CN110323392A - 可充电电池及其制备方法与用电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可充电电池及其制备方法与用电设备，涉及储能器件领域，该可充电电池包括依次叠层设置的隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构，隔膜/正极复合结构和隔膜/负极复合结构之间填充有电解质；隔膜/正极复合结构包括隔膜和设置于隔膜至少一个表面的陶瓷涂层，以及设置于隔膜表面或陶瓷涂层表面的正极材料层；隔膜/负极复合结构包括隔膜和设置于隔膜至少一个表面的陶瓷涂层，以及设置于隔膜表面或陶瓷涂层表面的负极材料层。利用该可充电电池能够缓解现有技术的可充电电池能量密度低的技术问题，达到提高可充电电池能量密度的技术效果。

Description

可充电电池及其制备方法与用电设备
技术领域
本发明涉及储能器件领域，尤其是涉及一种可充电电池及其制备方法与用电设备。
背景技术
可充电电池，又称二次电池，例如锂电池电池，是新一代的储能电源，随着可充电电池技术的不断更新和发展，目前可充电电池已广泛应用生活中的各个领域中，尤其是在新能源汽车、电网储能、特种车以及通信基站等领域有很大的应用前景。
可充电电池的结构一般包括依次叠层设置的正电极、有机电解液、隔膜以及负电极。为了满足可充电电池大功率、大电流和高电压的需求，目前的可充电电池的结构一般为：负电极、隔膜、正电极、隔膜、负电极、隔膜、正电极、隔膜、……、负电极组成，正电极、隔膜与负电极之间设有电解液。其中正电极和负电极分别包括集流体和涂覆在集流体表面的正极活性材料或负极活性材料，集流体一般为铝箔或铜箔，主要作用为用于传输载流子。在每个可充电电池单元中就有两层集流体(分别为正极集流体和负极集流体)，集流体的重量占据总的可充电电池重量的10－20％，随着可充电电池中正电极和负电极设置层数的增加，这部分的重量也随之增大。
在评价可充电电池的电性能指标时，能量密度是一个重要的参考指标。以电动汽车为例，又轻容量又大的电池才能满足电动汽车的要求，搭载同样重量的电池，能量密度越高车才会跑得越远。因此，如何提高可充电电池的能量密度成为目前可充电电池的研究热点。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种可充电电池，本发明的第二目的在于提供一种可充电电池的制备方法，以缓解现有技术的可充电电池能量密度低的技术问题。
本发明的第三目的在于提供一包含上述可充电电池的用电设备。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种可充电电池，包括叠层设置的隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构，所述隔膜/正极复合结构和所述隔膜/负极复合结构之间填充有电解质；
所述隔膜/正极复合结构包括隔膜和设置于所述隔膜至少一个表面的陶瓷涂层，以及设置于所述隔膜表面或所述陶瓷涂层表面的正极材料层；
所述隔膜/负极复合结构包括隔膜和设置于所述隔膜至少一个表面的陶瓷涂层，以及设置于所述隔膜表面或所述陶瓷涂层表面的负极材料层。
进一步的，所述隔膜/正极复合结构与所述隔膜/负极复合结构依次叠层交替设置，所述隔膜/正极复合结构的层数或所述隔膜/负极复合结构的层数分别选自2～1000之间的自然数。
进一步的，所述隔膜/正极复合结构中，所述隔膜与所述正极材料层之间设有多孔网状结构的导电涂层。
进一步的，所述导电涂层中的孔隙为纳米级孔隙或微米级孔隙。
进一步的，所述导电涂层包括导电剂，所述导电剂选自导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、碳纤维或石墨烯中的任一种或至少两种的组合。
一种可充电电池的制备方法，对隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构进行组装，并将电解质填充于所述隔膜/正极复合结构和所述隔膜/负极复合结构之间，然后对隔膜/正极复合结构、隔膜/负极复合结构和电解质进行封装得到所述可充电电池。
进一步的，先分别制备隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构，然后再对隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构进行封装。
进一步的，提供隔膜，在所述隔膜的至少一个表面制备陶瓷涂层，在所述隔膜或所述陶瓷涂层表面制备正极材料层，得到隔膜/正极复合结构；
优选地，先在所述隔膜或所述陶瓷涂层表面制备导电涂层，再在所述导电涂层表面制备正极材料层，得到隔膜/正极复合结构；
优选地，提供隔膜，在所述隔膜表面依次制备陶瓷涂层、导电涂层和正极材料层，得到隔膜/正极复合结构。
进一步的，提供隔膜，在所述隔膜的至少一个表面制备陶瓷涂层，在所述隔膜或所述陶瓷涂层表面制备负极材料层，得到隔膜/负极复合结构；
优选地，提供隔膜，在所述隔膜表面依次制备陶瓷涂层和负极材料层以及任选的导电涂层，所述导电涂层位于所述陶瓷涂层与所述负极材料层之间，得到隔膜/负极复合结构。
一种用电设备，包括上述可充电电池或利用上述制备方法得到的可充电电池。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的可充电电池，采用独创的隔膜/电极复合结构，即，隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构，隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构依次叠层设置。其中，隔膜/电极复合结构包括隔膜和设置于所述隔膜至少一个表面的陶瓷涂层，以及设置于所述隔膜表面或所述陶瓷涂层表面的电极材料层，电极材料层为正极材料层或负极材料层。该可充电电池结构中省略了原电池中的集流体，将作为充放电功能层的电极材料层直接设置于隔膜或陶瓷涂层表面，可以有效降低可充电电池的重量和体积，从而提高可充电电池的能量密度。
另外，本发明提供的可充电电池的出现颠覆了传统隔膜与电极材料层之间的设置结构，开创了一种新的设计思路，对于可充电电池领域来说是一种革命性的结构变化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的隔膜/正极复合结构的结构示意图；
图2为本发明实施例5提供的隔膜/正极复合结构的结构示意图；
图3为本发明实施例7提供的隔膜/负极复合结构的结构示意图；
图4为本发明实施例9提供的隔膜/负极复合结构的结构示意图；
图5为本发明实施例11提供的锂离子可充电电池的结构示意图；
图6为本发明实施例12提供的锂离子可充电电池的结构示意图；
图7为本发明实施例13提供的锂离子可充电电池的结构示意图。
图标：10－隔膜；20－陶瓷涂层；30－正极材料层；40－导电涂层；50－负极材料层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的一个方面提供了一种可充电电池，包括叠层设置的隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构，所述隔膜/正极复合结构和所述隔膜/负极复合结构之间填充有电解质；
所述隔膜/正极复合结构包括隔膜和设置于所述隔膜至少一个表面的陶瓷涂层，以及设置于所述隔膜表面或所述陶瓷涂层表面的正极材料层；
所述隔膜/负极复合结构包括隔膜和设置于所述隔膜至少一个表面的陶瓷涂层，以及设置于所述隔膜表面或所述陶瓷涂层表面的负极材料层。
本发明提供的可充电电池，采用独创的隔膜/电极复合结构，即，隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构，隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构依次叠层设置。其中，隔膜/电极复合结构包括隔膜和设置于所述隔膜至少一个表面的陶瓷涂层，以及设置于所述隔膜表面或所述陶瓷涂层表面的电极材料层，电极材料层为正极材料层或负极材料层。该可充电电池结构中省略了原电池中的集流体，将作为充放电功能层的电极材料层直接设置于隔膜或陶瓷涂层表面，可以有效降低可充电电池的重量和体积，从而提高可充电电池的能量密度。
另外，本发明提供的可充电电池的出现颠覆了传统隔膜与电极材料层之间的设置结构，开创了一种新的设计思路，对于可充电电池领域来说是一种革命性的结构变化。
可以理解的是，本发明中并未对隔膜做出具体的限定，可以根据现有的隔膜做出常规选择即可。例如，隔膜可以为聚酯无纺布、玻璃纤维纸或多孔陶瓷隔膜。
本发明中的隔膜可以在一面设置陶瓷涂层，也可以双面设置陶瓷。当隔膜单面设置陶瓷涂层时，电极材料层可以设置在陶瓷涂层表面也可以设置在隔膜表面；当隔膜双面设置陶瓷涂层时，电极材料层即正极材料层和负极材料层设置于陶瓷涂层表面。另外，本发明中的陶瓷涂层为多孔状状结构，该结构可以使载流子顺利通过陶瓷涂层在正极材料层和负极材料层之间迁移。
本发明中，所述电极材料层优选设于陶瓷涂层表面。
当电极材料层为正极材料层时，由于正极活性材料有一定的氧化性能，因此，将正极材料层设置于陶瓷涂层表面可以有效防止正极材料层对隔膜产生的氧化作用，对隔膜起到保护作用。
当电极材料层为负极材料层时，以锂电池而言，由于Li容易在负极处产生枝晶，刺穿隔膜，因此负极材料层也更倾向于设置于陶瓷涂层表面。
本发明中，陶瓷涂层的体积密度例如为0.05～2g/cm3；又如，陶瓷涂层的体积密度可进一步选择为0.1～1g/cm3。降低陶瓷涂层的体积密度，可以进一步提高超级电容器或可充电电池的能量密度。
需要说明的是，本发明中的并未对陶瓷涂层所使用的材料做出具体的限定，例如，陶瓷涂层的的材料非限制性的例如可以为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷或其他化合物陶瓷。其中氧化物陶瓷可以为氧化铝陶瓷、氧化钠陶瓷、氧化钛陶瓷、氧化锆陶瓷或氧化硅陶瓷。碳化物陶瓷可以为碳化硅、碳化钛或碳化锆等。氮化物陶瓷可以为氮化硅、氮化硼或氮化铝。上述陶瓷涂层的原料只是举例说明，并非理解为对陶瓷涂层材料的限定。
另外，本发明中并未对可充电电池的类型做出具体限定，例如，可充电电池可以为锂离子电池、钠离子次电池、钾离子电池、镁离子电池或钙离子电池。
根据可充电电池的类型，正极材料层中的正极活性物质可以从钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、富锂锰基、磷酸铁锰锂、磷酸钒锂、氟化磷酸钒锂、硫元素、硫化聚丙烯腈、氧气、钴酸钠、磷酸铁钠或锰酸钠中进行常规选择和组合。
根据可充电电池的类型不同，负极材料层中的负极活性物质可以从人造石墨、天然石墨、中间相炭微球、硬碳、软碳、钛酸锂、硅基负极、锡基负极、石墨烯、金属锂或锌合金中进行常规选择和组合。
此外，本发明的可充电电池中，隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构的层数可以分别为单层，也可以分别为多层，可根据电池的容量进行设定。
在本发明的一些实施方式中，所述隔膜/正极复合结构与所述隔膜/负极复合结构依次叠层交替设置，所述隔膜/正极复合结构的层数或所述隔膜/负极复合结构的层数分别选自2～1000之间的自然数。
为了增大可充电电池的电容量，隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构采用多层结构且依次叠层交替设置。其中，隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构的层数例如分别可以为：2层、3层、5层、10层、15层、20层、100层、200层、500层、700层或1000层。
在本发明的一些实施方式中，所述电极材料层为正极材料层时，所述隔膜与所述正极材料层之间设有多孔网状结构的导电涂层。
当电极材料层为正极材料层时，由于正极材料层的阻抗较大，因此需要在隔膜与正极材料层之间设置一层多孔网状结构的导电涂层，以提高正极材料层中的载流子的传输速率，并且使带电离子在正极材料层和负极材料层之间穿梭。
当电极材料层为负极材料层时，由于负极材料层的阻抗一般较小，因此，隔膜与负极材料层之间可以不设置导电涂层。当然，可以根据负极材料层的阻抗大小选择性地设置多孔网状结构的导电涂层。
在本发明的一些实施方式中，所述导电涂层中的孔隙为纳米级孔隙或微米级孔隙。
上述实施方式中，并未对导电涂层的厚度进行限定。本领域技术人员可以根据具体正极材料和导电涂层材料的选择进行合理的设置。在本发明的一些实施方式中，所述导电涂层为纳米级、微米级或毫米级厚度的导电涂层。
在本发明的一些实施方式中，所述隔膜为纳米级或微米级厚度的隔膜。例如隔膜的厚度可以但非限制性的例如为100纳米、1微米、5微米、8微米、12微米、20微米、50微米或100微米，除此之外，还可以为其他厚度的隔膜。
在本发明的一些实施方式中，所述陶瓷涂层为纳米级或微米级厚度的陶瓷涂层。例如陶瓷涂层的厚度可以但非限制性的例如为100纳米、500纳米、1微米、5微米、8微米、10微米、12微米、20微米、50微米或100微米，除此之外，还可以为其他厚度的陶瓷涂层。
在本发明的一些实施方式中，所述电极材料层为纳米级或微米级厚度的电极材料层。例如电极材料层的厚度可以但非限制性的例如为10微米、20微米、30微米、50微米、70微米、100微米、150微米、200微米、300微米或500微米，除此之外，还可以为其他厚度的电极材料层。
需要说明的是，上述导电涂层的厚度、隔膜的厚度、陶瓷涂层的厚度以及电极材料层的厚度可根据需要制备的超级电容器或二次电池的容量进行选择，此处的厚度数据仅用于解释说明权利要求，并非是对导电涂层、隔膜、陶瓷涂层或电极材料层进行限定。
在本发明的一些实施方式中，所述导电涂层包括导电剂，所述导电剂选自导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、碳纤维或石墨烯中的任一种或至少两种的组合。
上述导电涂层中的导电剂只是进行了一些列举，可以理解，除上述导电剂外，导电涂料中的导电剂还可以为其他有类似导电功能的物质。
本发明的第二个方面提供了一种可充电电池的制备方法，对隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构进行组装，并将电解质填充于所述隔膜/正极复合结构和所述隔膜/负极复合结构之间，然后对隔膜/正极复合结构、隔膜/负极复合结构和电解质进行封装得到所述可充电电池。
本发明的可充电电池的制备方法中，并未具体限定可充电电池的封装方式，可根据常规的软包电池或硬包硬壳电池的封装方式进行封装即可。
另外，本发明中的电解质可以根据电池的类型进行选择，可以是电解液也可以是固态电解质。
在本发明的一些实施方式中，先分别制备隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构，然后再对隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构进行封装。
在本发明的一些实施方式中，提供隔膜，在所述隔膜的至少一个表面制备陶瓷涂层，在所述隔膜或所述陶瓷涂层表面制备正极材料层，得到隔膜/正极复合结构。
可以利用涂布工艺在隔膜表面制备陶瓷涂层，同时利用涂布工艺在隔膜表面或陶瓷涂层表面制备正极材料层，以得到隔膜/正极复合结构。
在本发明的一些实施方式中，通过将陶瓷颗粒与粘结剂混合后涂覆于所述隔膜表面制备所述陶瓷涂层。
上述实施方式中的陶瓷颗粒是通过对无机非金属陶瓷原料进行烧结制备得到的。陶瓷颗粒作为原料与PVDF等粘结剂混合，得到陶瓷浆料，然后将陶瓷浆料涂覆于隔膜表面，经干燥后在隔膜表面得到陶瓷涂层。其中，陶瓷颗粒非限制的例如可以为氧化物陶瓷颗粒、碳化物陶瓷颗粒、氮化物陶瓷颗粒或其他化合物陶瓷颗粒等。
在本发明的一些实施方式中，先在所述隔膜或所述陶瓷涂层表面制备导电涂层，再在所述导电涂层表面制备正极材料层，得到隔膜/正极复合结构；可选地，提供隔膜，在所述隔膜表面依次制备陶瓷涂层、导电涂层和正极材料层，得到隔膜/正极复合结构。
制备过程中，采用涂布工艺在所述隔膜或所述陶瓷涂层表面制备导电涂层，再在所得导电涂层表面制备正极材料层。
依照上述方法可以得到依次层状结构设置的隔膜、陶瓷涂层、导电涂层和正极材料层，在兼具结构稳定性的同时降低阻抗，提高载流子的传输速率。
在本发明的一些实施方式中，提供隔膜，在所述隔膜的至少一个表面制备陶瓷涂层，在所述隔膜或所述陶瓷涂层表面制备负极材料层，得到隔膜/负极复合结构；可选地，提供隔膜，在所述隔膜表面依次制备陶瓷涂层和负极材料层，以及任选的导电涂层，所述导电涂层位于所述陶瓷涂层与所述负极材料层之间，得到隔膜/负极复合结构。
例如：叠片结构的可充电电池的制备方法，包括以下步骤：
a)制备隔膜/陶瓷复合结构：将陶瓷颗粒与粘结剂混合制备得到陶瓷浆料，将陶瓷浆料涂覆于隔膜表面，经干燥裁片，得到所需尺寸的隔膜/陶瓷复合结构；
b)制备隔膜/正极复合结构：将包含正极活性材料的正极浆料及任选的导电浆料涂覆于隔膜/陶瓷复合结构表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的隔膜/正极复合结构；
c)配制电解液：将金属盐电解质溶于有机溶剂和/或离子液体中，充分搅拌得到电解液；
d)制备隔膜/负极复合结构：将包含负极活性材料的负极浆料涂覆于隔膜/陶瓷复合结构表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的隔膜/负极复合结构；
e)封装：将制备好的隔膜/正极复合结构、隔膜/负极复合结构和电解液进行封装得到可充电电池。
本发明的第三个方面提供了一种用电设备，包括上述可充电电池或利用上述制备方法得到的可充电电池。
本发明中的用电设备包括但不限于手机、电脑、电动汽车或通信基站用电箱。
下面将结合实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，本实施例是一种隔膜/正极复合结构，包括隔膜10和依次设置于隔膜表面的陶瓷涂层20和正极材料层30，其中，隔膜10为无纺布隔膜，厚度为15微米；陶瓷涂层20为氧化铝陶瓷涂层，厚度为10微米，体积密度为0.4g/cm3。正极材料层30为钴酸锂材料层，厚度为120微米。
实施例2
本实施例是实施例1中隔膜/正极复合结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤a)：将氧化铝陶瓷颗粒与粘结剂PVDF混合得到陶瓷浆料，将所得陶瓷浆料涂覆于隔膜表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的隔膜/陶瓷复合结构；
步骤b)：将含有正极活性材料的正极浆料涂覆于步骤a)所得隔膜/陶瓷复合结构的陶瓷涂层表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的隔膜/正极复合结构。
实施例3
本实施例是一种隔膜/正极复合结构，包括隔膜10和依次设置于隔膜表面的陶瓷涂层20和正极材料层30。其中，隔膜10为无纺布隔膜，厚度为18微米；陶瓷涂层20为氧化铝陶瓷涂层，厚度为12微米，体积密度为0.4g/cm3。正极材料层30为钴酸锂材料层，厚度为120微米。
实施例4
本实施例是一种隔膜/正极复合结构，包括隔膜10和依次设置于隔膜表面的陶瓷涂层20和正极材料层30。其中，隔膜10为无纺布隔膜，厚度为18微米；陶瓷涂层20为氧化硅陶瓷涂层，厚度为12微米，体积密度为0.3g/cm3。正极材料层30为钴酸锂材料层，厚度为150微米。
实施例5
如图2所示，本实施例是一种隔膜/正极复合结构，包括隔膜10和依次设置于隔膜表面的陶瓷涂层20、导电涂层40和正极材料层30。
其中，导电涂层40为石墨，厚度为12微米。隔膜、陶瓷涂层和正极材料层的材质及厚度均与实施例1相同。
实施例6
本实施例是实施例5中隔膜/正极复合结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤a)：将氧化铝陶瓷颗粒与粘结剂PVDF混合得到陶瓷浆料，将所得陶瓷浆料涂覆于隔膜表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的隔膜/陶瓷复合结构；
步骤b)：将导电剂溶于有机溶剂中制成导电浆料，利用喷涂工艺将导电浆料涂覆于隔膜/陶瓷复合结构的陶瓷涂层表面并进行干燥处理，在陶瓷涂层表面得到导电涂层；
步骤c)：将含有正极活性材料的正极浆料涂覆于导电涂层表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的隔膜/正极复合结构。
实施例7
如图3所示，本实施例是一种隔膜/负极复合结构，包括隔膜10和依次设置于隔膜表面的陶瓷涂层20和负极材料层50，负极材料层50为活性炭，厚度为170微米。隔膜10为无纺布隔膜，厚度为15微米；陶瓷涂层20为氧化铝陶瓷涂层，厚度为10微米，体积密度为0.4g/cm3。
实施例8
本实施例是实施例7中隔膜/负极复合结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤a)：将氧化铝陶瓷颗粒与粘结剂PVDF混合得到陶瓷浆料，将所得陶瓷浆料涂覆于隔膜表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的隔膜/陶瓷复合结构；
步骤b)：将含有负极活性材料的负极浆料涂覆于步骤a)所得隔膜/陶瓷复合结构的陶瓷涂层表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的隔膜/负极复合结构。
实施例9
如图4所示，本实施例是一种隔膜/负极复合结构，包括隔膜10和依次设置于隔膜表面的陶瓷涂层20、导电涂层40和负极材料层50。其中，隔膜10为无纺布隔膜，厚度为15微米；陶瓷涂层20为氧化铝陶瓷涂层，厚度为10微米，体积密度为0.4g/cm3；导电涂层40为石墨，厚度为12微米；负极材料层50为活性炭，厚度为170微米。
实施例10
本实施例是实施例9中隔膜/负极复合结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤a)：将氧化铝陶瓷颗粒与粘结剂PVDF混合得到陶瓷浆料，将所得陶瓷浆料涂覆于隔膜表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的隔膜/陶瓷复合结构；
步骤b)：将导电剂溶于有机溶剂中制成导电浆料，利用喷涂工艺将导电浆料涂覆于隔膜/陶瓷复合结构的陶瓷涂层表面并进行干燥处理，在陶瓷涂层表面得到导电涂层；
步骤c)：将含有负极活性材料的负极浆料涂覆于导电涂层表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的隔膜/负极复合结构。
实施例11
如图5所示，本实施例是一种锂离子电池，包括实施例1中的隔膜/正极复合结构和实施例7中的隔膜/负极复合结构，隔膜/正极复合结构和隔膜/负极复合结构依次交替堆叠设置，即第一隔膜/正极复合结构、第一隔膜/负极复合结构、第二隔膜/正极复合结构、第二隔膜/负极复合结构、第三隔膜/正极复合结构、第三隔膜/负极复合结构、……、第N隔膜/正极复合结构、第N隔膜/负极复合结构，其中N可以在2～1000之间取值，其中N为整数。本实施例中N为10。任意一层隔膜/正极复合结构和隔膜/负极复合结构之间填充有电解液，电解液为含锂盐的溶液。
实施例12
如图6所示，本实施例是一种锂离子电池，包括实施例5中的隔膜/正极复合结构和实施例7中的隔膜/负极复合结构，隔膜/正极复合结构和隔膜/负极复合结构依次交替堆叠设置，即第一隔膜/正极复合结构、第一隔膜/负极复合结构、第二隔膜/正极复合结构、第二隔膜/负极复合结构、第三隔膜/正极复合结构、第三隔膜/负极复合结构、……、第N隔膜/正极复合结构、第N隔膜/负极复合结构，其中N可以在2～1000之间取值，其中N为整数。本实施例中N为10。任意一层隔膜/正极复合结构和隔膜/负极复合结构之间填充有电解液，电解液为含锂盐的溶液。
实施例13
如图7所示，本实施例是一种锂离子电池，包括实施例5中的隔膜/正极复合结构和实施例9中的隔膜/负极复合结构，隔膜/正极复合结构和隔膜/负极复合结构依次交替堆叠设置，即第一隔膜/正极复合结构、第一隔膜/负极复合结构、第二隔膜/正极复合结构、第二隔膜/负极复合结构、第三隔膜/正极复合结构、第三隔膜/负极复合结构、……、第N隔膜/正极复合结构、第N隔膜/负极复合结构，其中N可以在2～1000之间取值，其中N为整数。本实施例中N为10。任意一层隔膜/正极复合结构和隔膜/负极复合结构之间填充有电解液，电解液为含锂盐的溶液。
实施例14
本实施例是一种钠离子电池，与实施例15中的锂离子电池的结构相同，不同之处在于，系统中所用的电解液不同。本实施例钠离子电池中的任意一层隔膜/正极复合结构和隔膜/负极复合结构之间填充有电解液，电解液为含钠盐的溶液。
对比例1
本对比例是一种锂离子可充电电池，包括依次设置的第一正极、隔膜、第一负极、隔膜、……、第N正极、第N极，本对比例中N为10。
其中，正极包括正极集流体和正极材料层，正极集流体为铜箔，正极材料层和实施例12中的正极材料层成分相同。负极包括负极集流体和负极材料层，负极集流体为铝箔，负极材料层和实施例12中的负极材料层成分相同。
对照试验
分别计算实施例11－13和对比例1提供的锂离子电池的理论能量密度值，计算结果列于表1。
表1测试结果
测试项目 理论能量密度
实施例11 253Wh/kg
实施例12 253Wh/kg
实施例13 253Wh/kg
对比例1 225Wh/kg
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种可充电电池，其特征在于，包括叠层设置的隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构，所述隔膜/正极复合结构和所述隔膜/负极复合结构之间填充有电解质；
所述隔膜/正极复合结构包括隔膜和设置于所述隔膜至少一个表面的陶瓷涂层，以及设置于所述隔膜表面或所述陶瓷涂层表面的正极材料层；
所述隔膜/负极复合结构包括隔膜和设置于所述隔膜至少一个表面的陶瓷涂层，以及设置于所述隔膜表面或所述陶瓷涂层表面的负极材料层。
2.根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述隔膜/正极复合结构与所述隔膜/负极复合结构依次叠层交替设置，所述隔膜/正极复合结构的层数或所述隔膜/负极复合结构的层数分别选自2～1000之间的自然数。
3.根据权利要求1或2所述的可充电电池，其特征在于，所述隔膜/正极复合结构中，所述隔膜与所述正极材料层之间设有多孔网状结构的导电涂层。
4.根据权利要求3所述的可充电电池，其特征在于，所述导电涂层中的孔隙为纳米级孔隙或微米级孔隙。
5.根据权利要求3所述的可充电电池，其特征在于，所述导电涂层包括导电剂，所述导电剂选自导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、碳纤维或石墨烯中的任一种或至少两种的组合。
6.一种权利要求1－5任一项所述的可充电电池的制备方法，其特征在于，对隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构进行组装，并将电解质填充于所述隔膜/正极复合结构和所述隔膜/负极复合结构之间，然后对隔膜/正极复合结构、隔膜/负极复合结构和电解质进行封装得到所述可充电电池。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，先分别制备隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构，然后再对隔膜/正极复合结构与隔膜/负极复合结构进行封装。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，提供隔膜，在所述隔膜的至少一个表面制备陶瓷涂层，在所述隔膜或所述陶瓷涂层表面制备正极材料层，得到隔膜/正极复合结构；
优选地，先在所述隔膜或所述陶瓷涂层表面制备导电涂层，再在所述导电涂层表面制备正极材料层，得到隔膜/正极复合结构；
优选地，提供隔膜，在所述隔膜表面依次制备陶瓷涂层、导电涂层和正极材料层，得到隔膜/正极复合结构。
9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，提供隔膜，在所述隔膜的至少一个表面制备陶瓷涂层，在所述隔膜或所述陶瓷涂层表面制备负极材料层，得到隔膜/负极复合结构；
优选地，提供隔膜，在所述隔膜表面依次制备陶瓷涂层和负极材料层以及任选的导电涂层，所述导电涂层位于所述陶瓷涂层与所述负极材料层之间，得到隔膜/负极复合结构。
10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求1－5任一项所述的可充电电池或利用权利要求6－9任一项所述的制备方法得到的可充电电池。
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