)時(shí)，上述鋰源材料在鋰電池集流體中的含量不大于鋰電池首次充/放電過程中所消耗的鋰量；當(dāng)鋰電池正極的活性物質(zhì)為非鋰源活性物質(zhì)時(shí)，上述鋰源材料在鋰電池集流體中的含量滿足S < L < S+I，其中，S為無鋰正極的儲鋰容量，L為鋰源的補(bǔ)充量；1為負(fù)極在首次充放電中所消耗的鋰量。
[0092]該鋰源材料沉積在多孔集流體本體的量可以通過控制多孔集流體本體在蒸發(fā)舟中運(yùn)動的速率和時(shí)間來控制。
[0093]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選實(shí)施例，上述鋰電池集流體的另一種制備方法還包括上文所述鋰電池集流體的第一種制備方法的步驟，其工藝流程如圖2所示:
[0094]步驟S04.配制含鋰源材料的懸濁液:將上文所述的鋰源材料分散至含有粘結(jié)劑的溶劑中，配制成懸濁液；其中，鋰源材料與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1: (0.005~1:0.05)；
[0095]步驟S05.將懸濁液涂覆于沉積有鋰源材料的多孔集流體本體上:將步驟S03中配制的懸濁液涂覆在沉積有鋰源材料的多孔集流體本體上，再干燥處理。
[0096]具體地，該步驟S04和S05即是在步驟S03的基礎(chǔ)上對上述SO1、S02的重復(fù)。經(jīng)該步驟S04和S05處理后，使得多孔集流體本體中同時(shí)含有采用填充法和沉積法結(jié)合的鋰源材料，即鋰電池集流體同時(shí)含有采用填充法和沉積法結(jié)合的鋰源材料。因此，該步驟S04、S05的要求如同上文所述的步驟S01、S02的要求，在此不再贅述。其中，為了使得鋰源材料在鋰電池集流體中的優(yōu)選含量，可以調(diào)整步驟S03中氣化鋰材料在多孔集流體本體上沉積的含量或/和調(diào)整步驟S05中懸濁液涂覆的量，實(shí)現(xiàn)最終鋰源材料在多孔集流體本體上結(jié)合的量。
[0097]由上所述，上述鋰電池集流體的制備方法工藝簡單，各工藝技術(shù)成熟，條件易控，生產(chǎn)效率高，降低了生產(chǎn)成本。
[0098]本發(fā)明進(jìn)一步的提供了一種鋰電池極片，包括集流體和結(jié)合在該集流體上的含正極活性物質(zhì)的正極層或含負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極層。其中，該集流體為上文所述的鋰電池集流體，為了節(jié)約篇幅，在此不再對該鋰電池集流體贅述。
[0099]作為一實(shí)施例，鋰電池極片為正極片，鋰電池集流體中的鋰源材料為正極鋰源材料，如上文所述的 XLi2MnO3.(l-x)LiM02、Li1+bNiaMn0CoYA5O2, Li2NiO2, XLi2MnO3.(l_x)LiMO2摻雜改性物、Li1+bNiaMn0CoyA5O2摻雜改性物、Li2NiO2摻雜改性物中的一種以上。結(jié)合在該鋰電池集流體上的正極層中的正極活性物優(yōu)選為LiaNibCOc;MndMe02、LiAO2, DX2,LiDS2' V205、LiV2O5' LiMn2O4' LiFePO4 中的一種以上;其中，0.95 ≤ a ≤ 1.1，O ≤ b ≤ 0.9，O ≤ c ≤ 0.5，0 ≤ d ≤ 0.5 ;0.001 ≤ e ≤ 0.1，M 為 Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V 中至少一種元素，A為Co、N1、Mn中至少一種元素，D為T1、Mo或Mn, X為O或S。當(dāng)然,該正極活性物質(zhì)還可以選用本領(lǐng)域公知的其他正極活性材料。
[0100]作為另一實(shí)施例，鋰電池極片為負(fù)極片，鋰電池集流體中的鋰源材料為負(fù)極鋰源材料，如上文所述的Li7Ti5012、Li9Ti5O12, Li7Ti5O12摻雜改性物、Li9Ti5O12摻雜改性物中至少一種。結(jié)合在該鋰電池集流體上的負(fù)極層中的負(fù)極活性物優(yōu)選為碳質(zhì)材料、S1、SiOx、Si合金、Si碳復(fù)合材料、Sn、SnOx> Sn合金、Sn碳復(fù)合材料中至少一種；其中，O < x〈2。
[0101]由上所述，上述實(shí)施例中的鋰電池極片(正極片或負(fù)極片)由于含有上述鋰電池集流體，因此，在電化學(xué)的活化中，能使得鋰源中的鋰離子化，并且完全被正極活性物質(zhì)層中的正極活性物質(zhì)或含負(fù)極活性物質(zhì)層中的負(fù)極活性物質(zhì)所吸收，以達(dá)到補(bǔ)償在首次充/放電過程中損失掉的鋰離子，從而減少不可逆容量。另外，通過針刺實(shí)驗(yàn)得知，該鋰電池極片安全性能好。進(jìn)一步地，通過對鋰源材料的種類和含量的調(diào)整與控制，能更好的補(bǔ)償在首次充/放電過程中損失掉的鋰離子，并進(jìn)一步提高該鋰電池極片安全性能。
[0102]相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步的提供了上述鋰電池極片的制備方法。該鋰電池極片制備方法工藝流程請參見圖3，其包括如下步驟:
[0103]步驟S06.配制正極或負(fù)極漿料:將正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)與電極導(dǎo)電劑、粘接劑和溶劑混合，并配制成漿料；
[0104]步驟S07.涂覆漿料于鋰電池集流體上:將步驟S06配制的正極或負(fù)極漿料涂覆在上文所述的鋰電池集流體上；
[0105]步驟S08.鋰電池集流體的干燥、輥壓和裁剪處理:將步驟S07中涂覆有漿料的鋰電池集流體進(jìn)行干燥處理、輥壓、裁剪，得到鋰電池極片。
[0106]具體地，上述步驟S06中的正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)與電極導(dǎo)電劑、粘接劑和溶劑的重量比優(yōu)選為(88?98):(2?5):(2?8):(60?90)。上述電極導(dǎo)電劑優(yōu)選但不僅僅為導(dǎo)電碳黑(SP)、碳納米管(CNT);粘接劑優(yōu)選但不僅僅為PVDF粘接劑；溶劑優(yōu)選優(yōu)選但不僅僅為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。當(dāng)然，該電極導(dǎo)電劑、粘接劑、溶劑還可以選用本領(lǐng)域常用的其他物質(zhì)。正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)如上文所述，在此不再贅述。
[0107]上述步驟S07中涂覆漿料的方式和步驟S08對鋰電池集流體進(jìn)行干燥處理、輥壓、裁剪的方式均可以采用本領(lǐng)域常用的方法即可。
[0108]該鋰電池極片制備方法只需將含有上文所述的正極或負(fù)極漿料涂覆在鋰電池集流體上，再經(jīng)干燥、輥壓、裁剪處理即可，該方法簡單，條件易控，合格率和生產(chǎn)效率高。
[0109]本發(fā)明實(shí)例還提供了一種鋰電池，該鋰電池包括上文所述的鋰電池極片。
[0110]作為優(yōu)選實(shí)施例，該鋰電池為液體鋰離子電池、鋰全固態(tài)電池或/和鋰聚合物電池等電化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)鋰電池。
[0111]這樣，該鋰電池由于含有上文所述的鋰電池極片，提高了該鋰電池的不可逆容量和安全性能。
[0112]相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步的提供了一種上述鋰電池制備方法。該鋰電池制備方法工藝流程請參見圖4，其包括如下步驟:
[0113]步驟S09.制備鋰電池正極和負(fù)極，其中，該鋰電池正極或鋰電池負(fù)極由上文所述的鋰電池極片(鋰電池正極片或鋰電池負(fù)極片)的制備方法制備而成；
[0114]步驟S10.制備電池電芯:將步驟S09制備電池正極和負(fù)極按照鋰電池正極/隔膜/鋰電池負(fù)層疊方式依次層疊，制成電池電芯；
[0115]步驟Sll.封裝電池:將所述電芯裝入電池殼體內(nèi)，再注入電解液，密封，制得鋰電池。
[0116]具體地，上述步驟S09中，如果電池正極為上述實(shí)施例中的鋰電池極片，則負(fù)極按照本領(lǐng)域常規(guī)的方法制備即可。如果電池負(fù)極為上述實(shí)施例中的鋰電池極片，則正極按照本領(lǐng)域常規(guī)的方法制備即可。步驟SlO中的電池電芯的制備和步驟Sll中的封裝電池方法均可以按照本領(lǐng)域常規(guī)的方法制備即可。其中步驟SlO中的電池電芯可以方形或其他根據(jù)不同鋰電池需要的形狀，必要時(shí)還可對電池電芯進(jìn)行卷繞；步驟Sll中電解液為本領(lǐng)域常用的電解液即可，如可以選自非水有機(jī)溶劑和鋰鹽。這樣，該鋰電池的制備方法工藝技術(shù)成熟，條件易控，合格率高。
[0117]本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步提供了上述鋰電池的應(yīng)用范圍，該應(yīng)用范圍包括移動終端產(chǎn)品、電動汽車、電網(wǎng)、通信設(shè)備、電動工具等。如當(dāng)鋰電池為鋰離子電池時(shí)，該鋰離子電池在通信設(shè)備中的應(yīng)用。具體地，該通信設(shè)備包括工作模塊和供電模塊。其中，供電模塊為工作模塊提供電能，其包括上文所述的鋰離子電池，該鋰離子電池可以是一個(gè)或兩個(gè)以上。當(dāng)供電模塊包括兩個(gè)以上的鋰離子電池時(shí)，該鋰離子電池可以根據(jù)工作模塊所需電能的需要，以并聯(lián)或串聯(lián)或并串聯(lián)接。該工作模塊使用供電模塊提供的電能運(yùn)行。這樣，正是由于該鋰電池具有優(yōu)異的能量密度、放電容量、循環(huán)壽命和倍率性能，從而有效擴(kuò)大了其鋰離子電池的應(yīng)用范圍。將該鋰離子電池在移動終端產(chǎn)品、電動汽車、電網(wǎng)、通信設(shè)備、電動工具中的應(yīng)用時(shí)，該鋰離子電池能有效為移動終端產(chǎn)品、電動汽車、電網(wǎng)、通信設(shè)備、電動工具中的工作模塊提供穩(wěn)定且持續(xù)的電能，降低電化學(xué)電源的更換頻率，提高了移動終端產(chǎn)品、電動汽車、電網(wǎng)、通信設(shè)備、電動工具的用戶使用簡便性。
[0118]以下通過多個(gè)實(shí)施例來舉例說明上述鋰電池集流體及其制備方法、鋰電池極片及其制備方法和鋰電池及其制備方法等方面。
[0119]實(shí)施例1
[0120]一種鋰電池集流體，其制備方法為:
[0121]將3.8重量％的FMC公司的穩(wěn)定化鋰金屬粉-stabilized lithiumMetalPowder (SLMP)分散于含有0.02重量％的PVdF高分子粘結(jié)劑的NMP溶液中得到混合液，然后將泡沫銅浸潰混合液中，抽真空并浸潰10分鐘，使上述混合物能夠完全進(jìn)入泡沫銅中，最后在氬氣氣體保護(hù)下烘干，得到嵌入鋰源的多孔集流體，即得到所述鋰電池集流體。
[0122]一種鋰電池極片(鋰電池負(fù)極片)，其制備方法為:
[0123]將90重量％的硅碳復(fù)合材料，5重量％的PVdF，3重量％的SP和2重量％的CNT混合于NMP溶液中，制得負(fù)極活性物質(zhì)漿料，將該漿料涂布在嵌入鋰源的泡沫銅上，在100°C下烘干，碾壓，得到該鋰電池負(fù)極片。
[0124]鋰二次電池的制備:
[0125]鋰電池負(fù)極片制備:按照本實(shí)施例1的鋰電池負(fù)極片的制備方法制備獲??；
[0126]鋰電池正極片制備:將94重量％的硅碳復(fù)合材料，3重量％的PVdF和3重量％的SP混合于NMP溶液中，制得正極活性物質(zhì)漿料，將該漿料涂布在Al箔上，在110°C下烘干，碾壓，得到該鋰電池正極片。
[0127]鋰二次電池的封裝:將本實(shí)施例制備的鋰電池正極片、鋰電池負(fù)極片以及單層PE隔膜按照正極片/隔膜/負(fù)極片的層疊次序依次層疊后卷繞電池極芯，并置于電池殼體中，再注入電解液，密封，制成鋰二次電池。其中，N/P比例(負(fù)極活性物質(zhì)的量與正極的容量之t匕，按可逆容量計(jì)算)調(diào)整為1:1.05，電解液為IM的LiPF6溶于體積比為3:5:1:1的EC、DMC、DEC和FEC的混合溶劑中的溶液。[0128]實(shí)施例2
[0129]一種鋰電池集流體，其制備方法為:
[0130]將鋰金屬放置于真空環(huán)境下的蒸發(fā)舟內(nèi)，充分加熱使鋰金屬開始蒸發(fā)；泡沫銅置于蒸發(fā)舟上方，金屬鋰均勻地沉積在泡沫銅內(nèi)，即得到所述鋰電池集流體。
[0131]一種鋰電池極片(鋰電池負(fù)極片)，其制備方法為:
[0132]將90重量％的硅碳復(fù)合材料，5重量％的PVdF，3重量％的SP和2重量％的CNT混合于NMP溶液中，制得負(fù)極活性物質(zhì)漿料，將上述漿料涂布在嵌入鋰源的泡沫銅上，在100°C下烘干，碾壓，得到該鋰電池負(fù)極片。
[0133]鋰二次電池的制備:
[0134]鋰電池負(fù)極片制備:按照本實(shí)施例2的鋰電池負(fù)極片的制備方法制備獲??；
[0135]鋰電池正極片制備:將94重量％的硅碳復(fù)合材料，3重量％的PVdF和3重量％的SP混合于NMP溶液中，制得正極活性物質(zhì)漿料，將上述漿料涂布在Al箔上，在110°C下烘干，碾壓；
[0136]鋰二次電池的封裝:將本實(shí)施例制備的鋰電池正極片、鋰電池負(fù)極片以及單層PE隔膜按照正極片/隔膜/負(fù)極片的層疊次序依次層疊后卷繞電池極芯，并置于電池殼體中，再注入電解液，密封，制成鋰二次電池。其中，N/P比例(負(fù)極活性物質(zhì)的量與正極的容量之t匕，按可逆容量計(jì)算)調(diào)整為1:1.05，電解液為IM的LiPF6溶于體積比為3:5:1:1的EC、DMC、DEC和FEC的混合溶劑中的溶液。
[0137]實(shí)施例3
[0138]一種鋰電池集流體，其制備方法為:
[0139]將3重量％的Li9Ti5O12分散于含有0.1重量％的PVdF高分子粘結(jié)劑的NMP溶液中得到混合物，然后將泡沫銅浸潰其中，抽真空，使上述混合物能夠完全進(jìn)入泡沫銅中，最后在惰性氣體保護(hù)下烘干，即得到嵌入鋰源的多孔集流體，即得到所述鋰電池集流體。
[0140]一種鋰電池極片(鋰電池負(fù)極片)，其制備方法為:
[0141 ] 將90重量％的硅碳復(fù)合材料，5重量％的PVdF，3重量％的SP和2重量％的CNT混合于NMP溶液中，制得負(fù)極活性物質(zhì)漿料，將上述漿料涂布在嵌入鋰源的泡沫銅上，在100°C下烘干，碾壓，得到該鋰電池負(fù)極片。
[0142]鋰二次電池的制備:
[0143]鋰電池負(fù)極片制備:按照本實(shí)施例1的鋰電池負(fù)極片的制備方法制備獲??；
[0144]鋰電池正極片制備:將94重量％的硅碳復(fù)合材料，3重量％的PVdF和3重量％的SP混合于NMP溶液中，制得正極活性物質(zhì)漿料，將上述漿料涂布在Al箔上，在110°C下烘干，碾壓，得到該鋰電池正極片。
[0145]鋰二次電池的封裝:將本實(shí)施例制備的鋰電池正極片、鋰電池負(fù)極片以及單層PE隔膜按照正極片/隔膜/負(fù)極片的層疊次序依次層疊后卷繞電池極芯，并置于電池殼體中，再注入電解液，密封，制成鋰二次電池。其中，N/P比例(負(fù)極活性物質(zhì)的量與正極的容量之t匕，按可逆容量計(jì)算)調(diào)整為1:1.05，電解液為IM的LiPF6溶于體積比為3:5:1:1的EC、DMC、DEC和FEC的混合溶劑中的溶液。
[0146]實(shí)施例4
[0147]一種鋰電池集流體，其制備方法為:[0148]將4重量％的XLi2MnO3.(l-χ) LiMO2分散于含有0.04重量％的PVdF高分子粘結(jié)劑的NMP溶液中得到混合物，然后將泡沫鎳浸潰其中，抽真空，使上述混合物能夠完全進(jìn)入泡沫鎳中，最后在惰性氣體保護(hù)下烘干，即得到嵌入鋰源的多孔集流體，即得到所述鋰電池集流體。
[0149]一種鋰電池極片(鋰電池正極片)，其制備方法為:
[0150]將94重量％的硅碳復(fù)合材料，3重量％的PVdF和3重量％的SP混合于NMP溶液中，制得正極活性物質(zhì)漿料，將該漿料涂布在本實(shí)施例4制備的嵌入鋰源的泡沫鎳上，在110°C下烘干，碾壓，得到該鋰電池正極片。
[0151]鋰二次電池的制備:
[0152]鋰電池正極片制備:按照本實(shí)施例1的鋰電池負(fù)極片的制備方法制備獲取；
[0153]鋰電池負(fù)極片制備:將90重量％的硅碳復(fù)合材料，5重量％的PVdF，3重量％的SP和2重量％的CNT混合于NMP溶液中，制得負(fù)極活性物質(zhì)漿料，將該漿料涂布在銅箔上，在100°C下烘干，碾壓，得到該鋰電池負(fù)極片。
[0154]鋰二次電池的封裝:將本實(shí)施例制備的鋰電池正極片、鋰電池負(fù)極片以及單層PE隔膜按照正極片/隔膜/負(fù)極片的層疊次序依次層疊后卷繞電池極芯，并置于電池殼體中，再注入電解液，密封，制成鋰二次電池。其中，N/P比例(負(fù)極活性物質(zhì)的量與正極的容量之t匕，按可逆容量計(jì)算)調(diào)整為1:1.05，電解液為IM的LiPF6溶于體積比為3:5:1:1的EC、DMC、DEC和FEC的混合溶劑中的溶液。
[0155]對比實(shí)例
[0156]鋰電池負(fù)極片制備:將90重量％的硅碳復(fù)合材料，5重量％的PVdF，3重量％的SP和2重量％的CNT混合于NMP溶液中，制得負(fù)極活性物質(zhì)漿料，將上述漿料涂布在Cu箔上，在100°C下烘干，碾壓，得到該鋰電池負(fù)極片。
[0157]鋰電池正極片制備:將94重量％的硅碳復(fù)合材料，3重量％的PVdF和3重量％的SP混合于NMP溶液中，制得正極活性物質(zhì)漿料，將上述漿料涂布在Al箔上，在110°C下烘干，碾壓，得到該鋰電池正極片。
[0158]鋰二次電池的封裝:將對比實(shí)例制備的鋰電池正極片、鋰電池負(fù)極片以及單層PE隔膜按照正極片/隔膜/負(fù)極片的層疊次序依次層疊后卷繞電池極芯，并置于電池殼體中，再注入電解液，密封，制成鋰二次電池。其中，N/P比例(負(fù)極活性物質(zhì)的量與正極的容量之t匕，按可逆容量計(jì)算)調(diào)整為1:1.05，電解液為IM的LiPF6溶于體積比為3:5:1:1的EC、DMC、DEC和FEC的混合溶劑中的溶液。
[0159]鋰二次電池性能測試:
[0160]按照上述實(shí)施例1至實(shí)施例4和對比實(shí)例各制備5個(gè)鋰二次電池，并對各鋰二次電池進(jìn)行充放容量和電針刺測試，該充放容量和電針刺測試按照本領(lǐng)域公知的方法測試即可。結(jié)果示于表I中所示。
[0161]表I
[0162]
【權(quán)利要求】
1.一種鋰電池集流體，包括多孔集流體本體，其特征在于:在所述多孔集流體本體中還填充或/和沉積有鋰源材料，所述鋰源材料為鋰金屬或/和富鋰材料。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰電池集流體，其特征在于:所述鋰電池的正極所含的活性物質(zhì)為鋰源活性物質(zhì)時(shí)，所述鋰源材料在所述鋰電池集流體中的含量不大于鋰電池首次充/放電過程中所消耗的鋰量；或 所述鋰電池正極的活性物質(zhì)為非鋰源活性物質(zhì)時(shí)，所述鋰源材料在所述鋰電池集流體中的含量滿足S < L ≤ S+I，其中，S為無鋰正極的儲鋰容量，L為鋰源的補(bǔ)充量；1為負(fù)極在首次充放電中所消耗的鋰量。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鋰電池集流體，其特征在于:所述富鋰材料為XLi2MnO3.(1-χ)LiM02、Li1+bNiαΜη0CoyA5O2^ Li2Ni02、Li7Ti5O12^ Li9Ti5O12^ XLi2MnO3.(1-χ)LiMO2摻雜改性物、Li1+bNiaMn0CoyA5O2摻雜改性物、Li2NiO2摻雜改性物、Li7Ti5O12摻雜改性物、Li9Ti5O12摻雜改性物中的一種以上；其中，0.01≤b≤0.3，0≤a ≤ 0.4,0.2 ≤ β ≤ 0.65,0 ≤ gamma ≤ 0.46,0 ≤ δ ≤ 0.15，A 為 Mg、Sr、Ba、Cd、Zn、Al、Ga、B、Zr、T1、Ca、Ce、Y、Nb、Cr、Fe、V、Li 中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1或2所述的鋰電池集流體，其特征在于:所述多孔集流體本體為泡沫鎳、泡沫銅、泡沫鋁、泡沫碳、不繡鋼網(wǎng)、鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)或鋁網(wǎng)。
5.如權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的鋰電池集流體的制備方法，包括如下步驟: 將所述鋰源材料分散至含有粘結(jié)劑的溶劑中，配制成懸濁液；其中，鋰源材料與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1: (0.005~1:0.05)； 將所述懸濁液涂覆在所述多孔集流體本體上，再干燥處理，得到所述鋰電池集流體。
6.如權(quán)利要求5所述的鋰電池集流體的制備方法，其特征在于:所述多孔集流體本體浸潰于所述懸濁液的過程中，所述懸濁液被吸附在多孔集流體本體上的量如權(quán)利要求2所述的鋰源材料在鋰電池集流體中的含量。
7.如權(quán)利要求5所述的鋰電池集流體的制備方法，其特征在于:將所述懸濁液涂覆在所述多孔集流體本體上的方式為液相浸潰、減壓浸潰、減壓引流法方式中的一種或者兩種以上的方法結(jié)合。
8.如權(quán)利要求5~7所述的鋰電池集流體的制備方法，其特征在于:所述懸濁液中，所述鋰源材料在懸濁液中的重量含量為0.1%~5.0%。
9.如權(quán)利要求5~7所述的鋰電池集流體的制備方法，其特征在于:所述粘結(jié)劑為聚環(huán)氧乙烷、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物、聚氨酯、聚丙烯酸酯中的至少一種。
10.如權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的鋰電池集流體的制備方法，包括如下步驟: 在惰性氣體或真空的環(huán)境中，將所述鋰源材料氣化并沉淀在所述多孔集流體本體上。
11.如權(quán)利要求10所述的鋰電池集流體的制備方法，其特征在于:所述鋰源材料在所述多孔集流體本體上沉積的量如權(quán)利要求2所述的鋰源材料在鋰電池集流體中的含量。
12.如權(quán)利要求10或11所述的鋰電池集流體的制備方法，其特征在于，還包括如權(quán)利要求5~9任一項(xiàng)所述鋰電池集流體的制備方法的步驟。
13.—種鋰電池極片，包括集流體和結(jié)合在所述集流體上的含正極活性物質(zhì)的正極層或含負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極層，其特征在于:所述集流體為權(quán)利要求1~4任一所述的鋰電池集流體。
14.一種鋰電池極片制備方法，包括如下步驟: 將正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)與電極導(dǎo)電劑、粘接劑和溶劑混合，并配制成漿料； 將所述漿料涂覆在權(quán)利要求1~4任一所述的鋰電池集流體上； 將所述涂覆有漿料的鋰電池集流體進(jìn)行干燥處理、輥壓、裁剪，得到鋰電池極片。
15.如權(quán)利要求14所述的鋰電池極片制備方法，特征在于:所述正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)與電極導(dǎo)電劑、粘接劑和溶劑的重量比為(88~98): (2~5): (2、):(60~90)。
16.如權(quán)利要求14或15所述的鋰電池極片制備方法，特征在于:所述正極活性物質(zhì)為 LiaNibCocMndMeO2、LiAO2, DX2、LiDS2' V205、LiV2O5' LiMn2O4' LiFePO4 中的一種以上；其中，0.95 ≤ a ≤ 1.1，0 ≤ b ≤ 0.9，0 ≤ c ≤ 0.5，0 ≤ d ≤0.5 ；0.001 ≤ e ≤ 0.1，M 為 Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V中至少一種元素，A為Co、N1、Mn中至少一種元素，D為T1、Mo或Mn，X 為 O 或 S。
17.如權(quán)利要求14或15所述的鋰電池極片制備方法，特征在于:所述負(fù)極活性物質(zhì)為碳質(zhì)材料、S1、SiOx、Si合金、Si碳復(fù)合材料、Sn、SnOx> Sn合金、Sn碳復(fù)合材料中至少一種；其中，O < x〈2。
18.一種鋰電池，其特征在于:所述鋰電池包括權(quán)利要求13所述的鋰電池極片。
19.如權(quán)利要求18所述的鋰電池，特征在于:所述鋰電池為液態(tài)鋰離子電池、鋰全固態(tài)電池或/和鋰聚合物電池。
20.一種鋰電池制備方法，包括如下步驟: 制備鋰電池正極和負(fù)極，所述鋰電池正極或負(fù)極由權(quán)利要求14至17任一項(xiàng)所述的鋰電池極片制備方法制備而成； 將所述鋰電池正極、隔膜、所述鋰電池負(fù)極依次層疊，制成電池電芯； 將所述電芯裝入電池殼體內(nèi)，再注入電解液，密封，制得鋰電池。
21.如權(quán)利要求20所述的鋰電池制備方法，特征在于:所述隔膜為單層PE、單層PP、三層 PP/PE/PP 或三層 PE/PP/PE。
22.如權(quán)利要求18或19所述的鋰電池在移動終端產(chǎn)品、電動汽車、電網(wǎng)、通信設(shè)備和/或電動工具中的應(yīng)用。
23.如權(quán)利要求22所述的鋰電池的應(yīng)用，其特征在于:所述通信設(shè)備包括工作模塊和供電模塊，所述供電模塊包括所述的鋰電池；所述供電模塊為所述工作模塊提供電能，所述工作模塊使用所述供電模塊提供的電能運(yùn)行。
【文檔編號】H01M4/139GK103794800SQ201210433237
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月2日
【發(fā)明者】陳偉 申請人:華為技術(shù)有限公司