CN102969539A - 一种超薄锂离子二次电池 - Google Patents

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Abstract

一种超薄锂离子二次电池，包括正极极片（1）、正极活性材料（2）、固态电解质膜（6）、负极极片（3）、负极活性材料（4）、环形改性聚丙烯膜（5）以及绝缘材料（7）；正极极片（1）单面涂覆正极活性材料（2），负极极片（3）单面涂覆负极活性材料（4），且在正、负极片四周留有1-5mm宽的空白；将正极极片（1）、固态电解质膜（6）、环形改性聚丙烯膜（5）和负极极片（3）依次叠合后真空热封构成一个单体电池，电池外表面包裹或涂覆一层绝缘材料（7）。本发明大大减小电池的整体厚度，提高活性材料的用量，具有更高的容量。电池整体结构简单，易于装配。电池采用固态电解质膜为隔膜，避免使用液态电解液，提高了电池的安全性。

Description

一种超薄锂离子二次电池
技术领域
本发明涉及锂离子二次电池技术领域，特别是涉及一种超薄锂离子二次电池及其制作方法。
背景技术
自从SONY公司将锂离子二次电池投放市场以来，锂离子二次电池由于能量密度大、寿命长在人们的日常生活中占据越来越重要的位置。在手机、MP4、MP3和笔记本电脑等领域使用的电池一般体积较大，而在一些特殊应用场合如RFID标签、智能卡、医疗设备等则要求在满足其性能的条件下越薄越好。除保护电路外，锂离子二次电池的电芯一般由正极极片、隔膜和负极极片依次多层叠加或卷绕而成，并注有电解液。电芯的最外层由铝塑膜或其它材料封装。目前，超薄锂离子二次电池一般采用单层结构，即只有一层正极、隔膜和负极叠合，并用铝塑膜封装，如CN202231114U一种超薄新型聚合物锂离子电池和CN102244290A一种超薄锂离子电池所述的超薄锂离子电池。为保证电芯封装后与空气中的水汽隔绝，铝塑膜的厚度一般在100μm左右，上下两层加起来厚度超过200μm左右。这种结构的超薄锂离子电池封装材料的厚度占据了整个电池厚度一半以上的空间，造成电池实际有效成分含量较低，电池容量较小。
发明内容
本发明的目的是提出一种超薄锂离子二次电池。
本发明所述的超薄锂离子二次电池，包括正极极片（1）、正极活性材料（2）、固态电解质膜（6）、负极极片（3）、负极活性材料（4）、环形改性聚丙烯膜（5）以及绝缘材料（7）。正极极片（1）单面涂覆正极活性材料（2），负极极片（3）单面涂覆负极活性材料（4），且在正、负极片四周留有1-5mm宽的空白。将正极极片（1）、固态电解质膜（6）、环形改性聚丙烯膜（5）和负极极片（3）依次叠合后真空热封构成一个单体电池，电池外表面包裹或涂覆一层绝缘材料（7）。正、负极耳分别由正极极片和负极极片延伸构成。
本发明所述的正极极片采用铝箔，其厚度在10μm-50μm。
本发明所述的负极极片采用铜箔，其厚度在10μm-50μm。
本发明所述的正极活性材料为LiCoO2、LiNixCo1-xO2、LiMn2O4或LiFePO4，以及其它锂离子电池正极材料。
本发明所述的负极活性材料为石墨或Li4Ti5O12，以及其它锂离子电池负极材料。
本发明的优点是由于电芯不是采用铝塑膜封装，而是采用正、负极极片直接热封，可以大大减小电池的整体厚度，提高活性材料的用量，在同等规格的超薄电池中具有更高的容量。电池整体结构简单，易于装配。电池采用固态电解质膜为隔膜，避免使用液态电解液，提高了电池的安全性。
附图说明
图1 超薄锂离子二次电池结构示意图。
图2 超薄锂离子二次电池外正面观示意图。
图3超薄锂离子二次电池外侧面观示意图。
图4 超薄锂离子二次电池正极片示意图。
图5 超薄锂离子二次电池负极片示意图。
图6 超薄锂离子二次电池改性聚丙烯膜示意图。
其中，1为正极极片、2为正极活性材料、3为负极极片、4为负极活性材料、5为环形改性聚丙烯膜、6为固态电解质膜，7为绝缘材料。
具体实施方式
本发明将结合附图作进一步说明。
实施例1。
正极极片1由厚度为30μm的铝箔构成，长、宽分别为25mm和35mm。正极极片的中心涂有厚度为100μm，含质量比85%的 LiCoO2正极活性材料，四周留有5mm宽的空白。负极极片3由厚度30μm的铜箔构成，长宽与正极极片一致。负极极片的中心涂有厚度100μm负极活性材料石墨并在四周留有5mm宽的空白。环形改性聚丙烯膜的厚度为50μm，其作用是通过热封将正极片1和负极片3贴合并密封。固态电解质膜6锂磷氧氮化合物LiPON，厚度2μm。上述模块依次按图1所示顺序叠合后热封。电池的正、负极耳分别由正、负极集流体向外延伸形成，如图4和图5所示。极耳的长度和宽度可视具体应用环境而定，其典型值为长3-5mm，宽2-3mm。为防止电池在应用过程中与其它电子元器件接触发生短路，在电池的外表面贴合一层厚度为10μm的绝缘材料。电池的整体厚度不大于300μm，并3.0-4.2V电压窗口间能提供25mAh的连续容量。
实施例2。
正极极片1由厚度为40μm的铝箔构成，长、宽分别为25mm和35mm。正极极片的中心涂有厚度为100μm，含质量比90%的LiFePO4正极活性材料，并在四周留有5mm宽的空白。负极极片3由厚度30μm的铜箔构成，长宽与正极极片一致。负极极片的中心涂有厚度80μm的负极活性材料石墨并在四周留有5mm宽的空白。环形改性聚丙烯膜的厚度为50μm。固态电解质膜6锂磷氧氮化合物LiPON，厚度2μm。上述模块依次按图1所示顺序叠合后热封。电池的正、负极耳分别由正、负极集流体向外延伸形成，如图4和图5所示。极耳的长度和宽度分别为5mm、3mm。在电池的外表面贴合一层厚度为10μm的绝缘材料，并可在其外表面打印说明文字。电池的整体厚度不大于300μm，可以在2.5-4.0V电压窗口间提供15mAh的连续容量。
实施例3。
正极极片1由厚度为40μm的铝箔构成，长、宽分别为25mm和35mm。正极极片的中心涂有厚度100μm，含质量比80%的LiMn2O4正极活性材料，四周留有5mm宽的空白。负极极片3由厚度30μm的铜箔构成，长宽与正极极片一致。负极极片的中心涂有厚度100μm负极活性材料石墨并在四周留有5mm宽的空白。环形改性聚丙烯膜的厚度为50μm。固态电解质膜6锂磷氧氮化合物LiPON的厚度为2μm。上述模块依次按图1所示顺序叠合后热封。电池的正、负极耳分别由正、负极集流体向外延伸形成，如图4和图5所示。在电池的外表面贴合一层厚度为10μm的绝缘材料。电池的整体厚度不大于大于300μm，可以在3.0-4.3V电压窗口间提供12mAh的连续容量。

Claims (3)

1.一种超薄锂离子二次电池，其特征是包括正极极片（1）、正极活性材料（2）、固态电解质膜（6）、负极极片（3）、负极活性材料（4）、环形改性聚丙烯膜（5）以及绝缘材料（7）；正极极片（1）单面涂覆正极活性材料（2），负极极片（3）单面涂覆负极活性材料（4），且在正、负极片四周留有1-5mm宽的空白；将正极极片（1）、固态电解质膜（6）、环形改性聚丙烯膜（5）和负极极片（3）依次叠合后真空热封构成一个单体电池，电池外表面包裹或涂覆一层绝缘材料（7）；
所述的正极活性材料为LiCoO2、LiNixCo1-xO2、LiMn2O4或LiFePO4；
所述的负极活性材料为石墨或Li4Ti5O12。
2.根据权利要求1所述的超薄锂离子二次电池，其特征是所述的正极极片采用铝箔，其厚度在10μm-50μm。
3.根据权利要求1所述的超薄锂离子二次电池，其特征是所述的负极极片采用铜箔，其厚度在10μm-50μm。
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