一种超薄型聚合物锂离子电池及其制备方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地说是一种超薄型聚合物锂离子电池及其制备方法。


背景技术：

2.现代社会信息发达，各种信息卡如磁卡、智能卡(ic卡)、身份识别卡(id卡)、银行卡、射频卡(电子标签、rfid)、电子纸等应运而生。以往的卡片不带电源，信息量小、保密性差。为了提高卡片的信息量和保密性，需要发展带电源的卡片，因此对超薄型电池提出了需求。
3.受应用领域的要求，卡片类电子产品的锂电池厚度通常很薄。而现有的聚合物软包装锂离子二次电池最小厚度都在3mm以上，难以满足卡片类电子产品的使用需求。同时目前手机、笔记本电脑、平板电脑等设备也有薄型化的需求。需要将此类电池的厚度控制在3毫米以下，极端的使用场景甚至需要控制在0.5毫米左右。
4.基于上述情况，亟需开发一种超薄型聚合物锂离子电池及其制备方法。


技术实现要素：

5.针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种超薄型聚合物锂离子电池及其制备方法。本发明的电池在负极集流体最外侧单面涂覆负极片，与传统的正负极片都是集流体上双面涂覆相比，节省了两个单面负极片的厚度空间。这样做出的叠片式电池厚度最薄可以在0.5毫米，极大地扩展了电池的应用空间。
6.本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：
7.一种超薄型聚合物锂离子电池，包括正极复合元件、负极复合元件、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件和外壳元件；所述正极复合元件包括正极集流体及其双面涂布的正极浆料层；所述负极复合元件包括负极集流体及其最外侧单面涂布的负极浆料层；所述聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件包括聚乙烯-聚丙烯隔膜及其双面涂布的高分子粘结剂层；
8.所述电池由依次层叠放置的聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件、负极复合元件、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件、正极复合元件、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件、负极复合元件、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件构成电池芯，所述电池芯热压后通过外壳元件包裹形成电池。
9.优选地，所述外壳元件自内向外依次包括多层聚乙烯膜、铝箔、聚丙烯膜和聚酰胺膜。
10.优选地，所述外壳元件的厚度为0.05～0.15mm。
11.优选地，所述正极集流体为铝箔，所述铝箔厚度为0.01～0.015mm，所述正极浆料层厚度为0.06mm，
12.优选地，所述正极浆料层包括质量比为94:3:3的活性物质、导电剂和粘结剂，所述活性物质为钴酸锂、多元锂、锰酸锂、磷酸铁锂中的一种或组合。
13.优选地，所述负极集流体为铜箔，所述铜箔厚度为0.006～0.01mm，所述负极浆料
层厚度为0.05mm。
14.优选地，所述负极浆料层包括质量比为95:1:4的石墨粉、导电剂和粘结剂。
15.优选地，所述高分子粘结剂层包括质量比为3:7的聚偏氟乙烯和氧化铝。
16.优选地，所述高分子粘结剂层厚度小于1微米。
17.本发明的另一目的在于公开上述超薄型聚合物锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
18.(1)将正极浆料双面涂布到正极集流体，制得正极复合元件；将负极浆料单面涂布到负极集流体最外侧，制得负极复合元件；将高分子粘结剂双面涂布到聚乙烯-聚丙烯隔膜，制得聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件；
19.(2)依次层叠放置聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件、负极复合元件、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件、正极复合元件、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件、负极复合元件、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件构成电池芯，将层叠好的电池芯放在热压机上热压定型；
20.(3)用外壳元件包裹热压后的电池芯形成电池。
21.优选地，所述电池芯放在热压机上热压15秒定型，热压温度为60℃，压力1kgf。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
23.本发明的电池在负极集流体最外侧单面涂覆负极片，与传统的正负极片都是集流体上双面涂覆相比，节省了两个单面负极片的厚度空间，能够有效降低电池的厚度。本发明的电池芯由两个正极单片和两个负极单片并联而成，最薄可以为0.5毫米，极大地扩展了电池的应用空间。
24.本发明电池中的聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件采用隔膜涂布粘结剂的方式。热压后使负极复合元件、正极复合元件和隔膜粘合在一起，这样的电池芯强度提高，正、负极和隔膜之间不易离层，避免了电芯过薄导致强度不够，正、负极和隔膜之间容易离层，使得电性能下降等问题。
附图说明
25.图1是本发明一种超薄型聚合物锂离子电池的剖面结构示意图；
26.图2是本发明一种超薄型聚合物锂离子电池的电池芯的剖面结构示意图；
27.图3是本发明一种超薄型聚合物锂离子电池的正极复合元件的剖面结构示意图；
28.图4是本发明一种超薄型聚合物锂离子电池的负极复合元件的剖面结构示意图；
29.图5是本发明一种超薄型聚合物锂离子电池的聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件的剖面结构示意图。
具体实施方式
30.以下结合具体实施例来对本发明作进一步的说明。
31.实施例1
32.参见图1～5，本发明一种超薄型聚合物锂离子电池，采用层叠式结构，包括正极复合元件1、负极复合元件2、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件3和外壳元件4。其中，由依次层叠放置的聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件3、负极复合元件2、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件3、正极复合元件1、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件3、负极复合元件2、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件3
构成电池芯，外壳元件4包裹电池芯形成电池。
33.正极复合元件的制作：
34.如图3所示，正极复合元件1包括正极集流体11及其双面涂布的正极浆料层12。正极浆料层12是将正极浆料利用涂布机双面涂布到正极集流体形成的。正极集流体11为铝箔，铝箔厚度为0.01～0.015mm。正极浆料层12包括质量比为94:3:3的活性物质、导电剂和粘结剂。其中，活性物质为钴酸锂、多元锂、锰酸锂、磷酸铁锂中的一种或组合。正极浆料层12厚度为0.06mm。
35.正极浆料层可以也可以采用现有技术的正极浆料。
36.负极复合元件的制作：
37.如图4所示，负极复合元件2包括负极集流体21及其最外侧(此最外侧指其位于电池芯中时的位置)单面涂布的负极浆料层22。负极浆料层22是将负极浆料利用涂布机单面涂布到负极集流体形成的。负极集流体21为铜箔，铜箔厚度为0.006-0.01。负极浆料层22包括质量比为95:1:4的石墨粉、导电剂和粘结剂。负极浆料层22厚度为0.05mm。
38.负极浆料层可以也可以采用现有技术的负极浆料。
39.聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件：
40.如图5所示，聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件3包括聚乙烯-聚丙烯隔膜31及其双面涂布的高分子粘结剂层32。高分子粘结剂层32包括质量比为3:7的聚偏氟乙烯和氧化铝。高分子粘结剂层32。高分子粘结剂层32厚度小于1微米。
41.外壳元件：
42.外壳元件自内向外依次包括多层聚乙烯膜、铝箔、聚丙烯膜和聚酰胺膜。外壳元件的厚度为0.05～0.15mm。
43.上述超薄型聚合物锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
44.(1)将正极浆料双面涂布到正极集流体，制得正极复合元件；将负极浆料单面涂布到负极集流体最外侧，制得负极复合元件；将高分子粘结剂双面涂布到聚乙烯-聚丙烯隔膜，制得聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件；
45.(2)依次层叠放置聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件、负极复合元件、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件、正极复合元件、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件、负极复合元件、聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件构成电池芯，将层叠好的电池芯放在热压机上热压定型；
46.(3)用外壳元件包裹热压后的电池芯形成电池。
47.优选地，所述电池芯放在热压机上热压15秒定型，热压温度为60℃，压力1kgf。
48.本发明的电池在负极集流体最外侧单面涂覆负极片，与传统的正负极片都是集流体上双面涂覆相比，节省了两个单面负极片的厚度空间，能够有效降低电池的厚度。本发明的电池芯由两个正极单片和两个负极单片并联而成，最薄可以为0.5毫米，极大地扩展了电池的应用空间。
49.本发明电池中的聚乙烯-聚丙烯隔膜粘结元件采用隔膜涂布粘结剂的方式。热压后使负极复合元件、正极复合元件和隔膜粘合在一起，这样的电池芯强度提高，正、负极和隔膜之间不易离层，避免了电芯过薄导致强度不够，正、负极和隔膜之间容易离层，使得电性能下降等问题。
50.以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例
对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。