一种锂离子电池及其制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池及其制备方法。

背景技术：

目前较多电子产品配备锂离子电池，随着电子产品在日常生活中覆盖领域愈加广泛，锂离子电池已经成为日常生活中的必需品，锂离子电池的发展也迎来新的性能要求，为了解决智能机的续航问题，对小体积，高容量锂离子电池的需求更为迫切，就目前的技术，锂离子电池已经到了技术瓶颈，难以再上一个台阶。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂离子电池及其制备方法，旨在解决对小体积，高容量锂离子电池的需求的问题。

本发明的技术方案如下：

一种锂离子电池，包括电芯、电解液和金属外壳，其中，所述金属外壳为内壁涂碳金属外壳，所述内壁涂碳金属外壳上设置有外接正极，壳体内壁涂碳层用作外接负极；所述内壁涂碳金属外壳的内部还设置有正极片和负极片，所述正极片和负极片之间还设置有隔膜；所述内壁涂碳金属外壳既用作电芯、电解液的容器，又用作外接负极的集流体。

所述的锂离子电池，其中，电芯卷绕采用负极片为卷芯内圈，正极活性物涂敷极片覆盖隔膜收尾的方式。

所述的锂离子电池，其中，壳体内壁涂碳层外接负极与外接正极组成的容量电池与内部正负极片卷绕而成的容量电池并联存在。

所述的锂离子电池，其中，内壁涂碳金属外壳的壳体为圆柱型壳体、方型壳体中的一种。

所述的锂离子电池，其中，所述内壁涂碳金属外壳为内壁涂碳铝壳、内壁涂碳涂碳钢壳中的一种。

所述的锂离子电池，其中，内壁涂碳金属外壳的涂碳层厚度为0.05-0.15mm。

所述的锂离子电池，其中，采用真空等离子体喷涂碳层。

一种如上任一所述的锂离子电池的制备方法，其中，包括步骤：

A、首先分别制备正极片和负极片；

B、然后将制备好的负极片为卷芯内圈，隔膜和正极活性物涂敷的极片卷绕电芯；

C、然后将电芯装入内壁涂碳金属外壳内，封装、注入电解液，制成锂离子电池。

所述的锂离子电池的制备方法，其中，步骤B中，然后将制备好的负极片为卷芯内圈，正极活性物涂敷极片卷绕电芯覆盖隔膜收尾的方式卷绕电芯。

有益效果：本发明利用内壁涂碳金属外壳既用作电芯、电解液的容器，又用作负极的集流体，增大电池内部活性物质有效涂覆面积，实现了在有限电池尺寸空间内提高了电池的容量，提高锂离子电池的体积比能量的性能。

附图说明

图1为本发明内壁涂碳的圆柱型钢壳截面示意图。

图2为本发明内壁涂碳的方型铝壳截面示意图。

图3为常规18650型号电池极片正视图。

图4为本发明18650型号电池极片正视图。

图5为常规方型卷绕电池极片正视图。

图6为本发明方型卷绕电池极片正视图。

具体实施方式

本发明提供一种锂离子电池及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的一种锂离子电池，包括电芯、电解液和金属外壳，其中，所述金属外壳为内壁涂碳金属外壳，所述内壁涂碳金属外壳上设置有外接正极，壳体内壁涂碳层用作外接负极；所述内壁涂碳金属外壳的内部还设置有正极片和负极片，所述正极片和负极片之间还设置有隔膜；所述内壁涂碳金属外壳既用作电芯、电解液的容器，又用作外接负极的集流体。

本发明通过在金属壳内壁涂碳，然后利用内壁涂碳金属外壳既用作电芯、电解液的容器，又用作负极的集流体，增大电池内部活性物质有效涂覆面积，实现了在有限电池尺寸空间内提高了电池的容量，提高锂离子电池的体积比能量的性能。

优选地，内壁涂碳金属外壳的壳体可以为但不限于圆柱型壳体、方型壳体中的一种。其中，图1为本发明内壁涂碳的圆柱型钢壳截面示意图，1为圆柱型钢壳，2为圆柱型钢壳内壁所涂的碳层。图2为本发明内壁涂碳的方型铝壳截面示意图，3为方型铝壳，4为方型铝壳内壁所涂的碳层。本发明通过在金属壳的内壁涂碳，然后利用内壁涂碳金属外壳既用作电芯、电解液的容器，又用作负极的集流体，增大电池内部活性物质有效涂覆面积，实现了在有限电池尺寸空间内提高了电池的容量，提高锂离子电池的体积比能量的性能。

优选地，本发明电芯卷绕采用负极片为卷芯内圈，正极活性物涂敷极片覆盖隔膜收尾的方式。同时，壳体内壁涂碳层外接负极与外接正极组成的小容量电池与内部正负极片卷绕而成的大容量电池并联存在，提高了电池总容量，也降低了电池内阻，优化了电池性能。

优选地，本发明在壳体内壁采用真空等离子体喷涂碳层，从而得到内壁涂碳金属外壳，所述内壁涂碳金属外壳的涂碳层厚度为0.05-0.15mm。其中，所述内壁涂碳金属外壳为内壁涂碳铝壳、内壁涂碳涂碳钢壳中的一种。

基于上述锂离子电池，本发明还提供一种如上任一所述的锂离子电池的制备方法，其中，包括步骤：

A、首先分别制备正极片和负极片；

B、然后将制备好的负极片为卷芯内圈，隔膜和正极活性物涂敷的极片卷绕电芯；

优选地，将制备好的负极片为卷芯内圈，正极活性物涂敷极片卷绕电芯覆盖隔膜收尾的方式卷绕电芯。

C、然后将电芯装入内壁涂碳金属外壳内，封装、注入电解液，制成锂离子电池。

下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

圆柱型电池型号18650-镍钴锰酸锂（NCM）-2600mAh，内阻50mΩ。制作方法为：按照质量比为NCM：SP：PVDF=97:1.5:1.5混料、涂布成正极片，正极涂覆量为23.05mg/cm²；按照质量比为石墨：SBR：CMC：SP=94:3:1.5:1.5混料、涂布成负极片，极片正视图见附图3，正极片5：674*57（mm），负极片6：693*58（mm），7和8均为隔膜。本实施例1的正极片、负极片涂布工艺同上，极片正视图见附图4，正极片10：693*57（mm），负极片9：674*58（mm），11为隔膜，12为隔膜，结合图1内壁涂碳厚度为0.15 mm的圆柱型钢壳，采用负极片为卷芯内圈、正极活性物涂敷极片覆盖隔膜收尾的方式卷绕组装电池。本实施例1的18650锂离子电池的容量为2713.5mAh，内阻35mΩ，容量提高4.4 %。

实施例2

方型铝壳电池型号053048-磷酸铁锂（LFP）-500mAh，内阻12mΩ。制作方法为：按照质量比为磷酸铁锂：SP：PVDF=90:5:5混料、涂布成正极片，正极涂覆量为12.75mg/cm²；按照质量比为石墨：SBR：CMC：SP=94:3:1.5:1.5混料、涂布成负极片，极片正视图见附图5，正极片13：404*41（mm），负极片14：374*42（mm）,15和16均为隔膜。本实施例2的正极片18、负极片17涂布工艺同上，正极片18、负极片17总长度不变，极片正视图见图6，19为隔膜，20为隔膜，结合内壁涂碳厚度为0.05 mm方型铝壳，如图2所示，采用负极片为卷芯内圈、正极活性物涂敷极片覆盖隔膜收尾的方式卷绕组装电池。本实施例2中的053048锂离子电池的容量为528.23mAh，内阻7mΩ，容量提高5.6%。

综上所述，本发明提供一种锂离子电池及其制备方法，本发明通过在金属壳内壁涂碳，然后利用内壁涂碳金属外壳既用作电芯、电解液的容器，又用作负极的集流体，增大电池内部活性物质有效涂覆面积，实现了在有限电池尺寸空间内提高了电池的容量，提高锂离子电池的体积比能量的性能。同时，壳体内壁负极与正极片外周组成的小容量电池与内部正负极片卷绕而成的大容量电池并联存在，提高了电池总容量，也降低了电池内阻，优化了电池性能。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。