高能量密度锂电池及其制备方法与流程

本发明涉及锂电池，尤其涉及一种高能量密度锂电池及其制备方法。

背景技术：

1、随着人们对能源的需求日益增多，同时对环境保护及清洁能源的要求提高，锂电池凭借其优异的循环寿命、较高的比能量密度及储存寿命长等优点，逐渐成为新能源领域最不可或缺的动力来源选择。目前随着技术普及，锂电池已广泛应用于民用、工业领域。

2、对为民用及工业领域，锂电池的性能表现可以基本满足实际的使用需求，整体市场环境及技术方案也趋于成熟，但是随之而来的是化学体系的限制下，电池性能尤其是质量及体积能量密度也已趋于化学体系的能力上限。在这两个领域之外，还存在一个前景广阔的特殊应用领域，例如，在一些军用航天器或航空器上的锂电池，需要具有极小的体积和重量的同时也具有较高的能量以扩大航天器或航空器的航程，在该场景中的应用对电池所提出的要求也更高，对电池自身的质量及体积能量密度的要求也提升到了一个更高的等级，现有的技术条件及方案很难满足相应领域的动力要求。

3、例如，cn111403739a公开了一种镍钴锰酸锂电芯正极活性材料、铝壳电芯及其制作方法，正极包括正极活性材料、粘结剂、导电剂和正极集流体，负极包括负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂和负极集流体，电芯采用隔膜、正极、隔膜和负极相连的多极耳卷绕式结构；正极活性材料为锰酸锂或的镍钴锰酸锂或者两者的混合物，其制备的锂电池能量密度在200wh/kg左右。

4、因此，现有技术中公开的锂电池及其制备方法，无法满足特殊应用领域对于高能量密度的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高能量密度锂电池及其制备方法。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、第一方面，本发明提供一种高能量密度锂电池，包括正极片、负极片、隔膜及电解液；所述正极片、隔膜和负极片依次贴合构成电芯，所述电芯浸入所述电解液中；

4、所述正极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体上的正极材料，所述正极材料包括按照质量份数计算的如下组分：活性材料93-97份、第一导电剂0.5-3份、第二导电剂0.5-4份和粘接剂1-5份，所述粘接剂包括分子量在130万以上的聚偏氟乙烯；

5、所述负极片由负极集流体组成。

6、第二方面，本发明还提供一种上述高能量密度锂电池的制备方法，包括：

7、将正极材料涂覆于正极集流体表面，形成正极片；

8、将负极集流体作为负极片，使隔膜位于所述正极片和负极片之间进行叠片获得电芯；

9、使所述电芯置于电解液中，获得所述高能量密度锂电池。

10、上述技术方案的原理为：正极活性材料中含有锂源，常规石墨负极主要承担容纳和储存锂离子的功能。利用优选的电解液体系和/或改性的铜集流体，正极中的锂源能够以金属锂的形式直接沉积在铜表面，从而实现无负极的高能量密度的锂电池体系。

11、基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

12、1、本发明所提供的高能量密度锂电池具有高能量密度、支持高放电倍率以及高放电倍率下容量保持率高的优点，能够应用于对重量及体积敏感的特殊应用领域。

13、2、本发明所提供的高能量密度锂电池无需负极活性材料及其相关的制备工艺，降低了电池的成本。

14、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。

技术特征：

1.一种高能量密度锂电池，其特征在于，包括正极片、负极片、隔膜及电解液；所述正极片、隔膜和负极片依次贴合构成电芯，所述电芯浸入所述电解液中；

2.根据权利要求1所述的高能量密度锂电池，其特征在于，所述活性材料包括镍钴锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、富锂锰基材料中的任意一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的高能量密度锂电池，其特征在于，所述第一导电剂和/或第二导电剂包括导电炭黑、氪金黑、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管中的任意一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的高能量密度锂电池，其特征在于，所述正极片的面密度为390-450g/m2，压实密度为3.0-3.6g/cm3；和/或，所述正极集流体包括铝箔或涂碳铝箔；和/或，所述正极集流体的厚度为10-18μm。

5.根据权利要求1所述的高能量密度锂电池，其特征在于，所述负极集流体包括铜箔、表面修饰铜箔或铜网；和/或，所述负极集流体的厚度为6-10μm。

6.根据权利要求1所述的高能量密度锂电池，其特征在于，所述高能量密度锂电池还包括外壳；所述外壳由铝塑膜制成，厚度为80-120μm；

7.根据权利要求1所述的高能量密度锂电池，其特征在于，所述电解液包括第一溶剂、锂盐和添加剂；

8.根据权利要求1所述的高能量密度锂电池，其特征在于，所述高能量密度锂电池在1c倍率下的质量能量密度在420wh/kg以上，体积能量密度在830wh/l以上，在5c倍率下的容量保持率在95％以上。

9.如权利要求1-8中任一项所述的高能量密度锂电池的制备方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，具体包括：

技术总结
本发明公开了一种高能量密度锂电池及其制备方法。所述高能量密度锂电池包括正极片、负极片、隔膜及电解液；正极片、隔膜和负极片依次贴合构成电芯，电芯浸入电解液中；正极片包括正极集流体，涂覆于正极集流体上的正极材料，正极材料包括按照质量份数计算的如下组分：活性材料93‑97份、第一导电剂0.5‑3份、第二导电剂0.5‑4份和粘接剂1‑5份，粘接剂包括分子量在130万以上的聚偏氟乙烯；负极片仅包括负极集流体。本发明所提供的高能量密度锂电池具有高能量密度、高充放电倍率的优点，能用于对重量体积敏感的特殊应用领域；无需负极活性材料及其相关的制备工艺，降低了锂电池的成本。

技术研发人员：周飞,朱孔阳,周莉莎,张跃钢,何俊,徐文善,孙亢,蔡留留,温明明
受保护的技术使用者：安徽盟维新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15