[发明专利]锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池。

背景技术

传统的锂离子电池，其包括至少一组正极层和负极层，所述正极层和负极层之间通过隔膜连接。其中的正、负极层的电极复合材料的制作工艺是：通过粘合剂将电极材料涂覆在金属箔片上并成形获得。该工艺的缺点是：（1）由于在涂覆工艺中使用较多的粘合剂，造成部分电极材料不能充分利用，无法获得高面密度的电极复合材料；（2）电极活性材料和集流体之间的结合力相对较差，容易产生电极剥落现象，致使其机械可靠性降低，同时使电极复合材料的弯曲率受到限制。相应的体现在电池产品的性能上，会造成电池产品的电容量降低、内阻增大、使用寿命变短、加工工艺复杂及成本增加，限制了锂电池的广泛应用。

通常，正/负电极活性物质由金属箔如不锈钢、铝、铜等作为集流体，在循环过程中，电极材料随着锂离子的嵌入及脱嵌，存在体积的膨胀与收缩，如SiO₂的体积变化高达400%，由此产生的机械应力使电极材料在循环过程中逐渐变化，引起电极与集流体的开裂与剥落，活性物质之间电接触丧失，内阻增大，表现出较差的充放电循环性能。而为了避免这个技术问题，传统的电极复合材料需要制作的相对较薄，使电极材料的面密度较小。

然而，后续的电池组装加工中为了得到相应的容量及能量密度，则需要采用较厚的涂层及大量的多片层叠形式，当涂层厚度较大时，电极的加工性能变差，这种多层的累积在性能上相应的也会造成电池内阻增大和循环稳定性能下降。传统技术不同阶段工艺要求的相互制约，造成了传统技术中的电池的内阻、寿命以及能量密度和容量等参数无法得到实质的改善。另外，传统技术直接涂覆于集流体箔片上的复合电极材料的机械性能也受到了限制。由于较厚涂层的存在使电极活性材料出现折断现象，致使其与集流体相互分离。即使采用传统技术中较薄的电极复合材料，在实际的加工和制造工序中也无法实现较小的曲率变化。因此电池产品的结构和外形也受到了限制，特别是对于卷曲型电池。

发明内容

基于此，有必要提供一种电极材料利用率较高，并获得较高的电极面密度及相应的高能量密度及低成本的锂离子电池。

一种锂离子电池，其包括：正极层、负极层和连接所述正极层及负极层的隔膜，其中所述正极层包括正极集流体和正极电极材料，所述负极层包括负极集流体和负极电极材料；其中，所述隔膜包括无纺布及涂覆在无纺布表面的纳米陶瓷材料；其中，所述正极集流体和负极集流体为具有多渗孔的可电传导的立体网状结构，所述正极电极材料和负极电极材料分别填充在正极集流体和负极集流体的多渗孔内。

在其中一个实施例中，所述正极集流体和负极集流体为多渗孔的孔隙率为20%~95%的多渗孔金属泡沫。

在其中一个实施例中，所述多渗孔金属泡沫的材质为铝、铜、镍、银、金或者不锈钢。

在其中一个实施例中，所述正极电极材料为LiFePO₄，所述负极电极材料为碳或Li₄Ti₅O₁₂。

在其中一个实施例中，所述正极层上包覆有多孔性离子导电聚合物胶。

在其中一个实施例中，所述负极层上也包覆有多孔性离子导电聚合物胶。

在其中一个实施例中，所述正极层、隔膜及负极层组成的整体上也包覆有多孔性离子导电聚合物胶。

在其中一个实施例中，所述多孔性离子导电聚合物胶为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯，聚氧乙烯、聚丙烯酸甲酯或以丙烯酸酯为基础的胶状聚合物。

在其中一个实施例中，所述多孔性聚合物胶的粘度为0.1Pa·S~10Pa·S。

在其中一个实施例中，所述正极层和负极层均为厚度一致的片状结构。

上述锂离子电池中，正极层和负极层系通过各自集流体的多渗孔骨架与电极材料实现立体网状结合，故能提高电极材料的利用率，并获得较高的电极面密度及相应的高能量密度及低成本的电池；另外，隔膜采用无纺布涂覆纳米陶瓷材料，原材料成本低，且具备良好热稳定性和机械性的特点，提高了锂离子电池的安全性能。

附图说明

图1为本实施方式的锂离子电池的结构示意图。

具体实施方式

请参考附图1，本实施方式的锂离子电池100包括正极层110、负极层120，所述正极层110和负极层120之间通过隔膜130连接，其中正极层110包括正极集流体和正极电极材料，所述负极层包括负极集流体和负极电极材料。