導(dǎo)電顆粒、鋰電池負(fù)極片及鋰電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種導(dǎo)電顆粒、鋰電池負(fù)極片及鋰電池。
【背景技術(shù)】
[0002]在所有能源形式中，電能是最容易使用、最清潔環(huán)保和效率最高的能源。電池是最好的儲存電能的裝置。在所有電池產(chǎn)品中，鋰電池是目前世界上最年輕(只有21年的歷史)、最先進(jìn)、技術(shù)含金量最高、能量密度最大的能源產(chǎn)品，其廣泛應(yīng)用于電動車之中。
[0003]鋰電池中所使用的硅碳合金負(fù)極材料，其存在的最大問題是在充放電工作中，鋰離子迀出嵌入時產(chǎn)生的體積膨脹，導(dǎo)致負(fù)極材料的整體破壞失效。常用的石墨或者碳材料在鋰離子迀出嵌入時產(chǎn)生的體積膨脹約為10%左右，不會影響電池負(fù)極的正常工作特性。但是，硅材料在鋰離子迀出嵌入時產(chǎn)生的體積膨脹高達(dá)300%，將導(dǎo)致負(fù)極材料從集流體表面剝落和分離，最終造成電池負(fù)極的破壞和失效。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型為解決上述技術(shù)問題提供一種導(dǎo)電顆粒、鋰電池負(fù)極片及鋰電池，有助于提高鋰電池的能量密度和使用安全性能。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種導(dǎo)電顆粒，包括:無定形碳包覆層；石墨內(nèi)瓤主體；硅晶體和/或硅氧化物嵌入體；其中，所述硅晶體和/或硅氧化物嵌入體數(shù)量為多個，分別嵌入于所述石墨內(nèi)瓤主體內(nèi)，所述無定形碳包覆層包覆所述石墨內(nèi)瓤主體的外表面。
[0006]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電顆粒呈球體結(jié)構(gòu)。
[0007]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電顆粒的直徑為納米級。
[0008]進(jìn)一步地，所述石墨內(nèi)瓤主體呈球體結(jié)構(gòu)。
[0009]進(jìn)一步地，所述硅晶體和/或硅氧化物嵌入體呈球體結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步地，所述無定形碳包覆層的厚度均勻。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型還提供一種鋰電池負(fù)極片，包括銅箔，所述銅箔表面涂布有含有如上述任一項實施方式所述的導(dǎo)電顆粒的導(dǎo)電層。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型還提供一種鋰電池，包括:位于外層的密封鋁塑復(fù)合膜，位于所述鋁塑復(fù)合膜內(nèi)由正極片、隔膜帶、負(fù)極片卷繞或疊片而成的電芯，所述隔膜帶位于所述正極片與所述負(fù)極片之間，所述正極片上設(shè)有伸出所述鋁塑復(fù)合膜外部的正極耳，所述負(fù)極片上設(shè)有伸出所述鋁塑復(fù)合膜外部的負(fù)極耳；其中，所述負(fù)極片包括銅箔及涂布于所述銅箔表面的含有如上述任一項實施方式所述的導(dǎo)電顆粒的導(dǎo)電層。
[0013]進(jìn)一步地，所述隔膜帶包括隔膜基材及涂布于所述隔膜基材表面的陶瓷微粉涂層。
[0014]進(jìn)一步地，所述陶瓷微粉涂層是氧化鈦微粉涂層、氧化硅微粉涂層或者氧化鋁微粉涂層。
[0015]本實用新型實施方式，其具有如下有益效果:
[0016]通過在鋰電池負(fù)極片中的銅箔表面涂布導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層含具有硅碳合金材料的導(dǎo)電顆粒，其儲存能量密度高，且鋰離子迀出嵌入時，銅箔表面的負(fù)極材料不會發(fā)生體積膨脹或者體積膨脹較小，負(fù)極材料不會從銅箔表面剝落和分離，進(jìn)而不會造成鋰電池負(fù)極片的破壞和失效，因此鋰電池的使用更安全。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型鋰電池的分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本實用新型鋰電池另一結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是圖2所示鋰電池中隔膜帶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本實用新型鋰電池負(fù)極片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5是圖4所示負(fù)極片中導(dǎo)電顆粒的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]結(jié)合圖1-圖5進(jìn)行參閱，本實用新型實施方式的鋰電池，包括:位于外層作為包裝的密封的呈方形或筒形亦或其他形狀的鋁塑復(fù)合膜2，位于鋁塑復(fù)合膜2內(nèi)由正極片11、隔膜帶13、負(fù)極片12卷繞而成的電芯1，該電芯I的形狀對應(yīng)于鋁塑復(fù)合膜2呈方形或筒形亦或其他形狀。具體而言，隔膜帶13位于正極片11與負(fù)極片12之間，正極片11上設(shè)有伸出鋁塑復(fù)合膜2外部的正極耳110，負(fù)極片12上設(shè)有伸出鋁塑復(fù)合膜2外部的負(fù)極耳120。
[0024]其中，負(fù)極片12包括銅箔121及涂布于銅箔121表面的由硅碳合金材料制成的導(dǎo)電顆粒31的導(dǎo)電層3。
[0025]具體而言，該導(dǎo)電顆粒31包括:無定形碳包覆層311 ;石墨內(nèi)瓤主體312 ;硅晶體和/或硅氧化物嵌入體313 ;其中，硅晶體和/或硅氧化物嵌入體313數(shù)量為多個，分別嵌入于石墨內(nèi)瓤主體312內(nèi)，無定形碳包覆層311包覆石墨內(nèi)瓤主體312的外表面。該導(dǎo)電顆粒3整體結(jié)構(gòu)類似于西瓜的結(jié)構(gòu)，其無定形碳包覆層311類似于西瓜皮，石墨內(nèi)瓤主體312類似于西瓜瓤，硅晶體和/或硅氧化物嵌入體313類似于西瓜籽。
[0026]優(yōu)選地，導(dǎo)電顆粒3呈球體結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，石墨內(nèi)瓤主體312呈球體結(jié)構(gòu)，硅晶體和/或硅氧化物嵌入體313呈球體結(jié)構(gòu)。該導(dǎo)電顆粒3的直徑為納米級。導(dǎo)電顆粒3采用球體形結(jié)構(gòu)，有利于提升負(fù)極材料在生產(chǎn)制造過程中的壓實密度，從而有利于進(jìn)一步增大鋰電池的能量密度。其中，可采用多個嵌入體集合單元310分別嵌入多個硅晶體和/或硅氧化物嵌入體313之后再嵌入石墨內(nèi)瓤主體312內(nèi)以方便生產(chǎn)制作，該嵌入體集合單元310亦采用與石墨內(nèi)瓤主體312相同的石墨材料作為其內(nèi)瓤制成。
[0027]在一具體應(yīng)用實施方式中，該無定形碳包覆層311的厚度均勻。
[0028]本實用新型實施方式的鋰電池，其具有如下有益效果:
[0029]通過在鋰電池負(fù)極片中的銅箔表面涂布導(dǎo)電層3，該導(dǎo)電層3含由硅碳合金材料制成的導(dǎo)電顆粒3，其儲存能量密度高；并且，鋰離子迀出嵌入時，銅箔121表面的負(fù)極材料(即導(dǎo)電層3)不會發(fā)生體積膨脹或者體積膨脹較小，負(fù)極材料不會從銅箔表面剝落和分離，進(jìn)而不會造成鋰電池負(fù)極片的破壞和失效，因此鋰電池的使用更安全。
[0030]上述實施方式中，如圖3，隔膜帶13包括隔膜基材131及涂布于隔膜基材131表面的陶瓷微粉涂層132。隔膜基材131可選用纖維素?zé)o紡布、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)無紡布、聚酰亞胺(PI)無紡布、聚乙烯醇(PVA)無紡布等，采用如上所述無紡布作為隔膜基材131，其相較于現(xiàn)有廣泛使用的隔膜基材是PP、PE、PP/PE、PP/PE/PP，單獨使用或者是混合使用，容易受熱軟化，進(jìn)而隔膜帶收縮造成短路甚至電池失控爆炸的問題，本實用新型中隔膜基材具有如下優(yōu)點:耐熱性好，耐熱范圍在180-220°C，安全性得到顯著提升；不變形和不收縮，機械強度高；流動性、潤濕性好，提升放電倍率。具體而言，該陶瓷微粉涂層132涂布于隔膜基材131表面，其具有較強的抗氧化性并且性能較穩(wěn)定。具體而言，陶瓷微粉涂層132可通過隔膜涂布機均勻地涂布在隔膜基材131表面。其中，該陶瓷微粉涂層132用于將強氧化性的正極與隔膜基材131隔離開來。在電解液環(huán)境下，面對強氧化正極片11和高電壓充電狀態(tài)，氧化鈦(Ti02)、氧化硅(Si02)、氧化鋁(Al2O3)微粉涂層132的性能都非常穩(wěn)定，不會發(fā)生任何材料結(jié)構(gòu)變化或者是性能改變，可以有效地保護隔膜基材131不發(fā)生局部腐蝕、損壞、擊穿等現(xiàn)象，從而提升鋰電池的安全性。
[0031]以上僅為本實用新型的實施方式，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種導(dǎo)電顆粒，其特征在于，包括: 無定形碳包覆層； 石墨內(nèi)瓤主體； 硅晶體和/或硅氧化物嵌入體； 其中，所述硅晶體和/或硅氧化物嵌入體數(shù)量為多個，分別嵌入于所述石墨內(nèi)瓤主體內(nèi)，所述無定形碳包覆層包覆所述石墨內(nèi)瓤主體的外表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電顆粒，其特征在于: 所述導(dǎo)電顆粒呈球體結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電顆粒，其特征在于: 所述導(dǎo)電顆粒的直徑為納米級。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電顆粒，其特征在于: 所述石墨內(nèi)瓤主體呈球體結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電顆粒，其特征在于: 所述硅晶體和/或硅氧化物嵌入體呈球體結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電顆粒，其特征在于: 所述無定形碳包覆層的厚度均勻。7.—種鋰電池負(fù)極片，包括銅箔，其特征在于: 所述銅箔表面涂布有含有如權(quán)利要求1-6任一項所述的導(dǎo)電顆粒的導(dǎo)電層。8.一種鋰電池，其特征在于，包括: 位于外層的密封鋁塑復(fù)合膜，位于所述鋁塑復(fù)合膜內(nèi)由正極片、隔膜帶、負(fù)極片卷繞或疊片而成的電芯，所述隔膜帶位于所述正極片與所述負(fù)極片之間，所述正極片上設(shè)有伸出所述鋁塑復(fù)合膜外部的正極耳，所述負(fù)極片上設(shè)有伸出所述鋁塑復(fù)合膜外部的負(fù)極耳；其中，所述負(fù)極片包括銅箔及涂布于所述銅箔表面的含有如權(quán)利要求1-6任一項所述的導(dǎo)電顆粒的導(dǎo)電層。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰電池，其特征在于: 所述隔膜帶包括隔膜基材及涂布于所述隔膜基材表面的陶瓷微粉涂層。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰電池，其特征在于: 所述陶瓷微粉涂層是氧化鈦微粉涂層、氧化硅微粉涂層或者氧化鋁微粉涂層。
【專利摘要】本實用新型公開了一種導(dǎo)電顆粒、鋰電池負(fù)極片及鋰電池。該導(dǎo)電顆粒包括：無定形碳包覆層；石墨內(nèi)瓤主體；硅晶體和/或硅氧化物嵌入體；其中，所述硅晶體和/或硅氧化物嵌入體數(shù)量為多個，分別嵌入于所述石墨內(nèi)瓤主體內(nèi)，所述無定形碳包覆層包覆所述石墨內(nèi)瓤主體的外表面。通過上述實施方式，有助于提高鋰電池的能量密度和使用安全性能。
【IPC分類】H01M4/48, H01M4/36, H01M4/38, H01M4/62, H01M10/0525
【公開號】CN204809323
【申請?zhí)枴緾N201520488393
【發(fā)明人】黃穗陽
【申請人】深圳市中美通用電池有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月8日