[发明专利]高能量锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高能量锂离子电池及其制备方法，涉及锂离子电池技术领域。本发明的高能量锂离子电池的正极侧为正极材料嵌入泡沫铝的三维网格中，负极侧为负极材料嵌入覆铜泡沫铝的三维网格中；本发明还公布了正负极极片制备方法及组装锂离子电池，以及避免负极侧铝被锂腐蚀的方法，适用于多种粒度不同的正极与负极材料的加工，具有结构灵活，加工方便等优点；本发明的高能量锂离子电池器件具有能量密度高，使用寿命长，成本低的优点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及高能量锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有储电能量密度大的优点，在车用动力电池及移动电子类消费品方面大量应用，是新能源的重要组成部分。锂离子电池经过多年发展，形成了成熟的含锂化合物的正极材料，以及用各种类石墨态的炭的负极材料。并且形成了比较成熟的加工方法，即把正极材料与导电剂，粘接剂等掺混形成浆料，一起涂覆、辊压，固化后，紧密地粘在铝箔上。把负极材料与粘接剂混合形成浆料，一起涂覆、辊压，固化后，紧密地粘在铜箔上。再焊上极耳，并用隔膜相隔，注入电解液，形成电池成品。目前锂离子电池的发展趋势是，尽可能提高能量密度，而不损失其功率密度。然而，对于箔体极片来说，就意味着要同时增加正极与负极的厚度，带来了严重的电子极化与离子极化问题。同时，极片导热性也不高，在大功率下或大电流下充电时，常导致发热、飞温、电解液分解、起火燃烧或爆炸等事故。

已有报道，可以把正极材料填充在三维的泡沫铝集流体，形成较厚的极片，提高正极侧的能量密度，且保持功率密度。出于类似的思路，似乎可以在负极侧使用泡沫铜集流体，改善负极的性能。然而，由于制备工艺的原因，铜箔可以薄至几微米，而泡沫铜则比较厚。因此，在负极使用泡沫铜会大大增加器件的重量，降低器件的能量密度。泡沫铝虽然比泡沫铜轻得多，但由于铝在负极侧不稳定，因而无法使用。

已有一些报道，使用全碳的集流体。但该类材料焊极性差，制备工艺重复差，在电解液中结构易变形，经不起辊压，不具备大工业加片的一致性。

所以，亟需一种提供新型结构的高能量锂离子电池。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供高能量锂离子电池及其制备方法，以解决现有技术中的至少一个技术问题。

为实现上述目的，一种高能量锂离子电池，包括正极极片和负极极片；其中，正极侧采用泡沫铝为集流体，正极极片为将正极材料嵌入泡沫铝的三维网格中固定形成的复合结构；负极侧采用覆铜泡沫铝为集流体，负极极片为将负极材料嵌入覆铜泡沫铝的三维网格中固定形成的复合结构。

进一步，优选的，所述正极材料为包括可进行体相氧化还原充电的含锂化合物及掺有碳材料的含锂化合物；所述负极材料和所述正极材料的电极材料粒径均为0.01-10μm。

进一步，优选的，所述正极侧采用的泡沫铝的孔隙率为85％-98％；所述负极侧采用的覆铜泡沫铝的孔隙率为85％-96％。

进一步，优选的，所述正极极片与所述负极极片的长宽尺寸一致；所述正极极片的厚度为100-400μm，正极极片的密度为50-200㎎/㎝²；单片的负极极片与单片的正极极片的容量比为1.01：1-1.12：1；所述负极极片的厚度，根据所述正极极片的厚度以及单片的负极极片与单片的正极极片的容量比对应设置。

进一步，优选的，在所述正极极片上设置有与正极极耳相焊接的极耳焊接区域；在所述负极极片上设置有与负极极耳焊接的极耳焊接区域。

本发明还保护一种高能量锂离子电池的制备方法，方法包括，

将86％-97％的正极材料，1％-5％的导电剂和2％-9％的胶制成正极浆料；所述正极浆料的粘度为1000-10000厘泊；