[发明专利]一种聚合物电池的制备方法及聚合物电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物电池的制备方法以及通过该方法制备得到的聚合物电池。

背景技术

锂离子电池具有高工作电压、高能量密度、体积小、无记忆效应和寿命长等优点，是继铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池之后发展起来的一种具有更高能量密度的新型高能电池。

目前，锂离子电池采用的仍是液态电解质体系，虽然采用液态电解质体系的锂离子电池具有良好的高倍率充放电性能和低温性能，但却存在着漏液等安全隐患。

聚合物锂离子电池是在液态锂离子电池基础上发展起来的新一代高比能量二次电池体系。与传统液态锂离子电池相比，它具有以下明显优点：1、采用聚合物电解质代替液态电解质溶液，可有效的避免液态电池可能存在的电解液泄漏问题，可提高电池的可靠性；2、采用轻质软性塑料材质为外壳，相比于采用金属壳体的液态电池，一方面可有效地降低电池外壳重量，提高电池的重量效率，使得聚合物锂离子电池具有更高的重量比能量；另一方面，可有效地降低因金属外壳对内压积累不够敏感、在滥用条件下发生爆炸、燃烧等不安全行为的几率，使得聚合物锂离子电池具有更好的安全性能；3、外形设计灵活、方便，可用于发展超薄、超大面积的各种异型电池。

然而，不论是液态锂离子电池还是聚合物锂离子电池，通常均采用石墨作为负极活性物质，但实际使用中石墨的克容量较低，虽然通过不断的改进使石墨的实际克容量已经非常接近其理论容量（372mAh/g），但仍处于较低的水平，从而也导致锂离子电池的体积能量密度很低。

发明内容

为克服现有技术中聚合物锂离子电池能量密度低的问题，本发明提供了一种聚合物电池的制备方法，通过该方法制备得到的聚合物电池的容量高。

本发明公开的聚合物电池的制备方法，包括： 

a、获得正极片和负极片，其中所述负极片中，负极活性物质为碳化硅；

b、在隔膜两侧以及负极片的负极材料上形成聚合物多孔膜；

c、将负极片、隔膜、正极片依次层叠或卷绕并制成裸电芯，所述裸电芯中，负极片表面的聚合物多孔膜与隔膜表面聚合物多孔膜接触；

d、将裸电芯容纳于电池壳体中，注入电解液并封装，得到电池前体；

e、对所述电池前体进行塑化和化成，得到所述聚合物电池。

同时本发明还公开了上述方法制备得到的聚合物电池，包括电池壳体以及位于电池壳体内的凝胶电芯，所述凝胶电芯至少包括依次排列的正极片、第一凝胶电解质层、隔膜、第二凝胶电解质层、第三凝胶电解质层、负极片，所述负极片中负极活性物质为碳化硅。

现有技术中对石墨负极材料的研究和开发已使实际使用中的石墨的实际克容量非常接近其理论容量（372mAh/g）。但仍需要进一步提高负极活性物质的容量。硅具有较高的理论克比容量（4200mAh/g）和较低的嵌锂电位（<0.5V），而且硅资源丰富，环境友好，是一种具有发展前景的新型负极材料。但是硅碳材料（如碳化硅）在嵌/脱锂过程中会产生巨大的体积变化（变化率超过300%），使得材料的结构迅速坍塌、粉化及从集流体上脱落，电子不能迅速转移导致材料电化学性能急剧下降。从而严重阻碍了碳化硅作为负极活性物质的应用。

通过本发明公开的方法可有效的将碳化硅作为负极活性物质实用化，可以有效的提高电池的体积能量密度，从而大大提高其容量。同时，避免了在充放电过程中，负极材料的体积变化，防止负极材料粉化脱落对电池产生不利后果，具有优异的循环性能。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开的聚合物电池的制备方法，包括： 

a、获得正极片和负极片，其中所述负极片中，负极活性物质为碳化硅； 

b、在隔膜两侧以及负极片的负极材料上形成聚合物多孔膜； 

c、将负极片、隔膜、正极片依次层叠或卷绕并制成裸电芯，所述裸电芯中，负极片表面的聚合物多孔膜与隔膜表面聚合物多孔膜接触；

d、将裸电芯容纳于电池壳体中，注入电解液并封装，得到电池前体；

e、对所述电池前体进行塑化和化成，得到所述聚合物电池。