CN216563254U - 锂离子电池 - Google Patents

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托马斯·吉哈德·维尔海姆·达米兹
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Abstract

本实用新型提供了一种锂离子电池。所述锂离子电池包括：正极活性材料；与所述正极活性材料相对布置的负极活性材料；布置在所述正极活性材料和所述负极活性材料之间的隔膜和电解质；以及封装所述正极活性材料、所述负极活性材料、所述隔膜和所述电解质的外壳；其中，利用涂覆层将所述正极活性材料和所述负极活性材料附着至所述隔膜。在本实用新型的实施例中，利用涂覆层将所述正极活性材料和所述负极活性材料附着至所述隔膜。由此，所述正极活性材料、所述负极活性材料、所述涂覆层和所述隔膜可以直接地粘合在一起或经由热压化成工艺粘合在一起，成为一个整体，避免了锂离子电池在快充快放过程中由于温度变化而变软，从而提升了锂离子电池的循环使用寿命。

Description

锂离子电池
技术领域
本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种锂离子电池。
背景技术
可充电锂离子电池（即，二次锂离子电池）通常包括一个或多个电化学电池单元，该一个或多个电化学电池单元具有负极、正极以及用于在负极与正极之间传导锂离子的电解质。由液体电解质溶液润湿的多孔隔膜设置在负极与正极之间，以在允许离子自由流动的同时，使电极在物理上彼此分离，并彼此电绝缘。负极以及正极中的每一个通常承载在金属集流器上，或连接至该金属集流器。集流器可经由可中断外部电路彼此连接，在电池的充电及放电期间，电子可通过该可中断外部电路从一个电极传递至另一电极，与此同时，锂离子沿着相反的方向迁移穿过电化学电池单元。
在放电期间，负极含有相对高浓度的插入锂，该插入锂氧化生成锂离子及电子。锂离子通过电解质从负极（阴极）行进至正极（阳极）。与此同时，电子通过外部电路从负极传递至正极。锂离子通过电化学还原反应同化到正极活性材料中。电池可在其可用电量部分或全部放电之后通过外部电源进行再充电，这可逆转在放电期间发生的电化学反应。
在再充电期间，正极中的插入锂氧化生成锂离子及电子。锂离子经由电解质从正极行进至负极，且电子通过外部电路传递至负极。锂阳离子在负极处被还原为元素锂，并储存在负极活性材料中以重新使用。
实用新型内容
本实用新型提供了一种锂离子电池，避免了锂离子电池在快充快放过程中由于温度变化而变软，从而提升了锂离子电池的循环使用寿命。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种锂离子电池。所述锂离子电池包括：正极活性材料；与所述正极活性材料相对布置的负极活性材料；布置在所述正极活性材料和所述负极活性材料之间的隔膜和电解质；以及封装所述正极活性材料、所述负极活性材料、所述隔膜和所述电解质的外壳；其中，利用涂覆层将所述正极活性材料和所述负极活性材料附着至所述隔膜。
可选地，在一些实施例中，所述涂覆层的材料包括聚偏氟乙烯（PolyvinylideneFluoride，PVDF）、丁苯橡胶（Styrene Butadiene Rubber，SBR）和水性胶中的至少一种。
可选地，在一些实施例中，所述正极活性材料和/或所述负极活性材料包括热固性树脂。
可选地，在一些实施例中，所述涂覆层包括布置在所述隔膜和所述正极活性材料之间的第一膜层以及布置在所述隔膜和所述负极活性材料之间的第二膜层。
可选地，在一些实施例中，所述第一膜层的厚度和所述第二膜层的厚度在0.5微米至1微米的范围内。
可选地，在一些实施例中，所述正极活性材料、所述负极活性材料、所述涂覆层和所述隔膜经由热压化成（hot-press formation）工艺粘合在一起。
可选地，在一些实施例中，所述热压化成工艺的温度在40℃至80℃的范围内。
可选地，在一些实施例中，所述正极活性材料包括锰酸锂（LiMn2O4）、钴酸锂（LiCoO2）、镍钴锰酸锂（Li(NiCoMn)O2）、以及磷酸铁锂（LiFePO4）中的至少一种。
可选地，在一些实施例中，所述负极活性材料包括石墨、石墨和硅的混合物、二氧化钛（TiO2）和钛酸锂（Li4Ti5O12）中的至少一种。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为根据本实用新型实施例的锂离子电池的结构示意图；以及
图2为根据本实用新型实施例的锂离子电池的制作方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种锂离子电池。如图1所示，所述锂离子电池100包括：正极活性材料101；与所述正极活性材料101相对布置的负极活性材料102；布置在所述正极活性材料101和所述负极活性材料102之间的隔膜103和电解质104；以及封装所述正极活性材料101、所述负极活性材料102、所述隔膜103和所述电解质104的外壳105；其中，利用涂覆层106将所述正极活性材料101和所述负极活性材料102附着至所述隔膜103。
在本实用新型的实施例中，利用涂覆层将所述正极活性材料和所述负极活性材料附着至所述隔膜。由此，所述正极活性材料、所述负极活性材料、所述涂覆层和所述隔膜可以直接地粘合在一起或经由热压化成工艺粘合在一起，成为一个整体，避免了锂离子电池在快充快放过程中由于温度变化而变软，从而提升了锂离子电池的循环使用寿命。
本领域技术人员能够理解，如图1所示，所述锂离子电池100还可以包括用于连接外部电路的正电极耳107和负电极耳108。
可选地，在一些实施例中，所述涂覆层的材料包括聚偏氟乙烯（PolyvinylideneFluoride，PVDF）、丁苯橡胶（Styrene Butadiene Rubber，SBR）和水性胶中的至少一种。
可选地，在一些实施例中，所述正极活性材料和/或所述负极活性材料包括热固性树脂。
所述正极活性材料和/或所述负极活性材料可以包括热固性树脂。因此，在对封装好的电池执行热压化成工艺时，热固性树脂可以在正极活性材料和/或负极活性材料中形成交联网络，提高正极活性材料和/或负极活性材料的强度。此外，在对封装好的电池执行热压化成工艺时，热固性树脂还可以在所述正（负）极活性材料和所述隔膜之间形成更强的附着力。可选地，热固化树脂可以包括聚苯乙烯、聚碳酸酯以及有机硅树脂中的至少一种。
可选地，在一些实施例中，如图1所示，所述涂覆层106包括布置在所述隔膜103和所述正极活性材料101之间的第一膜层1061以及布置在所述隔膜103和所述负极活性材料102之间的第二膜层1062。
可选地，在一些实施例中，所述第一膜层1061的厚度和所述第二膜层1062的厚度在0.5微米至1微米的范围内。
利用分别布置在所述隔膜103的两侧的第一膜层1061和第二膜层1062，能够将正极活性材料101、隔膜103、负极活性材料102更有效地粘合在一起，增强了整体强度。
可选地，在一些实施例中，所述正极活性材料、所述负极活性材料、所述涂覆层和所述隔膜经由热压化成（hot-press formation）工艺粘合在一起。
可选地，在一些实施例中，所述热压化成工艺的温度在40℃至80℃的范围内。
利用热压化成工艺的温度和压力，所述正极活性材料和所述负极活性材料可以经由所述涂覆层与所述隔膜粘合在一起，从而实现了稳固的一体化结构。
可选地，在一些实施例中，所述正极活性材料包括锰酸锂（LiMn2O4）、钴酸锂（LiCoO2）、镍钴锰酸锂（Li(NiCoMn)O2）、以及磷酸铁锂（LiFePO4）中的至少一种。
可选地，在一些实施例中，所述负极活性材料包括石墨、石墨和硅的混合物、二氧化钛（TiO2）和钛酸锂（Li4Ti5O12）中的至少一种。
如图2所示，所述锂离子电池的制作方法200可以包括以下步骤：S01制备正极活性材料和负极活性材料；S02利用涂覆层将所述正极活性材料和所述负极活性材料附着至隔膜；S03在所述正极活性材料和所述负极活性材料之间布置电解质；以及S04利用外壳封装所述正极活性材料、所述负极活性材料、所述隔膜和所述电解质。
在本实用新型的实施例中，利用涂覆层将所述正极活性材料和所述负极活性材料附着至所述隔膜。由此，所述正极活性材料、所述负极活性材料、所述涂覆层和所述隔膜可以直接地粘合在一起或经由热压化成工艺粘合在一起，成为一个整体，避免了锂离子电池在快充快放过程中由于温度变化而变软，从而提升了锂离子电池的循环使用寿命。
可选地，在一些实施例中，所述涂覆层的材料包括聚偏氟乙烯、丁苯橡胶和水性胶中的至少一种。
可选地，在一些实施例中，在利用涂覆层将所述正极活性材料和所述负极活性材料附着至隔膜之前，所述方法还包括：将所述涂覆层涂覆在所述隔膜的表面。
可选地，在一些实施例中，在利用涂覆层将所述正极活性材料和所述负极活性材料附着至隔膜之前，所述方法还包括：将所述涂覆层涂覆在所述正极活性材料的表面和所述负极活性材料的表面。
可选地，在一些实施例中，所述正极活性材料和/或所述负极活性材料包括热固性树脂。
所述正极活性材料和/或所述负极活性材料可以包括热固性树脂。因此，在对封装好的电池执行热压化成工艺时，热固性树脂可以在正极活性材料和/或负极活性材料中形成交联网络，提高正极活性材料和/或负极活性材料的强度。此外，在对封装好的电池执行热压化成工艺时，热固性树脂还可以在所述正（负）极活性材料和所述隔膜之间形成更强的附着力。可选地，热固化树脂可以包括聚苯乙烯、聚碳酸酯以及有机硅树脂中的至少一种。
可选地，在一些实施例中，如图1所示，所述涂覆层106包括布置在所述隔膜103和所述正极活性材料101之间的第一膜层1061以及布置在所述隔膜103和所述负极活性材料102之间的第二膜层1062。
可选地，在一些实施例中，所述第一膜层1061的厚度和所述第二膜层1062的厚度在0.5微米至1微米的范围内。
利用分别布置在所述隔膜103的两侧的第一膜层1061和第二膜层1062，能够将正极活性材料101、隔膜103、负极活性材料102更有效地粘合在一起，增强了整体强度。
可选地，在一些实施例中，所述方法还包括：利用热压化成工艺将所述正极活性材料、所述负极活性材料、所述涂覆层和所述隔膜粘合在一起。
可选地，在一些实施例中，所述热压化成工艺的温度在40℃至80℃的范围内。
利用热压化成工艺的温度和压力，所述正极活性材料和所述负极活性材料可以经由所述涂覆层与所述隔膜粘合在一起，从而实现了稳固的一体化结构。
可选地，在一些实施例中，所述正极活性材料包括锰酸锂（LiMn2O4）、钴酸锂（LiCoO2）、镍钴锰酸锂（Li(NiCoMn)O2）、以及磷酸铁锂（LiFePO4）中的至少一种。
可选地，在一些实施例中，所述负极活性材料包括石墨、石墨和硅的混合物、二氧化钛（TiO2）和钛酸锂（Li4Ti5O12）中的至少一种。
根据本实用新型的实施例提供的锂离子电池及其制作方法，利用涂覆层将所述正极活性材料和所述负极活性材料附着至所述隔膜。由此，所述正极活性材料、所述负极活性材料、所述涂覆层和所述隔膜可以直接地粘合在一起或经由热压化成工艺粘合在一起，成为一个整体，避免了锂离子电池在快充快放过程中由于温度变化而变软，从而提升了锂离子电池的循环使用寿命。
本实用新型的说明书和权利要求中使用的不定冠词“一”应当被理解为表示“至少一个”，除非清楚地给出相反的指示。
说明书和权利要求中所使用的短语“和/或”应当被理解为表示如此结合的元素的“任意一个或两个”，即在某些情况下连接地呈现而在其他情况下分离地呈现的元素。用“和/或”列出的多个元素应当被以相同的方式解释，即“一个或多个”如此结合的元素。除了由“和/或”分句特别表示的元素之外，其他元素可以可选地被呈现，无论与所特定标识的元素是相关还是不相关。因此，作为非限制性实例，当结合开放式语言（比如“包括”）使用时“A和/或B”的引用在一个实施例中仅仅指A（可选地包括除了B之外的元素）；在另一个实施例中，仅仅指B（可选地包括除了A之外的元素）；在又一个实施例中指A和B二者（可选地包括其他元素）；等等。
说明书和权利要求中使用的关于一个或多个元素的列表的短语“至少一个”应当被理解为表示选自元素列表中的任意一个或多个的至少一个元素，但是不必包括元素列表内特别列出的每个元素中的至少一个并且不排除元素的列表中的元素的任意组合。该定义还允许可以可选地呈现除了元素列表内特别标识的短语“至少一个”所指的元素之外的元素，无论是否与特别标识的那些元素相关。因此，作为非限制性实例，“A和B的至少一个”（或，等价地，“A或B的至少一个”或等价地，“A和/或B的至少一个”）在一个实施例中可以指至少一个A，可选地包括不止一个A，且没有B存在（且可选地包括除B之外的元素）；在另一个实施例中，指至少一个B，可选地包括不止一个B，且没有A存在（且可选地包括A之外的元素）；在又一个实施例中，是指至少一个A（可选地包括不止一个A）和至少一个B（可选地包括不止一个B）（且可选地包括其他元素）；等等。
还应当理解，除非清楚地相反地指示，在包括不止一个步骤或动作的本文所要求保护的任何方法中，该方法的步骤或动作的顺序不必限于所叙述的该方法的步骤或动作的顺序。
在权利要求中以及在上述说明书中，所有过渡性短语比如“包括”、“含有”、“携带”、“具有”、“包含”、“涉及”、“支撑”、“由…组成”等等被理解为开放式的，即表示包括但不限于此。只有过渡性短语“由…构成”和“基本由…构成”分别是封闭或半封闭的过渡性短语。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种锂离子电池，包括：
正极活性材料；
与所述正极活性材料相对布置的负极活性材料；
布置在所述正极活性材料和所述负极活性材料之间的隔膜和电解质；以及
封装所述正极活性材料、所述负极活性材料、所述隔膜和所述电解质的外壳；
其特征是，利用涂覆层将所述正极活性材料和所述负极活性材料附着至所述隔膜。
2.如权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述正极活性材料和/或所述负极活性材料包括热固性树脂。
3.如权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述涂覆层包括布置在所述隔膜和所述正极活性材料之间的第一膜层以及布置在所述隔膜和所述负极活性材料之间的第二膜层。
4.如权利要求3所述的锂离子电池，其中，所述第一膜层的厚度和所述第二膜层的厚度在0.5微米至1微米的范围内。
5.如权利要求1-4任一项所述的锂离子电池，其中，所述正极活性材料、所述负极活性材料、所述涂覆层和所述隔膜经由热压化成工艺粘合在一起。
6.如权利要求5所述的锂离子电池，其中，所述热压化成工艺的温度在40℃至80℃的范围内。
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