CN106684291A - 一种锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池及其制备方法，其中锂离子电池包括正极极片、负极极片、以及设置在正极极片和负极极片之间的隔离膜；隔离膜包括基膜和补锂层，补锂层涂覆在基膜面向正极极片的一面。本发明的锂离子电池利用隔离膜实现正极补锂，减少第一次充电后的容量下降。

Description

一种锂离子电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池领域，特别涉及一种锂离子电池及其制备方法。
背景技术
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命及环境友好性等优点，因此被广泛的应用在移动设备或电动工具中。锂离子电池在制备时，需要经过化成工序，即第一次充电，在此过程中，负极会形成SEI膜(Solid Electrolyte Interface，固体电解质界面膜)，该膜的形成需要消耗一定量的锂离子，因此在第一次充电后，锂离子电池的容量会有所下降。
对此，需要对锂离子电池进行补锂，然而现有的补锂技术中，负极补锂技术容易导致石墨剥离问题，而正极补锂技术容易导致电池电子导电性降低问题。
发明内容
本发明提出一种锂离子电池及其制备方法，以解决现有的补锂技术导致的石墨剥离或电池电子导电性降低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种锂离子电池，其包括正极极片、负极极片、以及设置在正极极片和负极极片之间的隔离膜；隔离膜包括基膜和补锂层，补锂层涂覆在基膜面向正极极片的一面。
其中，补锂层包括锂化合物和粘结剂，其中锂化合物的质量百分比为70％～99％，粘结剂的质量百分比为1％～30％。
其中，锂化合物为叠氮锂、方酸类锂盐、草酸锂和酰肼类锂盐中的一种或多种。
其中，补锂层厚度小于等于4μm。
其中，基膜为聚烯烃类隔膜。
为解决上述技术问题，本发明还提出一种锂离子电池的制备方法，其包括：将正极极片、隔离膜和负极极片依次层叠设置作为裸电芯，其中隔离膜的补锂层面向正极极片；通过封装、注液、化成工艺，将裸电芯制备成锂离子电池。
其中，制备方法进一步包括：将锂化合物和粘结剂混合得到补锂浆料，其中锂化合物的质量百分比为70％～99％，粘结剂的质量百分比为1％～30％；将补锂浆料涂覆在基膜上，以在基膜上形成补锂层；对涂覆有补锂浆料的基膜进行干燥，得到隔离膜。
其中，锂化合物为叠氮锂、方酸类锂盐、草酸锂和酰肼类锂盐中的一种或多种。
其中，将补锂浆料涂覆在基膜上的步骤包括：将补锂浆料涂覆在基膜上，涂覆厚度小于等于4μm。
其中，将补锂浆料涂覆在基膜上的步骤包括：将补锂浆料涂覆在聚烯烃类隔膜上。
本发明锂离子电池包括正极极片、负极极片、以及设置在正极极片和负极极片之间的隔离膜；隔离膜包括基膜和补锂层，补锂层涂覆在基膜面向正极极片的一面。补锂层面向正极极片设置，起到正极补锂的作用，在锂离子电池进行化成时，能够释放锂离子，锂离子在电场的作用下迁移到负极，参与形成SEI膜，从而起到补锂的作用，并减少锂离子电池第一次充电后的容量下降。
附图说明
图1是本发明锂离子电池一实施方式的结构示意图；
图2是本发明锂离子电池的制备方法一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明锂离子电池及其制备方法作出进一步详细描述。
锂离子电池通过锂离子在正极和负极之间来回穿梭，实现充放电，因此锂离子电池的容量即充放电能力取决于锂离子的数量。锂离子电池在制备过程中，需要经过化成工艺，即进行首次充电，以在负极形成稳定的SEI膜。SEI膜用于保护负极的石墨材料，起到通离子、阻电子的作用。其由电解液还原形成，且形成时需要消耗正极活性物质中的锂离子。因此锂离子电池在首次充电后锂离子数量会有所降低，电池容量会出现不可逆的减少。
为了提高锂离子电池的能量密度，本发明中利用隔离膜为锂离子电池补锂，使得正极活性物质中的锂尽可能少的消耗在SEI膜的形成上。具体请参阅图1，图1是本发明锂离子电池一实施方式的结构示意图。本实施方式锂离子电池100包括正极极片11、负极极片12和隔离膜13。
其中，隔离膜13设置在正极极片11和负极极片12之间，起到正极和负极之间的隔离绝缘作用。且隔离膜13包括基膜131和补锂层132，基膜131为聚烯烃类隔膜，例如聚乙烯、聚丙烯、以及两者的复合膜等。
补锂层132则包括锂化合物和粘结剂，用于实现锂离子电池100的补锂。其中粘结剂使得锂化合物能够涂覆粘结在基膜131上，锂化合物能够分解产生锂离子。在补锂层132中锂化合物的质量百分比为70％～99％，粘结剂的质量百分比为1％～30％。锂化合物为叠氮锂、方酸类锂盐、草酸锂和酰肼类锂盐中的一种或多种。
补锂层132涂覆在基膜131面向正极极片11的一面，实现正极补锂。在锂离子电池100进行化成工艺时，控制正极电压升高，且将其升高到锂化合物的分解电压，使锂化合物发生分解，释放出锂离子和气体，锂离子在电场的作用下迁移到负极，参与负极SEI膜的形成，从而起到补锂的作用。
根据不同的补锂需求，可设置不同厚度的补锂层，本实施方式中同时考虑到补锂需求和电池轻薄化，将补锂层厚度限定为小于等于4μm。
本实施方式中补锂层132面向正极极片11设置，因此其分解产生的锂离子首先是存在于正极，然后在电场的作用下迁移到负极，形成SEI膜。若直接在负极产生锂离子，则会导致负极的石墨结构中嵌入大量锂离子，造成石墨剥离的问题。
并且本实施方式中的补锂层132设置在隔离膜13上，其中锂化合物分解产生的气体对于正极上活性材料的结构不会造成影响，因此也保证了正极活性材料的导电性。所产生的气体，在化成工艺后可排气去除。
对于本发明的锂离子电池，其制备方法可参阅图2，图2是本发明锂离子电池的制备方法一实施方式的流程示意图。本实施方式制备方法中首先制备具有补锂层的隔离膜，然后将隔离膜、正极极片、负极极片等制备成锂离子电池。其中，隔离膜也可由采购获得，并不一定需要自己制备。制备方法包括以下步骤。
S11：将锂化合物和粘结剂混合得到补锂浆料。
本步骤S11所得到的补锂浆料中锂化合物的质量百分比为70％～99％，粘结剂的质量百分比为1％～30％。其中，锂化合物为叠氮锂、方酸类锂盐、草酸锂和酰肼类锂盐中的一种或多种。
具体在制造生产中，执行本步骤S11时，是将锂化合物和粘结剂加入到溶剂中，搅拌均匀以得到补锂浆料。
S12：将补锂浆料涂覆在基膜上。
将步骤S11中得到的补锂浆料涂覆在基膜上，形成补锂层。本实施方式中涂覆厚度小于等于4μm，本步骤S12中的涂覆厚度可根据补锂需求进行选择。本实施方式中采用的基膜为聚烯烃类隔膜，例如聚乙烯、聚丙烯、以及两者的复合膜等。
S13：对涂覆有补锂浆料的基膜进行干燥。
在本步骤S13中进行干燥工艺后，即获得具有补锂层的隔离膜。
S14：将正极极片、隔离膜和负极极片依次层叠设置作为裸电芯。
本步骤S14可为卷绕工艺也可为叠片工艺，根据所要制备的锂离子电池的类型所决定。无论采用哪种工艺，其中正极极片、隔离膜、负极极片均层叠设置，并且隔离膜中的补锂层朝向正极极片。
S15：通过封装、注液、化成工艺，将裸电芯制备成锂离子电池。
在得到裸电芯后，继续锂离子电池制备的常规工艺，主要包括封装、注液、化成等，以将裸电芯制备成锂离子电池。需要说明，在本实施方式化成工艺中，需要控制化成电位高于补锂层中锂化合物的分解电位。
本实施方式的制备工艺并未增加锂离子电池制备的复杂度，且得到的锂离子电池在首次充电时，其中隔离膜中的补锂层能够分解锂离子，参与形成SEI膜，起到补锂的作用，从而减少锂离子电池在首次充电后的容量下降。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极极片、负极极片、以及设置在所述正极极片和所述负极极片之间的隔离膜；所述隔离膜包括基膜和补锂层，所述补锂层涂覆在所述基膜面向所述正极极片的一面。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述补锂层包括锂化合物和粘结剂，其中所述锂化合物的质量百分比为70％～99％，所述粘结剂的质量百分比为1％～30％。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂化合物为叠氮锂、方酸类锂盐、草酸锂和酰肼类锂盐中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述补锂层厚度小于等于4μm。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述基膜为聚烯烃类隔膜。
6.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将正极极片、隔离膜和负极极片依次层叠设置作为裸电芯，其中所述隔离膜的补锂层面向所述正极极片；
通过封装、注液、化成工艺，将所述裸电芯制备成锂离子电池。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法进一步包括：
将锂化合物和粘结剂混合得到补锂浆料，其中所述锂化合物的质量百分比为70％～99％，所述粘结剂的质量百分比为1％～30％；
将所述补锂浆料涂覆在基膜上，以在所述基膜上形成补锂层；
对涂覆有补锂浆料的基膜进行干燥，得到所述隔离膜。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述锂化合物为叠氮锂、方酸类锂盐、草酸锂和酰肼类锂盐中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述将所述补锂浆料涂覆在基膜上的步骤包括：
将所述补锂浆料涂覆在基膜上，涂覆厚度小于等于4μm。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述将所述补锂浆料涂覆在基膜上的步骤包括：
将所述补锂浆料涂覆在聚烯烃类隔膜上。
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