[发明专利]一种基于碳纳米管膜的锂离子电池及其制备方法

说明书

本公开涉及一种基于碳纳米管膜的锂离子电池及其制备方法，该锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解质，所述隔膜隔开所述正极片和负极片，所述电解质填充于所述正极片、负极片和隔膜之间；所述正极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极活性材料，所述负极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极活性材料，所述正极集流体和负极集流体分别为碳纳米管宏观膜，每个所述正极集流体上设有至少二个正极耳，每个所述负极集流体上设有至少二个负极耳。本公开提供的锂离子电池的内阻显著降低，从而提高了电池的输出功率及安全性能。

技术领域

本公开涉及电池技术领域，具体地，涉及一种基于碳纳米管膜的锂离子电池及其制备方法。

背景技术

随着高新技术的快速发展，移动便携式电子设备的相关技术也日新月异，人们对电子产品的追求也趋于个性化，不仅重视电子产品的性能，也渐渐关注其外形是否具备特色，可折叠电子设备正逐渐兴起，在这种趋势下，产生了对可折叠锂离子电池的需求。目前市场上成熟的锂离子电池体积笨重，不能弯曲、折叠，为了使电池具有柔性，实现包括弯曲、折叠的操作，很多人尝试利用碳纳米管膜作为集流体承载正负极活性材料作为电池极片，该极片组装成的锂离子电池具有优异的可弯曲、可折叠效果，但传统的碳纳米管膜集流体主要利用高温气相沉积法制备，在制备过程中，需要大量的催化剂作为生长基底，催化剂的引入使得生长出的碳纳米管单元含有大量的杂质，这些杂质严重影响了碳纳米管膜的导电性，最终导致组装成的柔性电池内阻较大，在进行大电流充放电过程中会伴随电池自身发热现象，容易引发热失控并造成安全隐患。

发明内容

本公开的目的是提供一种基于碳纳米管膜的锂离子电池及其制备方法，本公开提供的锂离子电池内阻低，充电效率得到明显提高。

为了实现上述目的，本公开提供一种基于碳纳米管膜的锂离子电池，该锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解质，所述隔膜隔开所述正极片和负极片，所述电解质填充于所述正极片、负极片和隔膜之间；所述正极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极活性材料，所述负极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极活性材料，所述正极集流体和负极集流体分别为碳纳米管宏观膜，每个所述正极集流体上设有至少二个正极耳，每个所述负极集流体上设有至少二个负极耳。

可选的，每个所述正极集流体上设有3-10个正极耳，每个所述负极集流体上设有3-10个负极耳。

可选地，所述极片组中的电解质为液态、半固态、准固态或全固态。

可选的，所述正极活性材料包括选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰、镍锰和磷酸铁锂中的一种或多种，所述负极活性材料包括选自石墨、焦炭、硫、硅、钛酸锂、硅碳和石墨烯中的一种或多种。

可选的，所述碳纳米管宏观膜的拉伸强度为10Pa至10000MPa，厚度为1μm至1000μm，电导率为0.1S/m至100,000S/m，面密度为大于0.1mg/cm²至100mg/cm²。

本公开还提供一种前述的锂离子电池的制备方法，该制备方法包括：

制备正极片和负极片；所述正极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极活性材料，所述负极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极活性材料，所述正极集流体和负极集流体分别为碳纳米管宏观膜；每个所述正极集流体上设有至少二个正极耳，每个所述负极集流体上设有至少二个负极耳；所述正极集流体和负极集流体为碳纳米管宏观膜；

按负极片、隔膜、正极片、隔膜和负极片的顺序依次叠放组装成电芯并焊接极耳，正极片与负极片之间通过隔膜隔开，电芯最外层两面采用负极片叠片，其中，极耳采用柳焊的方式焊接，焊接碳纳米管膜与带极耳胶的金属极耳；

真空干燥24h，在水分小于20ppm下的手套箱中注入电解液。

可选的，所述正极片的制备步骤包括：