CN104638213A - 一种超薄二次电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超薄二次电池及其制备方法，属电化学领域。本发明所设计的超薄二次电池的厚度为0.3-1.0mm；其包括隔膜、正极膜片、负极膜片；所述正极膜片、负极膜片分别附着在隔膜的两侧，并与隔膜直接接触；所述隔膜由基材和导电层)组成；所述导电层位于基材的一侧，且导电层与正极膜片直接接触。其制备方法为：先按设定尺寸，将正极浆料、负极浆料分别涂覆于隔膜的正反面上，烘干，辊压，得到带有正极膜片和负极膜片的隔膜；然后经压制，使正极集流体、负极集流体分别与正极膜片、负极膜片紧密接触。最后采用包装膜按设计的尺寸，进行包装，并依次经真空脱水、注入电解液、密封，经活化，整形、二次封装、分容得到超薄二次电池。
Description
技术领域
本发明涉及一种超薄二次电池及其制备方法，属电化学领域。
背景技术
锂离子二次电池作为一种绿色环保电池，具有工作电压高、比能量高和循环寿命长等优点，近年来得到了迅速发展，随着智能银行卡、身份证识别卡、电子纸、智能交通管理卡快速发展，应用范围也在不断扩大，需要储存的信息越来越多、安全性要求越来越高、传统的磁卡已经不能满足以上需求。随着智能银行卡、身份证识别卡、电子纸、智能交通管理卡快速发展，应用范围也在不断扩大，对电池的需求和要求也越来越高、特别是对电池的厚度和安全性能提出了更高的要求。
目前商业化的超薄锂离子电池主要为常规叠片结构设计，将正负极浆料分别涂覆在正负极集流体上，将隔膜间隔在正负极片之间进行叠片组装成电芯，使用铝塑膜作为包装膜，经注液、一次封装、化成、整形、二次封装、分容等工序制成超薄电池。当电池厚度≤0.5mm时，只能在基体的一侧涂覆活性物质，导致极片打卷、不易对辊、并且极易导致活性物质容易从集流体上脱落，造成叠片工序操作困难，产品优率低等问题。
发明内容
本发明针对现有超薄二次电池存在的不足之处，提供一种超薄二次电池及其制备方法；解决了现有超薄电池存在的难以薄化、制程过程中极片易打卷、不易对辊、产品优率低等问题。
本发明一种超薄二次电池，包括隔膜(1)、正极膜片(2)、负极膜片(3)；所述正极膜片(2)、负极膜片(3)分别附着在隔膜(1)的两侧，并与隔膜(1)直接接触。所述隔膜(1)由基材(7)和导电层(8)组成；所述导电层(8)位于基材(7)的一侧，且导电层(8)与正极膜片(2)直接接触。
本发明一种超薄二次电池，所述正极膜片(2)由正极活性物质、粘结剂、导电剂组成。
本发明一种超薄二次电池，所述正极活性物质选自锂的过渡金属氧化物LiCoO2、LiNiO2、LiVPO4、LiMnO2、Li2MnO4、LiFePO4、LiCo1-(x+y)NixMnyO2、LiNixMn1-xO2、LiCoxNi1-xO2中的至少一种；其中，x＜1、y＜1、x+y＜1；所述导电剂选自导电石墨，碳纳米管，石墨烯，碳纤维中的至少一种。
本发明一种超薄二次电池，所述负极膜片(3)由负极活性物质、粘结剂、导电剂组成。
本发明一种超薄二次电池，所述负极活性物质选自石墨；所述导电剂选自导电石墨，碳纳米管，石墨烯，碳纤维中的至少一种。
本发明一种超薄二次电池，所述隔膜(1)由基材(7)和导电层(8)组成。
本发明一种超薄二次电池，
所述隔膜(1)的厚度为6-60μm，优选为6-30μm，进一步优选为8-30μm。
所述正极膜片(2)的厚度为30-300μm，优选为40-200μm，进一步优选为40-180μm。
所述负极膜片(3)的厚度为40-400μm，优选为50-300μm，进一步优选为50-260μm。
本发明一种超薄二次电池，所述基材(7)选自聚丙烯(PP)膜、聚乙烯(PE)膜、聚丙烯和聚乙烯复合膜中的一种。
本发明一种超薄二次电池，所述导电层(8)的材质选自导电石墨、导电碳黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的至少一种。
本发明一种超薄二次电池，所述导电层(8)的厚度为1-10μm。
本发明一种超薄二次电池，还包括正极集流体(5a)、负极集流体(5b)、包装膜(6)、电解液。所述正极集流体(5a)由带有导电层(9a)的多孔网状金属(4a)和带有极耳胶(11)的极耳(10)组成；所述多孔网状金属(4a)的材质为铝(也可称为多孔网状铝质金属(4a))；所述负极集流体(5b)由带有导电层(9b)的多孔网状金属(4b)和带有极耳胶(11)的极耳(10)组成；所述多孔网状金属(4b)的材质选自铜、镍中的一种。
本发明一种超薄二次电池，所述正极集流体(5a)中的导电层(9a)均匀涂覆在多孔网状金属(4a)上。
本发明一种超薄二次电池，所述导电层(9a)与正极膜片(2)直接接触。
本发明一种超薄二次电池，所述负极集流体(5b)中的导电层(9b)均匀涂覆在多孔网状金属(4b)上。
本发明一种超薄二次电池，所述导电层(9b)与负极膜片(3)直接接触。
本发明一种超薄二次电池，所述导电层(9a)、导电层(9b)的涂覆厚度均为1-10μm。
本发明一种超薄二次电池，所述包装膜(6)为铝塑复合膜。
本发明一种超薄二次电池，所述包装膜(6)将正极集流体(5a)、负极集流体(5b)、电解液、隔膜(1)、正极膜片(2)、负极膜片(3)封闭，得到所述超薄二次电池。
本发明一种超薄二次电池，本发明正极膜片(2)正对负极膜片(3)，且形状相似。为了保证良好的成品性能，一般正极膜片的尺寸略小于负极膜片的尺寸；同时隔膜的形状与正极膜片(2)、负极膜片(3)的形状相似，但其尺寸略大于负极膜片的尺寸。所述负极膜片(3)的边缘到隔膜(1)边缘的最小距离为0.2.0mm。
本发明一种超薄二次电池，所述超薄二次电池的厚度为0.3-2.0mm，优选为0.3-1.0mm。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，包括下述步骤：
步骤一
按设定尺寸，在将正极浆料、负极浆料分别涂覆于隔膜(1)的正反面上，烘干，辊压，得到带有正极膜片(2)和负极膜片(3)的隔膜(1)；所述隔膜(1)由基材(7)和导电层(8)组成；
步骤二
将正极集流体(5a)贴在正极膜片(2)上，将负极集流体(5b)贴在负极膜片(3)上，经压制使正极集流体(5a)与正极膜片(2)紧密接触，也使负极集流体(5b)与负极膜片(3)紧密接触；然后采用包装膜(6)按设计的尺寸，进行包装，得到预留开口的软包二次电池；
步骤三
对步骤二所得预留开口的软包二次电池，进行真空脱水、注入电解液、将预留的开口密封，经活化，整形、二次封装、分容工序得到超薄二次电池。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，步骤一中，所述正极浆料由正极活性物质、粘结剂、导电剂组成。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，所述正极活性物质选自锂的过渡金属氧化物LiCoO2、LiNiO2、LiVPO4、LiMnO2、Li2MnO4、LiFePO4、LiCo1-(x+y)NixMnyO2、LiNixMn1-xO2、LiCoxNi1-xO2中的至少一种；其中，x＜1、y＜1、x+y＜1；所述导电剂选自导电石墨，碳纳米管，石墨烯，碳纤维中的至少一种。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，步骤一中，所述负极膜片(3)由负极活性物质、粘结剂、导电剂组成。所述负极活性物质为石墨；所述导电剂选自导电石墨，碳纳米管，石墨烯，碳纤维中的至少一种。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，步骤一中，
所述隔膜(1)的厚度为6-60μm，优选为6-30μm，进一步优选为8-30μm。
所述正极膜片(2)的厚度为30-300μm，优选为40-200μm，进一步优选为40-180μm。
所述负极膜片(3)的厚度为40-400μm，优选为50-300μm，进一步优选为50-270μm。
所述导电层(8)位于基材(7)的一侧；且厚度为1-10μm；涂刷时，将正极正极浆料涂刷在导电层(8)上，经烘干，辊压后，所得正极膜片(2)的一面与导电层(8)直接接触。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，所述基材(7)选自聚丙烯(PP)膜、聚乙烯(PE)膜、聚丙烯和聚乙烯复合膜中的一种。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，所述导电层(8)的材质选自导电石墨、导电碳黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的至少一种。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，步骤二中，所述正极集流体(5a)由带有导电层(9a)的多孔网状金属(4a)和带有极耳胶(11)的极耳(10)组成；所述多孔网状金属(4a)的材质为铝。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，步骤二中，所述负极集流体(5b)由带有导电层(9b)的多孔网状金属(4b)和带有极耳胶(11)的极耳(10)组成；所述多孔网状金属(4b)的材质选自铜、镍中的一种。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，所述正极集流体(5a)中的导电层(9a)均匀涂覆在多孔网状金属(4a)上。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，所述导电层(9a)与正极膜片(2)直接接触。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，所述负极集流体(5b)中的导电层(9b)均匀涂覆在多孔网状金属(4b)上。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，所述导电层(9b)与负极膜片(3)直接接触。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，所述导电层(9a)、导电层(9b)的涂覆厚度均为1-10μm。本发明一种超薄二次电池的制备方法，步骤二中，所述包装膜(6)为铝塑复合膜。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，所述包装膜(6)将正极集流体(5a)、负极集流体(5b)、电解液、隔膜(1)、正极膜片(2)、负极膜片(3)封闭，得到所述超薄二次电池。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，所制备的正极膜片(2)正对负极膜片(3)，且形状相似。为了保证良好的成品性能，一般正极膜片的尺寸略小于负极膜片的尺寸；同时隔膜的形状与正极膜片(2)、负极膜片(3)的形状相似，但其尺寸略大于负极膜片的尺寸。所述负极膜片(3)的边缘到隔膜(1)边缘的最小距离为0.20mm。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，对步骤二所得预留开口的软包二次电池，进行真空脱水、注入电解液、将预留的开口密封，经活化，整形、二次封装、分容工序得到超薄二次电池。所述活化的条件为：先用0.01C～0.1C(C为电池的标称容量)的电流充电30～200min，再用0.05C～0.2C的电流充电60～300min。整形可使电池更加平整；整形后，将电池产生的少量气体抽出并在真空环境下完成二次封装；最后使用0.1～0.5C的电流测试电池容量，完成电池制作。
本发明一种超薄二次电池的制备方法，所述制备的超薄二次电池成品的厚度为0.3-2.0mm，优选为0.3-1.0mm。
在本发明中C为电池的标称容量。
与现有技术比较，本发明具有以下优点：
(1)本发明由于采用了分别附着在隔膜(1)的两侧正极膜片(2)、负极膜片(3)这一结构，使得隔膜(1)、正极膜片(2)、负极膜片(3)在构成了一个整体，这有效的缩短了正极膜片(2)与负极膜片(3)之间的间距，这为制备超薄二次电池提供必要条件。由于正极膜片(2)与负极膜片(3)的制备是采用涂覆方式制备的，其形状、厚度可以根据实际需求进行很好的控制。
(2)在隔膜上涂覆导电剂可以有效的改善电池的导电性和电化学性能。
(3)在涂覆后的隔膜上涂覆正负极活性物质，颠覆以往的将活性物质涂覆与基体上的工艺，通过将活性物质涂覆于隔膜上、再辊压使的正负极活性材料接触更紧密、极化更小、倍率更好、循环得到有效提升；将活性物质涂覆于隔膜上有效避免了叠片电池因为厚度问题；将正负极片通过涂覆方式直接涂覆在隔膜上并制作成单面，这有效的避免了极片打卷、错位、掉粉等问题。
(4)将涂有导电胶网状集流体(与活性物质接触部分)压至极片上，这样避免了传统焊接方式造成的接触内阻大，同时网状极耳与正负极膜片的接触更好，可以降低集流体与膜片之间的接触电阻，同时可以有效的提升质量比能量，降低电池的厚度。
(5)采用铝塑膜作为包装膜可有效地降低包装膜的厚度和重量，极大的提升电池的能量密度。
因此，采用本发明的上述技术，可以有效改善超薄电池的硬度和安全性，显著改善电池的循环寿命和快速充放电性能，极大的提升了超薄电池的加工性能和能量密度。
附图说明：
附图1本发明所设计的带有正极膜片、负极膜片的隔膜结构示意图；
附图2本发明所设计的正极集流体结构示意图；
附图3本发明所设计的负极集流体结构示意图；
附图4为复合集流体后的膜片示意图；
附图5为组装后的电池外观示意图；
附图6：为实施例1所制备成品利用0.5C的电流放电，所得放电曲线图；
附图7：为实施例1所制备成品在0.5C电流循环300次的容量保持率曲线；
附图8：为实施例2所制备成品利用0.5C的电流放电，所得放电曲线图；
附图9：为实施例2所制备成品在0.5C电流循环300次的容量保持率曲线；
附图10为实施例3所制备成品利用0.5C的电流放电，所得放电曲线图；
附图11为实施例2所制备成品在0.5C电流循环300次的容量保持率曲线。
图1中，1为隔膜、2为正极膜片、3为负极膜片、7为基材、8为导电层；从图1中可以看出，隔膜1由基材7和导电层8组成，且正极膜片2、负极膜片3分别位于隔膜的两侧，且与隔膜直接接触。
图2中，4a为正极集流体上所带的导电胶、5a为正极集流体、9a为正极所用网状金属、10为极耳、11为极耳胶；
图3中，4b为负极集流体上所带的导电胶、5b为负极集流体、9b为负极所用网状金属、10为极耳、11为极耳胶。
图4中，1为隔膜、2为正极膜片、9a为正极所用的网状金属、11为极耳胶、12为正极、13为负极；从图4中可以看出正极膜片2与隔膜1直接接触，结合图2可以看出，涂覆在9a上的导电胶直接与正极膜片2接触。图4中，在隔膜1的另一侧，还设有与正对于正极膜片的负极膜片。在实际应用过程中涂覆在9b上的导电胶直接与负极膜片2接触。
图5中，6为包装膜、11为极耳胶、12为正极、13为负极，从图6中可以看出，经包装膜6包裹、封装后，得到超薄电池。
从图6中可以看出在室温下，实施例1所制备的电芯利用0.5C(30mA)的电流放电情况。
从图7中可以看出实施例1所制备的电芯，在室温下以0.5C电流循环300次后，其容量保持率大于97.5％。
从图8中可以看出实施例2所制备的电芯利用0.5C(30mA)的电流放电情况。
从图9中可以看出实施例2所制备的电芯，在室温下以0.5C电流循环300次后，其容量保持率大于96％。
从图10中可以看出实施例3所制备的电芯利用0.5C(30mA)的电流放电情况。
从图11中可以看出实施例3所制备的电芯，在室温下以0.5C电流循环300次后，其容量保持率大于97.5％。。
具体实施方式
在本发明中C为所制备电池的标称容量。
实施例1：
导电层浆料制备：将Super-P和PVDF按照质量比90：10的比例溶于NMP(N,N-二甲基吡咯烷酮)中，形成稳定的导电层浆料。
隔膜的制备：以PP作为基材(7)，在基材的一面涂覆已制备好的导电层浆料，并经过烘箱烘干制得功能型隔膜，烘干后的导电层厚度为10μm，为表述方便将涂覆有功能型涂层的一侧表示为A面(即带有导电层(8)的一面为A面)，另一面为B面。
正极膜片的制备：将LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(镍钴锰酸锂)、Super-P(导电碳黑)、PVDF(聚偏氟乙烯)按质量比94：2：4与NMP(N,N-二甲基吡咯烷酮)混合且搅拌均匀得到正极极片涂布的浆料，浆料固含量为75％。然后将浆料均匀涂布在已制备好的功能型隔膜A面，每小片料区的尺寸为40mm*30mm(长*宽)，经烘箱烘干，制得正极膜片。
负极膜片的制备：将石墨材料、Super-P、CMC(羧甲基纤维素纳，是一种水基粘结剂)、SBR(Styrene Butadiene Rubber一种橡胶)按照比例为94：2：1：3与去离子水混合搅拌均匀得到负极涂布浆料，浆料固含量为46％。然后将浆料均匀涂布在已涂覆好正极的功能型隔膜B面，每小片料区的尺寸为41mm*32mm(长*宽)，涂布时保证负极膜片区大于正极膜片区，经过烘箱烘干后，得到负极膜片，备用。
将两侧分别涂有正负极材料的隔膜经冷压、切割成所需要大小的尺寸；得到一体化的带有正极膜片(2)和负极膜片(3)的隔膜(1)；本实施例中隔膜(1)厚度为25μm。经冷压，切割后，正极膜片(2)的厚度为178μm，负极膜片(3)的厚度为267μm。
取按设计尺寸加工的铝网，所述铝网上带有做极耳用的C部分，和用来涂覆导电胶的D部分，往铝网的D部分上涂覆导电胶；往C部分的中部涂覆极耳胶；得到正极集流体(5a)；然后将(5a)上涂覆有导电胶的部分与正极膜片上端对齐，并保证极耳能伸出膜片；
取按设计尺寸加工的铜网，所述铜网上带有做极耳用的E部分，和用来涂覆导电胶的F部分，往铜网的E部分上涂覆导电胶；往F部分的中部涂覆极耳胶；得到负极集流体(5b)；然后将(5b)上涂覆有导电胶的部分与负极膜片的上端对齐，并保证极耳能伸出膜片；
接着通过热压的将正负极集流体分别压到正负极膜片上。
然后，使用铝塑膜将制备好的极片进行预留预留开口的封装；
封装完成后，经过烘烤除水、在露点小于-40℃的环境中注入电解液，将预留的开口密封，经活化，整形、二次封装、分容工序得到超薄二次电池。所述活化的条件为：先用0.01C的电流充电200min，再用0.2C的电流充电60min；整形可使电池更加平整；整形后，将电池产生的少量气体抽出并在真空环境下完成二次封装；然后使用0.1C电流对电池进行分容后制作成093544PL(厚度0.9mm，宽度35mm，长度44mm)型超薄锂离子电池，电芯标称容量为60mAh。
将实施例1的电芯在室温下利用0.5C(30mA)的电流放电，放电曲线如图6所示。在室温下以0.5C电流循环300次的容量保持率如图7。
实施例2：
导电层浆料制备：将碳纳米管和PVDF按照质量比90：10的比例溶于NMP(N,N-二甲基吡咯烷酮)中，形成稳定的导电层浆料。
隔膜的制备：以无纺布作为基材(7)，在基材的一面涂覆已制备好的导电层浆料，并经过烘箱烘干制得功能型隔膜，烘干后的导电层厚度为10μm，为表述方便将涂覆有功能型涂层的一侧表示为A面(即带有导电层(8)的一面为A面)，另一面为B面。
正极膜片的制备：将LiCoO2(钴酸锂)、CNT(碳纳米管)、PVDF(聚偏氟乙烯)按照质量比98：1：1与NMP(N,N-二甲基吡咯烷酮)混合，且搅拌均匀得到正极极片涂布的浆料，浆料粘度为72％。然后将浆料均匀涂布在已制备好的功能型隔膜A面，每小片料区的尺寸为20mm*31mm(长*宽)，经烘箱烘干，制得正极膜片。
负极膜片的制备：将石墨材料、Super-P、CMC(羧甲基纤维素纳，是一种水基粘结剂)、SBR(Styrene Butadiene Rubber一种橡胶)按照质量比94：2：1：3与去离子水混合，且搅拌均匀得到负极涂布浆料，浆料粘度为42％。搅拌过程中通过调节去离子水量来调节粘度。然后将浆料均匀涂布在已涂覆好正极的功能型隔膜B面，每小片料区的尺寸为22mm*32mm(长*宽)，涂布时保证负极膜片区大于正极膜片区，经过烘箱烘干后，得到负极膜片，备用。
将两侧分别涂有正负极材料的隔膜经冷压、切割成所需要大小的尺寸；得到一体化的带有正极膜片(2)和负极膜片(3)的隔膜(1)；本实施例中隔膜(1)厚度为10μm。经冷压，切割后，正极膜片(2)的厚度为32μm，负极膜片(3)的厚度为44μm。
取按设计尺寸加工的铝网，所述铝网上带有做极耳用的C部分，和用来涂覆导电胶的D部分，往铝网的D部分上涂覆导电胶；往C部分的中部涂覆极耳胶；得到正极集流体(5a)；然后将(5a)上涂覆有导电胶的部分与正极膜片上端对齐，并保证极耳能伸出膜片；
取按设计尺寸加工的铜网，所述铜网上带有做极耳用的E部分，和用来涂覆导电胶的F部分，往铜网的E部分上涂覆导电胶；往F部分的中部涂覆极耳胶；得到负极集流体(5b)；然后将(5b)上涂覆有导电胶的部分与负极膜片的上端对齐，并保证极耳能伸出膜片；
接着通过热压的将正负极集流体分别压到正负极膜片上。
然后，使用铝塑膜将制备好的极片进行预留预留开口的封装；
封装完成后，经过烘烤除水、在露点小于-40℃的环境中注入电解液，将预留的开口密封，经活化，整形、二次封装、分容工序得到超薄二次电池。所述活化的条件为：先用0.06C的电流充电120min，再用0.1C的电流充电270min；整形可使电池更加平整；整形后，将电池产生的少量气体抽出并在真空环境下完成二次封装；然后使用0.1C电流对电池进行分容后制作成032537PL(厚度0.3mm，宽度25mm，长度37mm)型超薄锂离子电池，电芯标称容量为20mAh。
将实施例2的电芯在室温下利用0.5C(10mA)的电流放电，放电曲线如图8所示。在室温下以0.5C电流循环300次的容量保持率如图9。
实施例3：
导电层浆料制备：将碳纳米管和PVDF按照质量比90：10的比例溶于NMP(N,N-二甲基吡咯烷酮)中，形成稳定的导电层浆料。
隔膜的制备：以PE作为基材(7)，在基材的一面涂覆已制备好的导电层浆料，并经过烘箱烘干制得功能型隔膜，烘干后的导电层厚度为10μm，为表述方便将涂覆有功能型涂层的一侧表示为A面(即带有导电层(8)的一面为A面)，另一面为B面。
正极膜片的制备：将LiFePO4(磷酸铁锂)、Super-P(导电碳黑)、PVDF(聚偏氟乙烯)按照质量比91：3：6与NMP(N,N-二甲基吡咯烷酮)混合，且搅拌均匀得到正极极片涂布的浆料，浆料固含量为45％。然后将浆料均匀涂布在已制备好的功能型隔膜A面，每小片料区的尺寸为92mm*145mm(长*宽)，经烘箱烘干，制得正极膜片。
负极膜片的制备：将石墨材料、Super-P、CMC(羧甲基纤维素纳，是一种水基粘结剂)、SBR(Styrene Butadiene Rubber一种橡胶)按照质量比94：2：1：3与去离子水混合，且搅拌均匀得到负极涂布浆料浆料固含量为43％。然后将浆料均匀涂布在已涂覆好正极的功能型隔膜B面，每小片料区的尺寸为94mm*147mm(长*宽)，涂布时保证负极膜片区大于正极膜片区，经过烘箱烘干后，得到负极膜片，备用。
将两侧分别涂有正负极材料的隔膜经冷压、切割成所需要大小的尺寸；得到一体化的带有正极膜片(2)和负极膜片(3)的隔膜(1)；本实施例中隔膜(1)厚度为18μm。经冷压，切割后，正极膜片(2)的厚度为80μm，负极膜片(3)的厚度为100μm。
取按设计尺寸加工的铝网，所述铝网上带有做极耳用的C部分，和用来涂覆导电胶的D部分，往铝网的D部分上涂覆导电胶；往C部分的中部涂覆极耳胶；得到正极集流体(5a)；然后将(5a)上涂覆有导电胶的部分与正极膜片上端对齐，并保证极耳能伸出膜片；
取按设计尺寸加工的铜网，所述铜网上带有做极耳用的E部分，和用来涂覆导电胶的F部分，往铜网的E部分上涂覆导电胶；往F部分的中部涂覆极耳胶；得到负极集流体(5b)；然后将(5b)上涂覆有导电胶的部分与负极膜片的上端对齐，并保证极耳能伸出膜片；
接着通过热压的将正负极集流体分别压到正负极膜片上。
然后，使用铝塑膜将制备好的极片进行预留预留开口的封装；
封装完成后，经过烘烤除水、在露点小于-40℃的环境中注入电解液，将预留的开口密封，经活化，整形、二次封装、分容工序得到超薄二次电池。所述活化的条件为：先用0.1C的电流充电180min，再用0.2C的电流充电180min；整形可使电池更加平整；整形后，将电池产生的少量气体抽出并在真空环境下完成二次封装；然后使用0.5C电流对电池进行分容后制作成4597150PL(厚度0.45mm，宽度97mm，长度150mm)型超薄锂离子电池，电芯标称容量为200mAh。
将实施例3的电芯在室温下利用0.5C(100mA)的电流放电，放电曲线如图10所示。在室温下以0.5C电流循环300次的容量保持率如图11。
Claims (10)
1.一种超薄二次电池，其特征在于：包括隔膜(1)、正极膜片(2)、负极膜片(3)；所述正极膜片(2)、负极膜片(3)分别附着在隔膜(1)的两侧，并与隔膜(1)直接接触；所述隔膜(1)由基材(7)和导电层(8)组成；所述导电层(8)位于基材(7)的一侧，且导电层(8)与正极膜片(2)直接接触。
2.根据权利要求1所述的一种超薄二次电池，其特征在于：
所述隔膜(1)的厚度为6-60μm；
所述正极膜片(2)的厚度为30-300μm；
所述负极膜片(3)的厚度为40-400μm。
3.根据权利要求1所述的一种超薄二次电池，其特征在于：
所述基材(7)选自聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚丙烯和聚乙烯复合膜中的一种；
所述导电层(8)的材质选自导电石墨、导电碳黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的至少一种；且导电层(8)的厚度为1-10μm。
4.根据权利要求1所述的一种超薄二次电池，其特征在于：所述超薄二次电池，还包括正极集流体(5a)、负极集流体(5b)、包装膜(6)、电解液；
所述正极集流体(5a)由带有导电胶(9a)的多孔网状金属(4a)和带有极耳胶(11)的极耳(10)组成；所述多孔网状金属(4a)的材质为铝；
所述负极集流体(5b)由带有导电胶(9b)的多孔网状金属(4b)和带有极耳胶(11)的极耳(10)组成；所述多孔网状金属(4b)的材质选自铜、镍中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种超薄二次电池，其特征在于：
所述正极集流体(5a)中的导电层(9a)均匀分布在多孔网状金属(4a)上；且所述导电胶(9a)与正极膜片(2)直接接触；
所述负极集流体(5b)中的导电层(9b)均匀分布在多孔网状金属(4b)上；且所述导电胶(9b)与负极膜片(3)直接接触；
所述包装膜(6)为铝塑复合膜；
所述超薄二次电池的厚度为0.3-1.0mm。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述超薄二次电池的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一
按设定尺寸，将正极浆料、负极浆料分别涂覆于隔膜(1)的正反面上，烘干，辊压，得到带有正极膜片(2)和负极膜片(3)的隔膜(1)；所述隔膜(1)由基材(7)和导电层(8)组成；
步骤二
将正极集流体(5a)贴在正极膜片(2)上，将负极集流体(5b)贴在负极膜片(3)上，经压制使正极集流体(5a)与正极膜片(2)紧密接触，也使负极集流体(5b)与负极膜片(3)紧密接触；然后采用包装膜(6)按设计的尺寸，进行包装，得到预留开口的软包二次电池；
步骤三
对步骤二所得预留开口的软包二次电池，进行真空脱水、注入电解液、将预留的开口密封，经活化，整形、二次封装、分容工序得到超薄二次电池。
7.根据权利要求6所述的一种超薄二次电池的制备方法，其特征在于：
步骤一中，
所述隔膜(1)的厚度为6-60μm；
所述导电层(8)位于基材(7)的一侧；且厚度为1-10μm；涂刷时，将正极正极浆料涂刷在导电层(8)上，经烘干，辊压后，所得正极膜片(2)的一面与导电层(8)直接接触。
8.根据权利要求6所述的一种超薄二次电池的制备方法，其特征在于：
步骤二中，
所述正极集流体(5a)由带有导电胶(9a)的多孔网状金属(4a)和带有极耳胶(11)的极耳(10)组成；所述多孔网状金属(4a)的材质选自铝；
所述负极集流体(5b)由带有导电胶(9b)的多孔网状金属(4b)和带有极耳胶(11)的极耳(10)组成；所述多孔网状金属(4b)的材质选自铜、镍中的一种。
9.根据权利要求8所述的一种超薄二次电池的制备方法，其特征在于：
所述正极集流体(5a)中的导电胶(9a)均匀分布在多孔网状金属(4a)上；且所述导电胶(9a)与正极膜片(2)直接接触；
所述负极集流体(5b)中的导电胶(9b)均匀分布在多孔网状金属(4b)上；且所述导电胶(9b)与负极膜片(3)直接接触。
10.根据权利要求6所述的一种超薄二次电池的制备方法，其特征在于：
步骤三所述活化的条件为：先用0.01C～0.1C(C为电池的标称容量)的电流充电30～200min，再用0.05C～0.2C的电流充电60～300min。整形可使电池更加平整；整形后，将电池产生的少量气体抽出并在真空环境下完成二次封装；最后使用0.1～0.5C的电流测试电池容量，完成电池制作。
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Denomination of invention: An ultra-thin secondary battery and its preparation method Effective date of registration: 20230414 Granted publication date: 20170905 Pledgee: Zhuzhou branch of China Post Savings Bank Co.,Ltd. Pledgor: HUNAN GAOYUAN BATTERY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980038196 |