一種鋰電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種鋰電池，所述鋰電池包括正極片、負極集流基體、介于正極片和負極集流基體之間的隔離膜、電解液；所述正極片包括正極集流體、附著在所述正極集流體上含有正極活性材料的正極膜片、焊接在所述正極集流體上的正極極耳；所述負極集流基體包括負極集流體、焊接在所述負極集流體上的負極極耳；所述負極集流基體為由厚度為6～25μm的金屬箔材或金屬網制成的、厚度為6～60μm具有平面或凹凸結構的集流基體；所述電解液包含鋰鹽和溶劑，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰，且所述電解液中鋰鹽的濃度為1.5~7mol/L。本發(fā)明的鋰電池具有高功率、高能量和低自放電率的特性。同時，本發(fā)明還公開了所述鋰電池的制備方法及用途。
【專利說明】 一種鋰電池及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰電池【技術領域】，尤其是一種具備高功率、高能量、低自放電率的鋰電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著科技不斷發(fā)展，電子設備的功能不斷升級，因此對鋰電池的能量及倍率性能提出了更高的要求，高能及鋰電池已成為電池行業(yè)的重點研究方向。
[0003]鋰電池分為鋰原電池(一次電池)和鋰離子電池(二次電池)。相對而言，鋰原電池具有更高的能量密度，主要因其采用鋰金屬負極比鋰離子電池采用碳基負極的理論克容量大，鋰金屬負極的理論克容量為3860mAh/g，而碳質負極的理論克容量為372mAh/g。另夕卜，鋰離子電池正、負極材料在充放電過程中，會發(fā)生副反應，從而導致不可逆容量產生。且鋰離子電池在首次充電過程碳基負極與電解液在固液相界面發(fā)生反應，形成固體電解質界面膜(即SEI膜)，這個過程會損失正極部分容量?；谝陨蟽牲c，常規(guī)鋰離子電池材料的容量利用率約為90%。另外，鋰離子電池自放電率較高，鋰原電池的自放電率較低，而鋰原電池的缺點輸出功率較低。主要是因為對于鋰原電池，通常有兩種方法來得到。一是提高電極本身的導電性來提高功率密度，但對于金屬鋰一次電池而言，無法通過這種辦法實現(xiàn)；二是將電極做得很薄，金屬鋰由于本身抗拉強度差，薄的鋰片在電池制備過程很容易斷裂；而鋰離子電池由于其負極是使用本身具有強導電性的碳質材料涂覆在集流體(如銅箔)上，因此極片的厚度可以控制，從而能夠滿足功率要求。
[0004]基于以上描述，目前關于鋰電池的研究主要集中于提高一次電池的功率密度和提高可充電鋰離子電池的能量密度。高功率一次鋰電池通過兩種方法來增加鋰金屬負極的抗拉強度:其一是通過增加負極中金屬鋰的厚度來提高機械強度；其二是通過將鋰金屬用噴涂或壓制的方式加入到薄的導電支撐件如金屬網或金屬帶上(銅箔、鎳網等)以提高其機械抗拉強度。
[0005]對于上述方法一，明顯降低了鋰金屬負極的利用率，減少了電池的能量密度，且由于在這種設計中鋰金屬負極過多剩余，對電池帶來很大的安全隱患；而對于上述方法二，利用噴涂或壓制的方式需要在干燥或者相對鋰金屬惰性的工作氣氛如氮氣或氬氣中進行，因此對制作環(huán)境要求很高，且使制造工藝明顯復雜，難以實現(xiàn)連續(xù)生產，負極片的均勻性難以保證。
[0006]高能鋰離子電池的研究方向之一是開發(fā)高容量鋰離子電池負極材料，包括氮化物、硅基材料、錫基材料等。而這類負極材料在充放電過程由于鋰離子的嵌入會導致體積增大，而脫鋰之后，體積并不能恢復到原來的狀態(tài)導致電池體積膨脹，使得電極出現(xiàn)粉化，失去電化學活性，從而導致容量損失，同時存在極大安全隱患。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足之處而提供一種具備高功率、高能量、低自放電率的鋰電池；本發(fā)明的另一目的在于提供所述鋰電池的制備方法；本發(fā)明的目的還在于提供所述鋰電池在電子設備中的用途。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為:一種鋰電池，包括正極片、負極集流基體、介于所述正極片和負極集流基體之間的隔離膜、電解液；
[0009]所述正極片包括正極集流體、附著在所述正極集流體上含有正極活性材料的正極膜片、焊接在所述正極集流體上的正極極耳；
[0010]所述負極集流基體包括負極集流體、焊接在所述負極集流體上的負極極耳；
[0011]所述負極集流基體為由厚度為6?25μηι的金屬箔材或金屬網制成的、厚度為6?60 μ m具有平面或凹凸結構的集流基體；
[0012]所述電解液包含鋰鹽和溶劑，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰，且所述電解液中鋰鹽的濃度為 1.5 ?7mol/L。
[0013]上述所述具有平面或凹凸結構的金屬箔材或金屬網，通過輥壓或模壓形成凹凸結構的負極集流基體。
[0014]本發(fā)明所述鋰電池的負極為具有平面或凹凸結構的金屬箔材或金屬網作為集流體，在充電過程中，正極活性材料中的鋰脫出，并沉積在負極集流基體表面，形成金屬鋰負極活性材料；同時通過充電方式，使正極活性材料中的鋰脫出，形成正極活性材料。從而實現(xiàn)在充電過程利用電鍍的方式在其負極集流基體表面鍍上一層薄薄的金屬鋰層，節(jié)省了鋰電池空間，提高了鋰電池的能量密度和功率密度。同時凹凸結構金屬箔材或金屬網能夠提供集流體伸縮的空間，以及提供電解液保持空間，避免負極集流體由于鍍鋰體積膨脹而導致正負極集流體斷裂，同時提高電池中電解液的保有量。所述電解液與現(xiàn)有常規(guī)電解液體系相比，本發(fā)明所述鋰電池的電解液為高鋰鹽濃度電解液體系，具有高的陰陽離子濃度，高的鋰離子遷移數(shù)有利于鋰離子的快速遷移，從而利于鋰在負極表面沉積；同時，高鋰鹽濃度電解液體系具有較高的粘度，有效避免了由于金屬鋰沉積不均勻所帶來的金屬鋰枝晶產生(高鋰離子濃度有利于負極金屬鋰的均勻生長，有利于降低金屬鋰負極表面由于陰離子耗盡所產生的空間電荷層，從而降低了金屬鋰非均勻沉積的電場驅動力；高粘度體系在一定程度上增加了鋰枝晶生長的阻力)，使得沉積在負極金屬箔材上的金屬鋰均勻、致密的生長，穩(wěn)定性和安全性大大提高。
[0015]作為本發(fā)明所述鋰電池的優(yōu)選實施方式，所述正極集流體為厚度12?25 μ m的鋁箔。
[0016]作為本發(fā)明所述鋰電池的優(yōu)選實施方式，所述正極活性材料為能夠可逆的嵌入和脫出鋰離子的嵌鋰化合物。作為本發(fā)明所述鋰電池的更優(yōu)選實施方式，所述正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰、富鋰多元材料中的至少一種。本發(fā)明所述正極活性材料優(yōu)選但不限于鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰、富鋰多元材料中的至少一種，本領域技術人員可根據(jù)需要選擇其他能夠可逆的嵌入和脫出鋰離子的嵌鋰化合物作為正極活性材料。
[0017]作為本發(fā)明所述鋰電池的優(yōu)選實施方式，上述所述金屬箔材為鋁箔、錫箔、鎳箔或銅箔，所述金屬網為鋁網、錫網、鎳網或銅網。本發(fā)明所述負極集流基體優(yōu)選但不限于由鋁箔、錫箔、鎳箔、銅箔、鋁網、錫網、鎳網或銅網形成，本領域技術人員可根據(jù)實際情況及需要選擇其他金屬箔材或金屬網作為負極集流基體。[0018]作為本發(fā)明所述鋰電池的優(yōu)選實施方式，所述隔離膜為聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層隔膜、或聚丙烯單層隔膜、或聚乙烯單層隔膜、或表面涂覆有金屬氧化物的聚丙烯或聚乙烯隔膜。
[0019]作為本發(fā)明所述鋰電池的優(yōu)選實施方式，所述電解液中的溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和添加劑。
[0020]作為本發(fā)明所述鋰電池的優(yōu)選實施方式，所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯的質量比為1:1:1。
[0021]作為本發(fā)明所述鋰電池的優(yōu)選實施方式，所述添加劑為甲基膦酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯中的至少一種。當所述添加劑為甲基膦酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯中的至少一種時，使得本發(fā)明所述鋰電池的電解液中含有具有阻燃效果的溶劑，能夠有效改善電池的安全性能。所述電解液為添加有阻燃溶劑的雙功能高鋰鹽濃度電解液體系時，同時解決了鋰離子快速遷移和穩(wěn)定了負極鋰層的兩項問題。
[0022]作為本發(fā)明所述鋰電池的優(yōu)選實施方式，所述添加劑的含量占溶劑總質量的5?25%。所述添加劑的含量太少，不能很好的起到阻燃效果，本申請發(fā)明人經過大量試驗研究得出，所述添加劑的含量優(yōu)選為占溶劑總質量的5?25%，這樣能夠很好的改善電池的安全性能。
[0023]同時，本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述所述鋰電池的制備方法，為實現(xiàn)此目的，本發(fā)明采取的技術方案為:一種如上所述鋰電池的制備方法，包括以下步驟:
[0024]( I)正極片的制作:將正極活性材料制成正極漿料，并將正極漿料均勻涂覆在正極集流體上，得到附著有包含正極活性材料的正極膜片的正極集流體，將附著有正極膜片的正極集流體冷壓后裁切，并焊接正極極耳，得到正極片；
[0025](2)負極集流基體的制作:在負極集流體上焊接負極極耳，得到負極集流基體；
[0026](3)隔離膜的制作:按照一定的長度和寬度裁切得到隔離膜；
[0027](4)電解液的制作:將鋰鹽加入到溶劑中，制得電解液；
[0028](5)鋰電池的制作:將正極片、隔離膜和負極集流基體制成鋰電池電芯，然后將電芯裝入包裝殼中注入電解液后封口；
[0029](6)鋰電池的化成及老化:將步驟(5)制得的鋰電池化成老化后進行成型，即得鋰電池。
[0030]作為本發(fā)明所述鋰電池的制備方法的優(yōu)選實施方式，所述步驟(I)中將正極活性材料與聚偏二氟乙烯粘結劑和導電碳在N-甲基吡咯烷酮溶劑中攪拌均勻，制成正極漿料。
[0031]作為本發(fā)明所述鋰電池的制備方法的優(yōu)選實施方式，所述步驟(5)中采用疊片或卷繞工藝將正極片、隔離膜和負極集流基體制成鋰電池電芯。優(yōu)選地，采用疊片或卷繞工藝將正極片、隔離膜和負極極流基體制成鋰電池電芯，所述鋰電池電芯的結構以及所述疊片或卷繞工藝均與現(xiàn)有技術相同。
[0032]作為本發(fā)明所述鋰電池的制備方法的優(yōu)選實施方式，所述步驟(6)中對鋰電池的化成老化流程為0.05?0.2C電流充電至4.0V后用0.2?IC電流充電至4.2V，并在40?50°C環(huán)境中老化24?72h。本發(fā)明所述鋰電池的制備方法中，所述鋰電池首次化成流程為
0.05?0.2C電流充電至4.0V后用0.2?IC電流充電至4.2V，小的充電電流使得從正極材料中脫出的Li+緩慢沉積在負極集流體銅箔上形成均勻致密的鋰層，提高了電池的安全性。
[0033]另外，本發(fā)明的再一目的在于提供一種如上所述鋰電池在電子設備中的用途。本發(fā)明所述鋰電池具有高功率、高能量、低自放電率的特性，可滿足電子設備功能不斷升級的需求，因而可廣泛應用于電子設備中，例如本發(fā)明所述鋰電池優(yōu)選但不限于作為電子煙電池。本發(fā)明的用途并非限于此，此處僅為舉例說明。
[0034]本發(fā)明所述鋰電池，與現(xiàn)有常規(guī)鋰離子電池的不同之一在于所述負極為具有平面或凹凸結構的集流基體，并在其表面鍍有一層金屬鋰層，具體是在充電過程中利用電鍍的方式在負極集流體上鍍上一層薄薄的致密金屬鋰層，并在放電過程中金屬鋰以Li+的形式嵌入正極材料中，同時凹凸結構金屬箔材或金屬網能夠提供集流體伸縮的空間，以及提供電解液保持空間，避免負極集流體由于鍍鋰體積膨脹而導致正負極集流體斷裂，并且這種凹凸結構能夠提高電池中電解液的保有量；與現(xiàn)有常規(guī)鋰離子電池的不同之二所述電解液為高鋰鹽濃度電解液體系，具有高的陰陽離子濃度，高的鋰離子遷移數(shù)有利于鋰離子的快速遷移，解決了金屬鋰的快速遷移難題；同時，高鋰鹽濃度電解液體系具有較高的粘度，有效避免了由于金屬鋰沉積不均勻所帶來的金屬鋰枝晶產生(高鋰離子濃度有利于負極金屬鋰的均勻生長，有利于降低金屬鋰負極表面由于陰離子耗盡所產生的空間電荷層，從而降低了金屬鋰非均勻沉積的電場驅動力；高粘度體系在一定程度上增加了鋰枝晶生長的阻力)，使得沉積在負極金屬箔材上的金屬鋰均勻、致密的生長，穩(wěn)定性和安全性大大提高。
[0035]本發(fā)明所述鋰電池與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)勢:
[0036](1)高能量密度:由于本發(fā)明鋰電池所述電芯結構中負極集流基體厚度為6-25 μ m的金屬箔材，這給鋰電池節(jié)省了空間，能夠增加正極的裝載量，提高鋰電池的能量密度；
[0037](2)高功率密度:本發(fā)明鋰電池利用電鍍的方式，在鋰電池充電過程中，正極材料脫出Li+并沉積在負極集流體上形成一層薄薄的鋰層，基于金屬箔材作為集流體和鋰沉積的方式，不僅提高極片的抗拉強度而且提高鋰離子的快速遷移能力，從而提高功率密度；
[0038](3)高安全性:常規(guī)低鹽濃度電解液在充電過程中，正極脫出的Li+在負極沉積形成多孔疏松的鋰層，甚至是鋰枝晶，容易刺破隔膜導致電池短路；而本發(fā)明電解液為添加有阻燃溶劑的雙功能高鋰鹽濃度電解液體系，其具有較高的粘度，有效避免了由于金屬鋰沉積不均勻所帶來的金屬鋰枝晶生產，使得沉積在負極銅箔上的金屬鋰均勻、致密的生長，穩(wěn)定性和安全性大大提高；同時負極為具有凹凸結構的金屬箔材或金屬網，其能夠提供集流體伸縮的空間，避免負極集流體由于鍍鋰體積膨脹而導致正負極集流體斷裂，安全性大大提聞;
[0039](4)低自放電率:本發(fā)明具有與一次電池類似的結構，具有極低的自放電率
[0040]本發(fā)明所述鋰電池的制備方法操作簡單便捷，能夠制備得到結合了一次鋰電池高能和可充電鋰離子電池高功率的特點，大大提高了鋰電池的能量密度和功率密度，且具有極低的自放電率。本發(fā)明所述鋰電池具有高功率、高能量、低自放電率的特性，能夠滿足電子設備功能不斷升級的需求，可廣泛應用于電子設備中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1為本發(fā)明所述鋰電池中負極集流基體的一種實施例的截面結構示意圖。[0042]圖2為本發(fā)明所述鋰電池中負極集流基體的另一實施例的截面結構示意圖。
[0043]圖3為本發(fā)明實施例1、對比例I和對比例2鋰電池在IOOmA的放電曲線對比圖。
[0044]圖4為本發(fā)明實施例1、對比例I和對比例2鋰電池在1000mA的放電曲線對比圖。
[0045]圖5為本發(fā)明實施例1、對比例I和對比例2鋰電池的體積比能量對比圖。
【具體實施方式】
[0046]為更好的說明本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點，下面將結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0047]實施例1
[0048]本發(fā)明鋰電池的一種實施例，本實施例所述鋰電池采用以下方法制備而成:
[0049](1)正極片的制作:以克容量為140mAh/g的鈷酸鋰(LiCoO2)為正極活性材料，與粘結劑PVDF和導電劑Super-P按95:2:3的質量比在NMP中混合攪拌均勻，制成正極漿料，按33.0mg/cm2的密度將正極漿料雙面涂覆在厚度為16 μ m、長度為168mm的鋁箔上，所述正極漿料在鋁箔上雙面涂覆的長度分別為130mm和152mm，經冷壓裁切成寬度為42mm、厚度為
.0.107mm的極片，并焊接正 極極耳得到表面附著有正極膜片的正極片；
[0050](2)負極集流基體的制作:取9 μ m的銅箔裁切成長度為153mm、寬度為44mm的銅箔，通過輥壓或模壓形成厚度為20 μ m并具有凹凸結構的負極集流體，結構如附圖1所示，并在集流體上焊接負極極耳，得到負極集流基體；
[0051](3)隔離膜的制作:采用厚度為1611111的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(？?^^^^)三層隔尚1 旲，長度為320_、覽度為46_ ；
[0052](4)電解液的制作:將六氟磷酸鋰(LiPF6)加入到溶劑中，混合均勻得到電解液，其中，所述溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和甲基磷酸二甲酯(DMMP)的混合液，所述溶劑中碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)的質量比EC:EMC:DMC=1:1:1，甲基磷酸二甲酯(DMMP)的質量占溶劑總質量的10%，所得電解液中六氟磷酸鋰(LiPF6)的濃度為5mol/L ；
[0053](5)鋰電池的制作:將上述得到的正極片、隔離膜和負極集流基體進行卷繞得到鋰電池電芯，然后將電芯裝入鋁塑膜包裝殼中并注入電解液后封口 ；
[0054](6)鋰電池的化成及老化:用13mA (0.05C)的電流將將步驟(5)制得的鋰電池充電至4.0V，再用52mA (0.2C)的電流充電至4.2V，然后將鋰電池于45°C烤箱中老化48h后成型得到本發(fā)明實施例1型號為68500的鋰電池。
[0055]實施例2
[0056]本發(fā)明鋰電池的一種實施例，本實施例所述鋰電池采用以下方法制備而成:
[0057](1)正極片的制作:以克容量為146mAh/g的鎳鈷錳酸鋰(LiNia4Coa2Mna4O2)為正極活性材料，與粘結劑PVDF和導電劑Super-P按94.5:2:3.5的質量比在NMP中混合攪拌均勻，制成正極漿料，按30.0mg/cm2的密度將正極漿料雙面涂覆在厚度為16 μ m、長度為168mm的鋁箔上，所述正極漿料在鋁箔上雙面涂覆的長度分別為130mm和152mm，經冷壓裁切成寬度為42mm、厚度為0.107mm的極片，并焊接正極極耳得到表面附著有正極膜片的正極片；
[0058](2)負極集流基體的制作:取9 μ m的錫箔裁切成長度為153mm、寬度為44mm的錫箔，通過輥壓或模壓形成厚度為25 μ m并具有凹凸結構的負極集流體，結構如附圖2所示，并在集流體上焊接負極極耳，得到負極集流基體；
[0059](3)隔離膜的制作:采用厚度為1611111的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(？?^^^^)三層隔尚1 旲，長度為320_、覽度為46_ ；
[0060](4)電解液的制作:將六氟磷酸鋰(LiPF6)加入到溶劑中，混合均勻得到電解液，其中，所述溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和乙基磷酸二乙酯(DEEP)的混合液，所述溶劑中碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)的質量比EC:EMC:DMC=1:1:1,乙基磷酸二乙酯(DEEP)的質量占溶劑總質量的5%，所得電解液中六氟磷酸鋰(LiPF6)的濃度為7mol/L ；
[0061](5)鋰電池的制作:將上述得到的正極片、隔離膜和負極集流基體進行卷繞得到鋰電池電芯，然后將電芯裝入鋁塑膜包裝殼中并注入電解液后封口 ；
[0062](6)鋰電池的化成及老化:用50mA (0.2C)的電流將將步驟(5)制得的鋰電池充電至4.0V，再用250mA (1C)的電流充電至4.2V，然后將鋰電池于50°C烤箱中老化36h后成型得到本發(fā)明實施例2型號為68500的鋰電池。
[0063]實施例3
[0064]本發(fā)明鋰電池的一種實施例，本實施例所述鋰電池采用以下方法制備而成:
[0065](1)正極片的制作:以克容量為100mAh/g的錳酸鋰(LiMn02)為正極活性材料，與粘結劑PVDF和導電劑Super-P按94.5:2:3.5的質量比在NMP中混合攪拌均勻，制成正極漿料，按27.0mg/cm2的密度將正極漿料雙面涂覆在厚度為16 μ m、長度為168mm的鋁箔上，所述正極漿料在鋁箔上雙面涂覆的長度分別為130mm和152mm，經冷壓裁切成寬度為42mm、厚度為0.102mm的極片，并焊接`正極極耳得到表面附著有正極膜片的正極片；
[0066](2)負極集流基體的制作:取16 μ m的鋁箔裁切成長度為153mm、寬度為44mm的鋁箔，通過輥壓或模壓形成厚度為5050 μ m并具有凹凸結構的負極集流體，結構如附圖1所示，并在集流體上焊接負極極耳，得到負極集流基體；
[0067](3)隔離膜的制作:采用厚度為1611111的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(？?^^^^)三層隔尚1 旲，長度為320_、覽度為46_ ；
[0068](4)電解液的制作:將六氟磷酸鋰(LiPF6)加入到溶劑中，混合均勻得到電解液，其中，所述溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、甲基磷酸二甲酯(DMMP)和乙基磷酸二乙酯(DEEP)的混合液，所述溶劑中碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC),碳酸二甲酯(DMC)的質量比EC:EMC:DMC=1:1:1，甲基磷酸二甲酯(DMMP)和乙基磷酸二乙酯(DEEP)的質量比DMMP:DEEP=1:1,甲基磷酸二甲酯(DMMP)和乙基磷酸二乙酯(DEEP)的質量和占溶劑總質量的20%，所得電解液中六氟磷酸鋰(LiPF6)的濃度為1.5mol/L ；
[0069](5)鋰電池的制作:將上述得到的正極片、隔離膜和負極集流基體進行卷繞得到鋰電池電芯，然后將電芯裝入鋁塑膜包裝殼中并注入電解液后封口 ；
[0070](6)鋰電池的化成及老化:用15mA (0.1C)的電流將將步驟(5)制得的鋰電池充電至4.0V，再用75mA (0.5C)的電流充電至4.2V，然后將鋰電池于40°C烤箱中老化72h后成型得到本發(fā)明實施例3的鋰電池。
[0071]實施例4
[0072]本發(fā)明鋰電池的一種實施例，本實施例所述鋰電池采用以下方法制備而成:[0073](I)正極片的制作:以克容量為140mAh/g的鈷酸鋰(LiCoO2)和克容量為IOOmAh/g的錳酸鋰(LiMnO2)的混合物為正極活性材料，與粘結劑PVDF和導電劑Super-P按95:2:
3的質量比在NMP中混合攪拌均勻，制成正極漿料，按28mg/cm2的密度將正極漿料雙面涂覆在厚度為12 μ m、長度為168mm的鋁箔上，所述正極漿料在鋁箔上雙面涂覆的長度分別為130mm和152mm，經冷壓裁切成寬度為42mm、厚度為0.102mm的極片，并焊接正極極耳得到表面附著有正極膜片的正極片；
[0074](2)負極集流基體的制作:取25 μ m的鎳網裁切成長度為153mm、寬度為44mm的鎳網，通過輥壓或模壓形成厚度為60 μ m并具有凹凸結構的負極集流體，結構如附圖2所示，并在集流體上焊接負極極耳，得到負極集流基體；
[0075](3)隔離膜的制作:采用厚度為12 μ m的聚丙烯單層隔離膜，長度為320mm、寬度為46mm ；
[0076](4)電解液的制作:將六氟磷酸鋰(LiPF6)加入到溶劑中，混合均勻得到電解液，其中，所述溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、甲基磷酸二甲酯(DMMP)和乙基磷酸二乙酯(DEEP)的混合液，所述溶劑中碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC),碳酸二甲酯(DMC)的質量比EC:EMC:DMC=1:1:1，甲基磷酸二甲酯(DMMP)和乙基磷酸二乙酯(DEEP)的質量比DMMP =DEEP=1:1,甲基磷酸二甲酯(DMMP)和乙基磷酸二乙酯(DEEP)的質量和占溶劑總質量的25%，所得電解液中六氟磷酸鋰(LiPF6)的濃度為4mol/L ；
[0077](5)鋰電池的制作:將上述得到的正極片、隔離膜和負極集流基體進行疊片得到鋰電池電芯，然后將電芯裝入鋁塑膜包裝殼中并注入電解液后封口 ；
[0078](6)鋰電池的化成及老化:用13mA (0.05C)的電流將將步驟(5)制得的鋰電池充電至4.0V，再用52mA (0.2C)的電流充電至4.2V，然后將鋰電池于48°C烤箱中老化24h后成型得到本發(fā)明實施例4的鋰電池。
[0079]實施例5
[0080]本發(fā)明鋰電池的一種實施例，本實施例所述鋰電池采用以下方法制備而成:
[0081](I)正極片的制作:以克容量為146mAh/g的鎳鈷錳酸鋰(LiNia4Coa2Mna4O2)為正極活性材料，與粘結劑PVDF和導電劑Super-P按95:2:3的質量比在NMP中混合攪拌均勻，制成正極漿料，按32mg/cm2的密度將正極漿料雙面涂覆在厚度為25 μ m、長度為168mm的鋁箔上，所述正極漿料在鋁箔上雙面涂覆的長度分別為130mm和152mm，經冷壓裁切成寬度為42mm、厚度為0.107mm的極片，并焊接正極極耳得到表面附著有正極膜片的正極片；
[0082](2)負極集流基體的制作:取6 μ m的鋁網裁切成長度為153mm、寬度為44mm的鋁網，本實施例所形成的負極集流體為厚度6 μ m具有平面結構的鋁網，并在集流體上焊接負極極耳，得到負極集流基體；
[0083](3)隔離膜的制作:采用厚度為14 μ m的聚乙烯單層隔離膜，長度為320mm、寬度為46mm ；
[0084](4)電解液的制作:將六氟磷酸鋰(LiPF6)加入到溶劑中，混合均勻得到電解液，其中，所述溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和甲基磷酸二甲酯(DMMP)的混合液，所述溶劑中碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)的質量比EC:EMC:DMC=1:1:1，甲基磷酸二甲酯(DMMP)的質量和占溶劑總質量的15%，所得電解液中六氟磷酸鋰(LiPF6)的濃度為6mol/L ；[0085](5)鋰電池的制作:將上述得到的正極片、隔離膜和負極集流基體進行疊片得到鋰電池電芯，然后將電芯裝入鋁塑膜包裝殼中并注入電解液后封口 ；
[0086](6)鋰電池的化成及老化:用50mA (0.2C)的電流將將步驟(5)制得的鋰電池充電至4.0V，再用250mA (1C)的電流充電至4.2V，然后將鋰電池于42°C烤箱中老化60h后成型得到本發(fā)明實施例5的鋰電池。
[0087]對比例1
[0088]本發(fā)明鋰電池的一種對比例，本對比例所述鋰電池采用以下方法制備而成:
[0089](1)正極片的制作:以克容量為140mAh/g的鈷酸鋰(LiCo02)為正極活性材料，與粘結劑PVDF和導電劑Super-P按95:2:3的質量比在NMP中混合攪拌均勻，制成正極漿料，按28.0mg/cm2的密度將正極漿料雙面涂覆在厚度為16 μ m、長度為120mm的鋁箔上，所述正極漿料在鋁箔上雙面涂覆的長度分別為82mm和100mm，經冷壓裁切成寬度為42mm、厚度為0.093mm極片，并焊接正極極耳得到表面附著有正極膜片的正極片；
[0090](2)負極片的制作:以克容量為350mAh/g的石墨為負極活性材料，與粘結劑丁苯橡膠(SBR)、增稠劑羧甲基纖維素(CMC)和導電劑Super-P按95:1.8:1.5:1.7的質量比在去離子水中混合攪拌均勻，制成負極漿料，以12.4mg/cm2的密度按雙面涂覆長度均為100mm的尺寸將負極漿料雙面涂覆在厚度為9 μ m、長度為105mm的銅箔上，經冷壓裁切成寬度為44mm、厚度為0.09mm的極片，并焊接負極極耳得到表面附著有負極膜片的負極片；
[0091](3)隔離膜的制作:采用厚度為1611111的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(？?^^^^)三層隔尚1 旲，長度為265mm、覽度為46mm ；
[0092](4)電解液的制作:將六氟磷酸鋰(LiPF6)加入到溶劑中，混合均勻得到電解液，其中，所述溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合液，所述溶劑中碳酸乙烯酯(EC )、碳酸甲乙酯(EMC )、碳酸二甲酯(DMC )的質量比EC: EMC: DMC= 1:1:1，所得電解液中六氟磷酸鋰(LiPF6)的濃度為lmol/L ；
[0093](5)鋰電池的制作:將上述得到的正極片、隔離膜和負極片進行卷繞得到鋰電池電芯，然后將電芯裝入鋁塑膜包裝殼中并注入電解液后封口 ；
[0094](6)鋰電池的化成及老化:用13mA (0.1C)的電流將將步驟(5)制得的鋰電池充電至4.0V，再用52mA (0.4C)的電流充電至4.2V，成型得到對比例1型號為68500的鋰電池。
[0095]對比例2
[0096]本發(fā)明鋰電池的一種對比例，本對比例所述鋰電池采用以下方法制備而成:
[0097](1)正極片的制作:以克容量為270mAh/g的二氧化錳(Μη02)為正極活性材料，與粘結劑PVDF和導電劑Super-P和KS-6按90:3:3.5:3.5的質量比在NMP中混合攪拌均勻，制成正極漿料，按28.0mg/cm2的密度將正極漿料雙面涂覆在厚度為16 μ m、長度為120mm的鋁箔上，所述正極漿料在鋁箔上雙面涂覆的長度分別為82mm和100mm，經冷壓裁切成寬度為44mm、厚度為0.108mm的極片，并焊接正極極耳得到表面附著有正極膜片的正極片；
[0098](2)負極片的制作:取寬度為42mm、厚度為0.07mm的鋰帶裁切成長度為95mm鋰片，并在鋰片上沖壓負極極耳，得到負極片；
[0099](3)隔離膜的制作:采用厚度為1611111的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(？?^^^^)三層隔尚1 旲，長度為230mm，覽度為46mm ；
[0100](4)電解液的制作:將六氟磷酸鋰(LiPF6)加入到溶劑中，混合均勻得到電解液，其中，所述溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合液，所述溶劑中碳酸乙烯酯(EC )、碳酸甲乙酯(EMC )、碳酸二甲酯(DMC )的質量比EC: EMC: DMC= 1:1:1，所得電解液中六氟磷酸鋰(LiPF6)的濃度為lmol/L ；
[0101](5)鋰電池的制作:將上述得到的正極片、隔離膜和負極片進行卷繞得到鋰電池電芯，然后將電芯裝入鋁塑膜包裝殼中并注入電解液后封口 ；
[0102](6)鋰電池的化成及老化:用13mA (0.05C)的電流將將步驟(5)制得的鋰電池放電12min (容量的1%)，然后將鋰電池在45°C烤箱中老化48h后成型得到對比例2型號為68500的鋰電池。
[0103]實施例 6
[0104]將上述實施例1-5制備得到的鋰電池分別進行IOOmA和1000mA放電，其放電容量、平臺電壓如表1所示:
[0105]表1
[0106]
WMI放電截止電I 1000mA放~11OOOmA放~| IOOmA放電| IOOmA放電
[0107]
【權利要求】
1.一種鋰電池，其特征在于，包括正極片、負極集流基體、介于所述正極片和負極集流基體之間的隔離膜、電解液； 所述正極片包括正極集流體、附著在所述正極集流體上含有正極活性材料的正極膜片、焊接在所述正極集流體上的正極極耳； 所述負極集流基體包括負極集流體、焊接在所述負極集流體上的負極極耳； 所述負極集流基體為由厚度為6~25 μ m的金屬箔材或金屬網制成的、厚度為6~60 μ m具有平面或凹凸結構的集流基體； 所述電解液包含鋰鹽和溶劑，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰，且所述電解液中鋰鹽的濃度為1.5~7mol/L。
2.如權利要求1所述的鋰電池，其特征在于，所述正極集流體為厚度12~25μ m的鋁箔。
3.如權利要求1所述的鋰電池，其特征在于，所述正極活性材料為能夠可逆的嵌入和脫出鋰離子的嵌鋰化合物。
4.如權利要求3所述的鋰電池，其特征在于，所述正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰、富鋰多元材料中的至少一種。
5.如權利要求1所述的鋰電池，其特征在于，所述金屬箔材為鋁箔、錫箔、鎳箔或銅箔，所述金屬網為鋁網、錫網、鎳網或銅網。
6.如權利要求1所述的鋰電池，其特征在于，所述隔離膜為聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層隔膜、或聚丙烯單層隔膜、或聚乙烯單層隔膜、或表面涂覆有金屬氧化物的聚丙烯或聚乙烯隔膜。`
7.如權利要求1所述的鋰電池，其特征在于，所述電解液中的溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和添加劑。
8.如權利要求7所述的鋰電池，其特征在于，所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯的質量比為1:1:1。
9.如權利要求7所述的鋰電池，其特征在于，所述添加劑為甲基膦酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯中的至少一種。
10.如權利要求7或9所述的鋰電池，其特征在于，所述添加劑的含量占溶劑總質量的5~25%。
11.一種如權利要求1-10任一所述鋰電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟； (1)正極片的制作:將正極活性材料制成正極漿料，并將正極漿料均勻涂覆在正極集流體上，得到附著有包含正極活性材料的正極膜片的正極集流體，將附著有正極膜片的正極集流體冷壓后裁切，并焊接正極極耳，得到正極片； (2)負極集流基體的制作:在負極集流體上焊接負極極耳，得到負極集流基體； (3)隔離膜的制作:按照一定的長度和寬度裁切得到隔離膜； (4)電解液的制作:將鋰鹽加入到溶劑中，制得電解液； (5)鋰電池的制作:將正極片、隔離膜和負極集流基體制成鋰電池電芯，然后將電芯裝入包裝殼中注入電解液后封口； (6)鋰電池的化成及老化:將步驟(5)制得的鋰電池化成老化后進行成型，即得鋰電池。
12.如權利要求11所述鋰電池的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中將正極活性材料與聚偏二氟乙烯粘結劑和導電碳在N-甲基吡咯烷酮溶劑中攪拌均勻，制成正極漿料。
13.如權利要求11所述鋰電池的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中采用疊片或卷繞工藝將正極片、隔離膜和負極集流基體制成鋰電池電芯。
14.如權利要求11所述鋰電池的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)中對鋰電池的化成老化流程為0.05~0.2C電流充電至4.0V后用0.2~1C電流充電至4.2V，并在4(T50°C環(huán)境中老化24~72h。
15.如權利要求1-10任一所述`鋰電池在電子設備中的用途。
【文檔編號】H01M10/058GK103730683SQ201310747196
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權日:2013年12月27日
【發(fā)明者】呂正中, 劉范芬, 袁中直, 劉金成 申請人:惠州億緯鋰能股份有限公司