[发明专利]一种锂离子二次电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种电池及其制备方法，更具体地说是关于一种锂离子二次电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种化学电源受到人们的日益关注，且具有很大的发展优势，但是现有技术的锂离子电池也存在一些不足之处。

其中，最有待提高的是电池的大倍率、大电流放电性能。锂离子二次电池在充电时，锂离子从正极片上涂覆的具有层状结构的正极氧化物的层间脱嵌，通过正负极间的隔膜和电解液到达负极片，并嵌入到具有层状结构的碳材料的中间；而放电的过程正好相反。正、负极极片通过集电体和极耳与外界电路连接，在放电时形成环路电流，所形成的电流大小与单位时间内从负极碳层脱出，通过隔膜和电解液嵌入正极氧化物的层间的锂离子数目成正比。当电池进行大电流、大倍率放电时，单位时间内锂离子脱嵌和嵌入的数目是正常倍率放电时的多倍。如10C倍率放电时，在单位时间内锂离子脱嵌和嵌入的数目是正常1C倍率放电的10倍，因此，在电池进行大倍率放电时，需要使锂离子能够在单位时间内快速在正负极片之间脱嵌和嵌入，才能使电池具有良好的大倍率放电性能，而现有技术的锂离子电池的大倍率放电性能较差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的锂离子二次电池大倍率、大电流放电性能差的缺陷，提供一种具有良好的大倍率、大电流放电性能的锂离子二次电池。本发明的另外一个目的是提供它的制备方法。

本发明的发明人发现，通常情况下，常规的锂离子二次电池正极极片的单面敷料面密度为大于或等于20毫克/厘米²，负极片的单面敷料面密度为大于或等于8毫克/厘米²，这种常规设计存在以下问题：

由于正极片和负极片的单面敷料面密度太高，则在相同极片面积下，极片的敷料量增加时，极片厚度相应变厚，导致锂离子在正、负极间的脱嵌和嵌入经过的距离大，不利于在短时间内大量离子从正、负极片的脱嵌和嵌入，很容易对电池的大倍率、大电流放电性能产生不良影响。

因此，在目前的锂离子二次电池体系不可改变的情况下，本发明的发明人通过对正、负极极片的优化设计，使得电池在放电时，锂离子能够在较大的面积内同时从负极脱嵌，并在正极片嵌入。

本发明提供的锂离子电池包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及隔膜，所述正极包括集电体及涂覆和/或填充于该集电体两面的正极材料层，该正极材料层含有正极活性物质、正极粘合剂和正极导电剂；所述负极包括集电体及涂覆和/或填充于该集电体上的负极材料层，该负极材料层包括负极活性物质和负极粘合剂，其中，所述正极集电体上正极材料层的单面面密度为10至小于20毫克/厘米²，所述负极集电体上负极材料层的单面面密度为3至小于8毫克/厘米²。

本发明提供的锂离子电池的制备方法包括制备该电池的正极和负极，并且将正极、负极和隔膜制备成极芯，将得到的极芯和电解液密封在电池壳中，所述正极的制备方法包括将含有正极活性物质、正极导电剂和正极粘合剂与溶剂的浆料涂覆和/或填充在集电体的两面上，干燥，压延或不压延；所述负极的制备方法包括将含有负极活性物质和负极粘合剂与溶剂的浆料涂覆和/或填充在集电体的两面上，干燥，压延或不压延，其中，含有正极活性物质、正极导电剂和正极粘合剂与溶剂的浆料及含有负极活性物质和负极粘合剂与溶剂的浆料的用量使正极集电体上正极材料层的单面面密度为10至小于20毫克/厘米²，使负极集电体上负极材料层的单面面密度为3至小于8毫克/厘米²。

本发明提供的锂离子二次电池的正、负极极片的单面敷料面密度较小，使在相同敷料面积下涂覆的量较少，极片厚度较薄；在相同敷料量的情况下，敷料面积增加，极片厚度较薄，因此使得锂离子在正负极片之间脱嵌和嵌入经过的距离短，有利于短时间内大量锂离子的脱嵌，从而大大提高了电池的大电流、大倍率放电性能。