[发明专利]一种锂电池及其制备方法

说明书

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种锂电池及其制备方法，本发明锂电池包括正极片、隔膜、负极片，所述隔膜包括正极涂层、基材、负极涂层，所述负极片包括极片涂层，并通过形成负极片、涂覆极片涂层、涂覆正极涂层、涂覆负极涂层，同时，由上至下按正极片、正极涂层、隔膜、负极涂层、极片涂层、负极片的顺序进行叠加、压制、化成、干燥形成电池，本发明从隔膜选材和制备工艺开发两方面进行改进，缓解负极膨胀，延长电池使用寿命。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种锂电池及其制备方法。

背景技术

大量的机动车运行，极大地提升了我们的生活速度，将彼此的距离缩短。但是大多数的机动车都是通过燃油作为动力运行，造成了严重的空气污染。为提升环境质量，机动车的能源由石油向清洁能源发展，锂离子电池因其比容量大、续航能力强、可重复使用而受到欢迎。

在锂离子电池的研发过程中，硅因其具有最高的理论比容量，以及来源丰富，价格低廉、环境友好等特点而成为当前锂离子电池负极材料的研究热点。

但由于硅在锂化/去锂化过程中存在巨大的体积膨胀，会引起如下问题：(1)活性物质材料和电极的接触完整性变差；(2)活性物质材料和导电剂之间的电接触变差；(3)活性物质颗粒表面膜的反复构建与破坏。最终导致其循环稳定性不理想，且极片膨胀率增加，阻碍了其商业化应用进程。

针对目前锂离子电池硅负极存在的缺陷，公开号107845800A通过在硅基底上溅射沉积氮化锡薄膜来增加Li离子脱嵌通道，同时细化晶粒，减少Li离子脱嵌过程中副反应产生，进而提高负极库伦效率。然而增加Li离子脱嵌通道并不能很好的减少硅负极自身的膨胀。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种改善硅基负极体积膨胀问题的锂电池及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂电池，所述锂电池包括正极片、隔膜、负极片，所述隔膜包括正极涂层、基材、负极涂层，所述负极片包括极片涂层。

作为优选，所述正极涂层的材质包括Al₂O₃、SiO₂、无机陶瓷颗粒中的一种或多种。锂离子电池工作时的交换速率快，转换效率高，在高强度的工作中，会产生较大的热量，而正极涂层采用耐热性能良好的无机化合物进行隔离，能有效避免正极片或隔膜发生高温变形，从而影响离子交换，降低电池运行，甚至失效。

作为优选，所述基材的材质包括聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的一种或多种。

作为优选，所述负极涂层、极片涂层均由芳族聚酰亚胺纤维、硅基负极粘结剂组成。涂层的材料采用的芳族聚酰亚胺(PARA)纤维(也可以是PARA纤维的复合材料)具有高拉伸强度，且耐热耐高温。利用该纤维的高拉伸强度来缓解硅碳负极在充放电过程中体积膨胀造成的颗粒粉化和极片活性物质脱落，大大延长了电池的使用寿命。

作为优选，所述硅基负极粘结剂包括羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠-丁苯橡胶、聚丙烯酸酯、海藻酸钠、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚丙烯酸-聚碳化二甲亚胺交联聚合物中的一种或多种。

作为优选，所述负极涂层中的硅基负极粘结剂与芳族聚酰亚胺纤维的质量比为3-5:1，极片涂层中的硅基负极粘结剂与芳族聚酰亚胺纤维的质量比为8-10:1。

一种锂电池的制备方法，包括如下步骤：

将硅基负极、导电剂、硅基负极粘结剂、增稠剂混合均匀后碾压形成负极片；

将极片涂层均匀涂覆于负极片一侧；

将正极涂层均匀涂覆于隔膜一侧，将负极涂层均匀涂覆于隔膜另一侧；