[发明专利]一种纤维状结构的锂离子电池及制备方法

摘要

本发明公开了一种纤维状结构的锂离子电池及制备方法，本身为完备的锂离子电池，具有电池的全部性能，其次其可作为复合材料的增强体，从而复合得到承力结构板件。该纤维电池的尺度在毫米量级，因此区别于普通锂离子电池，该结构电池具有较高的比能量密度以及充电速率，同时具有较强的机械强度。该纤维结构电池的制备方法为：1)选择正极集流体金属纤维；2)表面涂覆正极活性物质；3)包裹隔膜；4)缠绕负极纤维(碳纤维)；5)浸润双连续相电解质并固化。

主权项

1.一种纤维状结构的锂离子电池，其特征在于：包括正极集流体、正极活性物质混合物、隔膜、负极纤维及固态电解质；正极集流体的外部包裹一层正极活性物质混合物，正极活性物质混合物的外部包裹一层隔膜，隔膜的外部包裹一圈负极纤维，固态电解质将所有成分，即正极集流体、正极活性物质混合物、隔膜、负极纤维包裹，并起到粘接所有成分的作用；所述的纤维状结构的锂离子电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)在正极集流体上均匀涂覆一层含正极活性物质混合物并加热固化，厚度范围为30～300μm，所述固化温度为60‑120℃，时间为0.25‑5min；(2)在固化后的正极活性物质混合物表面涂抹粘结剂，并包裹一层隔膜；(3)在隔膜上再涂抹一层粘结剂并缠绕负极碳纤维，得到缠好的纤维束；(4)配制双连续相固态电解质，将缠好的纤维束浸润其中，加热固化后形成所述纤维状结构的锂电池；所述加热固化温度以及时间根据选择的树脂体系不同决定，所述加热固化温度范围为80～150℃，固化时间范围为2～5小时；所述正极活性物质混合物为正极活性材料、粘结剂和导电剂的混合物；所述正极活性材料为锂的过渡金属氧化物即：LiCoO₂、LiNiO₂、LiVPO₄、LiMnO₂、Li₂MnO₄、LiFePO₄、LiCo_1‑(x+y)Ni_xMn_yO₂、LiNi_xMn_1‑xO₂、LiCo_xNi_1‑xO₂中的一种或几种，其中0<x<1、0<y<1、0<x+y<1；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯粘结剂、羟甲基纤维素粘结剂或其混合物，所述导电剂为碳粉、石墨导电剂KS‑6或其混合物；所述粘结剂和导电剂的总质量为混合物总质量的0.5～20％，其中导电剂与粘结剂的质量比为导电剂∶粘结剂＝(0.5～10)∶1。