CN109546068A - 一种锂电池负极集流方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池负极和锂电池负极集流方法。所述锂电池负极包括极耳(1)、金属负极(2)；所述锂电池负极集流的步骤包括：将所述极耳(1)放置于所述金属负极(2)的一侧，其中所述极耳(1)被所述金属负极(2)包裹，使用压力机在一定压力下将所述极耳(1)被所述金属负极(2)包裹的部分压平，以得到所述负极。本发明的方法操作相对简单，成本较低，容易实现，在保证集流效果的前提下，可有效减少非活性物质在电池中的占比，从而有利于提高锂电池的能量密度，具有很大的工业和商业应用价值。

Description

一种锂电池负极集流方法
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，特别涉及一种锂电池负极及其集流方法。
背景技术
锂电池可分为锂金属电池和锂离子电池两类，本发明所涉及的锂电池是指锂金属电池。锂金属电池一般是使用二氧化锰、碘、氟化碳、硫或含硫复合材料等作为正极，金属锂或其合金金属为负极材料，采用非水电解质溶液的电池。目前已商业化的锂金属电池主要是锂一次电池，包括锂碘电池、锂二氧化锰电池、锂亚硫酰氯电池、锂氟化碳电池、锂二氧化硫电池等，主用应用于心脏起搏器、计算器、无绳电动工具等小型电子设备中。目前正在大力发展的新型锂二次电池如锂硫电池、锂空气电池等，因具有高比能量和环境友好等优点，被认为是下一代最有可能实现商业化的化学电源。
锂电池具有多种结构类型，如扣式、方型、圆柱型和软包型，其中除扣式电池外，都需要通过极耳与极片紧密连接进行集流，集流方式的好坏对电池的性能有着重要的影响。另外，集流体作为非活性物质，在电池中占有一定质量比，在电池中集流体所占质量比越高，势必减小电池的能量密度，无法发挥出锂电池能量密度高的优势。目前锂电池负极常用的集流方式是先将极耳焊接在泡沫镍或镍网、铜网等集流体，然后再压到金属负极上，增大了集流体的质量，从而导致电池的能量密度偏低，制约着锂金属电池的发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种锂电池负极及其集流方法，该集流方法操作相对简单，成本较低，容易实现，在保证集流效果的前提下，可有效减少非活性物质在电池中的占比，从而有利于提高锂电池的能量密度。
为了解决上述技术问题，本发明提出一种锂电池负极，其特征在于：所述锂电池负极包括极耳(1)、金属负极(2)；所述极耳(1)被放置于所述金属负极(2)的一侧，其中所述极耳(1)被所述金属负极(2)包裹，所述极耳(1)被所述金属负极(2)包裹的部分被压平。
本发明还提出一种锂电池负极集流方法，包括以下步骤：所述锂电池负极包括极耳(1)、金属负极(2)；所述锂电池负极集流的步骤包括：将所述极耳(1)放置于所述金属负极(2)的一侧，其中所述极耳(1)被所述金属负极(2)包裹，使用压力机在一定压力下将所述极耳(1)被所述金属负极(2)包裹的部分压平，以得到所述负极。本发明实现了以下有益的技术效果：
本发明通过压机使极耳与金属负极直接结合，形成具有良好集流效果的负极，并且可有效减少非活性物质在电池中的占比，有利于提高锂电池的能量密度。因此，本发明能够提供一种操作简单且有效的锂电池负极集流方式，具有很大的工业和商业应用价值。
附图说明
图1为本发明的锂电池负极的结构示意图；
图2为本发明实施例1装配的软包装电池在0.05C倍率下的放电曲线图；
图3为本发明实施例1装配的软包装电池在0.1C倍率下的放电曲线图。
具体实施方式
为能进一步理解本发明的发明内容、特点及功效，下面结合具体实施例，并配合附图1-3详细说明，这些实施实例仅在于举例说明，并不对本发明的范围进行限定。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种锂电池负极，其特征在于：所述锂电池负极包括极耳1、金属负极2；所述极耳1被放置于所述金属负极2的一侧，其中所述极耳1被所述金属负极2包裹，所述极耳1被所述金属负极2包裹的部分被压平。
此外，本发明还提出一种锂电池负极集流方方法，其包括以下制备步骤：
所述锂电池负极包括极耳1、金属负极2；锂电池负极集流的步骤包括：将极耳1放置于金属负极2的一侧，其中极耳1被金属负极2包裹，使用压力机在一定压力下将极耳1被金属负极2包裹的部分压平，以得到锂电池负极。
其中，所述极耳1的材料为镍或铜。极耳1的厚度为0.05mm～0.15mm，宽度a为4mm～15mm。
其中，金属负极2的材料可为金属锂或含锂合金。所述含锂合金可为锂硼合金、锂铝合金或锂硅合金。
其中，金属负极2的宽度d为40mm～100mm，金属负极2的长度e为100mm～1000mm，厚度为0.05mm～0.5mm。金属负极2包裹极耳1的部分长度比极耳1的宽度a大1mm～2mm。极耳1的长度c比金属负极2的宽度d大10mm～25mm。
其中，压力机可为液压机或油压机，压力为2MPa～15MPa。
为了说明本发明的技术效果，本发明装配了软包装电池，其组成包括正极、负极、隔膜和电解质，所述软包装电池的正极为含硫复合材料电极，负极为金属锂或含锂合金，电解质体系为有机液态电解液、离子液体或凝胶聚合物电解质。以下实施例说明本发明的锂电池负极的集流方法。
实施例1：
如图1所示，选用厚度为0.08mm的镍条作为极耳，宽度a为10mm，长度c为75mm；选用厚度为0.1mm的金属锂带作为负极，宽度d为58mm，长度e为450mm，包裹极耳部分长度b为12mm。使用液压机在10MPa压力下将包裹部分压平，使锂带和镍条紧密结合，即得到具有良好集流效果的负极。
以含硫量70％的硫碳复合材料作为正极，Celgard2325膜为隔膜，用铝塑包装膜封装，注入双三氟甲基黄酰亚胺锂基有机电解液，密封后形成电池。
装配的电池分别以0.05C和0.1C倍率放电，放电截止电压为1.5V，放电曲线分别如图2、图3所示。电池在0.05C倍率下放电，放电曲线呈现两个明显的电压平台，平台电压分别在2.31V和2.10V左右，放电比容量为1250.9mAh/g，计算电池的比能量达到352.6Wh/kg。该电池在0.1C倍率下放电，放电曲线也呈现两个明显的电压平台，平台电压分别在2.3V和2.05V左右，放电比容量为1159.5mAh/g，计算电池的比能量达到305.3Wh/kg。
从图2、图3中可以看出，使用本方法制备的软包装电池放电电压平台明显，容量发挥效率较高，能量密度优势得到发挥。
实施例2：
如图1所示，选用厚度为0.1mm的镍条作为极耳，宽度a为6mm，长度c为60mm；选用厚度为0.12mm的金属锂带作为负极，宽度d为45mm，长度e为450mm，包裹极耳部分长度b为8mm。使用液压机在8MPa压力下将包裹部分压平，使锂带和镍条紧密结合，即得到具有良好集流效果的负极。
以含硫量80％的硫碳复合材料作为正极，Celgard2325膜为隔膜，用铝塑包装膜封装，注入双三氟甲基黄酰亚胺锂基有机电解液，密封后形成电池。该电池在0.05C倍率下放电比容量为1327.5mAh/g，计算电池的比能量达到355.8Wh/kg；电池在0.1C倍率下放电比容量为1204.3mAh/g，计算电池的比能量达到310.5Wh/kg。
本发明通过压机使极耳与金属负极直接结合，形成具有良好集流效果的负极，并且可有效减少非活性物质在电池中的占比，有利于提高锂电池的能量密度。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种锂电池负极，其特征在于：
所述锂电池负极包括极耳(1)、金属负极(2)；
所述极耳(1)被放置于所述金属负极(2)的一侧，其中所述极耳(1)被所述金属负极(2)包裹，所述极耳(1)被所述金属负极(2)包裹的部分被压平。
2.根据权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于：所述极耳(1)的材料为镍或铜。
3.根据权利要求2所述的锂电池负极，其特征在于：所述极耳(1)的厚度为0.05mm～0.15mm，宽度(a)为4mm～15mm。
4.根据权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于：所述金属负极(2)材料为金属锂或含锂合金。
5.根据权利要求4所述的锂电池负极，其特征在于：所述含锂合金为锂硼合金、锂铝合金或锂硅合金。
6.根据权利要求4或5所述的锂电池负，其特征在于：所述金属负极(2)的宽度(d)为40mm～100mm，长度(e)为100mm～1000mm，厚度为0.05mm～0.5mm。
7.根据权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于：所述金属负极(2)包裹极耳(1)的部分长度比极耳(1)的宽度(a)大1mm～2mm。
8.根据权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于：所述极耳(1)的长度(c)比金属负极(2)的宽度(d)大10mm～25mm。
9.根据权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于：所述压力机为液压机或油压机，压力为2MPa～15MPa。
10.一种锂电池负极集流方法，其包括以下步骤：
所述锂电池负极包括极耳(1)、金属负极(2)；
所述锂电池负极集流的步骤包括：将所述极耳(1)放置于所述金属负极(2)的一侧，其中所述极耳(1)被所述金属负极(2)包裹，使用压力机在一定压力下将所述极耳(1)被所述金属负极(2)包裹的部分压平，以得到所述负极。
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