專(zhuān)利名稱(chēng)：一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鋰電池領(lǐng)域，具體的講是一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池。
背景技術(shù)：
隨著各種便攜式電子設(shè)備及電動(dòng)汽車(chē)的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，對(duì)化學(xué)電源的需求和性能需求急劇增長(zhǎng)。和其它化學(xué)電源相比，鋰離子電池以其長(zhǎng)壽命和高功率特性等優(yōu)勢(shì)成功并廣泛應(yīng)用于終端移動(dòng)電子設(shè)備領(lǐng)域。目前，商品化鋰電池中大多采用鋰過(guò)渡金屬氧化物/石墨體系。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，以移動(dòng)電話(huà)、筆記本電腦為代表的便攜式設(shè)備不斷向小型化、薄型化方向發(fā)展，因此對(duì)電池的能量密度、成本以及安全性提出更高的要求。已商品化鋰電池的性能已越來(lái)越不能滿(mǎn)足上述發(fā)展的要求，其中負(fù)極材料是重要的制約因素之一。鋰離子電池的關(guān)鍵技術(shù)之一在于對(duì)負(fù)極材料的研究，從而提高電池的性能。石墨材料具有導(dǎo)電性好、結(jié)晶度高、價(jià)格低廉、安全性高等特點(diǎn)，是目前商業(yè)用鋰離子電池生產(chǎn)中最主要的負(fù)極材料。但是石墨材料的理論容量最高只有372mAh/g。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)鋰電池能量密度的要求越來(lái)越高，而石墨材料的容量在一定程度上制約了鋰電池能量密度的進(jìn)一步提高。此外，石墨充放電曲線(xiàn)是一條很長(zhǎng)的平臺(tái)，很難根據(jù)電壓來(lái)判斷電池的荷電狀態(tài)，這給電池管理系統(tǒng)增加了難度。與石墨相比，硬炭雖經(jīng)過(guò)高溫處理，石墨網(wǎng)平面仍不發(fā)達(dá)(Zc小)，堆疊層數(shù)少{La小)，排列紊亂以^文)，微孔多，為鋰的貯存提供了良好的場(chǎng)所。硬炭以其無(wú)規(guī)排序所具有的較高容量、低造價(jià)和優(yōu)良循環(huán)性能引起了人們的極大興趣。而且硬炭的充放電曲線(xiàn)是“斜坡”狀的，可以建立電壓與電池荷電狀態(tài)的關(guān)系，便于電源管理。但是，由于硬炭材料本身缺陷較多，所以盡管經(jīng)過(guò)改性，一般其不可逆容量都高于10%，在循環(huán)過(guò)程中容易出現(xiàn)電解液不足，這點(diǎn)在軟包電池中尤為突出。這些阻礙了硬炭材料在鋰離子電池上大規(guī)模商業(yè)化使用。相關(guān)對(duì)鋰電池電芯改進(jìn)的專(zhuān)利，專(zhuān)利如申請(qǐng)?zhí)枮镃N200410021395.X，申請(qǐng)日為2004-3-16，名稱(chēng)為“一種改性的鋰離子電池負(fù)極材料、負(fù)極及電池”的發(fā)明專(zhuān)利，其技術(shù)方案為:一種改性的鋰離子電池負(fù)極材料、負(fù)極及電池，負(fù)極材料由平均直徑范圍在lnm-500nm的準(zhǔn)一維納米碳材料改性而成，準(zhǔn)一維納米碳材料占負(fù)極材料總重量的
0.1%-50% ；負(fù)極材料的基礎(chǔ)材料選自天然石墨、中間相炭微球、無(wú)定形碳、硬炭、熱解炭、石油焦、浙青基碳纖維等碳質(zhì)材料、錫基、硅基材料之一種或多種。大量實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)納米碳管/納米碳纖維改性的鋰離子電池負(fù)極的循環(huán)壽命、充放電容量、放電倍率等技術(shù)指標(biāo)均獲得提高，從而有效提高了鋰離子電池的性能。上述專(zhuān)利的出發(fā)點(diǎn)是使用納米管制備改性的負(fù)極材料，本質(zhì)上 是使用納米管這種高性能導(dǎo)電劑來(lái)提高負(fù)極材料的性能。即通過(guò)改變材料提升電池性能，這樣提高了生產(chǎn)成本以及增加了制造工藝的難度。
實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的鋰離子電池存在的上述問(wèn)題，現(xiàn)在提出一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池，包括鋁塑膜封裝袋、極芯、正極極耳、負(fù)極極耳，鋁塑膜封裝袋包裹極芯，其特征在于:所述的極芯由內(nèi)向外依次為負(fù)極層、隔膜層、正極層和隔膜層，所述負(fù)極層包括負(fù)極集流體，負(fù)極集流體設(shè)置有負(fù)極極耳，所述負(fù)極集流體的正面設(shè)置有石墨涂層、負(fù)極集流體反面設(shè)置有硬炭涂層。所述石墨涂層和負(fù)極集流體的接觸面積與硬炭涂層與負(fù)極集流體的接觸面積相
坐寸o正極層上設(shè)置有正極極耳。所述正極極耳連接有正電極，負(fù)極極耳連接有負(fù)電極。所述負(fù)極集流體的長(zhǎng)度為50-500mm,寬度為30-400mm,厚度為8 20 y m。所述極耳長(zhǎng)為10-50mm,寬為3_15mm。所述石墨涂層的厚度為50 100 u m。所述硬炭涂層的厚度為60 120 u m。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:1、本實(shí)用新型的電池具有能量密度高、循環(huán)性能好、便于電源管理的優(yōu)點(diǎn)。2、本實(shí)用新型的出發(fā)點(diǎn)是在不改變材料性能的基礎(chǔ)上，只通過(guò)對(duì)電池極片的特殊設(shè)計(jì)，來(lái)提升電池的性能。只需在極片設(shè)計(jì)與涂布工藝上進(jìn)行改變即可達(dá)到提升電池性能的目的，簡(jiǎn)單易行。3、沒(méi)有使用昂貴的納米管等材料,不會(huì)提聞電池成本；4、通過(guò)極片結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，既充分發(fā)揮了硬炭材料的優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上彌補(bǔ)了硬炭材料的缺陷。5、本實(shí)用新型用到的原料價(jià)格低廉，來(lái)源豐富，制備工藝簡(jiǎn)單，易于控制，利于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。6、本實(shí)用新型的負(fù)極一側(cè)為硬炭，因此電極整體充放電曲線(xiàn)為“斜坡”裝，容易建立電壓與電池荷電狀態(tài)的關(guān)系，便于電源管理。7、本實(shí)用新型的負(fù)極將硬炭材料的用量降低了一半，可以在一定程度上克服電池在長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)過(guò)程中出現(xiàn)電解液不足的現(xiàn)象，延長(zhǎng)了電池壽命。8、本實(shí)用新型的負(fù)極使用了比容量較高的硬炭，因此能量密度比傳統(tǒng)單純用石墨的負(fù)極聞。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型負(fù)極層的正 視圖。圖3為本實(shí)用新型負(fù)極層的側(cè)視圖。圖中各附圖標(biāo)記如下:鋁塑膜封裝袋1，極芯2，正電極3，負(fù)電極4，正極極耳5，負(fù)極極耳6，集流體7，石墨涂層8，硬炭涂層9。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖1、圖2、圖3，一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池，包括鋁塑膜封裝袋1、極芯2、正極極耳5、負(fù)極極耳6，鋁塑膜封裝袋I包裹極芯2，其特征在于:所述的極芯2由內(nèi)向外依次為負(fù)極層、隔膜層、正極層和隔膜層，所述負(fù)極層包括負(fù)極集流體7，負(fù)極集流體7設(shè)置有負(fù)極極耳6，所述負(fù)極集流體7的正面設(shè)置有石墨涂層8、負(fù)極集流體7反面設(shè)置有硬炭涂層9。石墨涂層8和負(fù)極集流體7的接觸面積與硬炭涂層9與負(fù)極集流體7的接觸面積相等。正極層上設(shè)置有正極極耳5。正極極耳5連接有正電極3，負(fù)極極耳6連接有負(fù)電極4。極耳為集流體7上預(yù)留的不涂布任何活性物質(zhì)的部分經(jīng)過(guò)裁切得到。石墨涂層8是指由石墨負(fù)極材料和導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑以及溶劑混合形成。所述的硬炭涂層9是指由樹(shù)脂碳、有機(jī)聚合物熱解碳或者淀粉基熱解碳形成的硬炭材料和導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑以及溶劑混合形成。導(dǎo)電劑為本領(lǐng)域所公知的所有導(dǎo)電劑，包括碳纖維、石墨、碳顆粒。粘結(jié)劑為本領(lǐng)域所公知的所有粘結(jié)劑，包括聚偏氟乙烯、聚丁苯橡膠、聚乙烯醇。上述樹(shù)脂碳層為酚醛樹(shù)脂層、環(huán)氧樹(shù)脂層或者聚糠醇層；所述的有機(jī)聚合物熱解碳層為聚四氣乙纟布層PFA、聚氣乙纟布層PVC、聚偏氣乙纟布PVDF層或聚乙聚丙纟布臆層PAN ;所述的淀粉基熱解碳為大米淀粉層、玉米淀粉層、高粱淀粉層、小麥淀粉層、木薯淀粉層、甘薯淀粉層或者馬鈴薯淀粉層。負(fù)極集流體7的長(zhǎng)度為50-500mm，寬度為30_400mm，厚度為8 20 y m。極耳長(zhǎng)為10-50mm,寬為3_15mm。石墨涂層8的厚度為50 100 u m。硬炭涂層9的厚度為60 120 u m0以上僅是本實(shí)用新型的具體應(yīng)用范例，對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其它實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變化形式的技術(shù)方案，均落在本實(shí) 用新型所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池，包括鋁塑膜封裝袋(I)、極芯(2)、正極極耳(5)、負(fù)極極耳(6)，鋁塑膜封裝袋(I)包裹極芯(2)，其特征在于:所述的極芯(2)由內(nèi)向外依次為負(fù)極層、隔膜層、正極層和隔膜層，所述負(fù)極層包括負(fù)極集流體(7)，負(fù)極集流體(7)設(shè)置有負(fù)極極耳(6)，所述負(fù)極集流體(7)的正面設(shè)置有石墨涂層(8)、負(fù)極集流體(7)反面設(shè)置有硬炭涂層(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池，其特征在于:所述石墨涂層(8)和負(fù)極集流體(7)的接觸面積與硬炭涂層(9)與負(fù)極集流體(7)的接觸面積相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池，其特征在于:正極層上設(shè)置有正極極耳(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池，其特征在于:所述正極極耳(5)連接有正電極(3)，負(fù)極極耳(6)連接有負(fù)電極(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池，其特征在于:所述負(fù)極集流體(7)的長(zhǎng)度為50-500mm，寬度為30-400mm，厚度為8 20 y m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池，其特征在于:所述極耳長(zhǎng)為10-50mm,寬為3_15mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池，其特征在于:所述石墨涂層(8)的厚度為50 100 u m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池，其特征在于:所述硬炭涂層(9)的厚度 為60 120 u m。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種使用非對(duì)稱(chēng)負(fù)極的軟包鋰離子電池，包括鋁塑膜封裝袋、極芯、正極極耳、負(fù)極極耳，鋁塑膜封裝袋包裹極芯，所述的極芯由內(nèi)向外依次為負(fù)極層、隔膜層、正極層和隔膜層，所述負(fù)極層包括負(fù)極集流體，負(fù)極集流體設(shè)置有負(fù)極極耳，所述負(fù)極集流體的正面設(shè)置有石墨涂層、負(fù)極集流體反面設(shè)置有硬炭涂層。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于具有能量密度高、循環(huán)性能好、便于電源管理的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的出發(fā)點(diǎn)是在不改變材料性能的基礎(chǔ)上，只通過(guò)對(duì)電池極片的特殊設(shè)計(jì)，來(lái)提升電池的性能。只需在極片設(shè)計(jì)與涂布工藝上進(jìn)行改變即可達(dá)到提升電池性能的目的，簡(jiǎn)單易行。
文檔編號(hào)H01M10/0525GK203134904SQ201220709020
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者王瑨, 謝皎, 王增竹, 廖小東 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司