一种电池的正极极片及所得的锂电池的制作方法

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种高比能量的正极极片及所得的锂电池。

背景技术：

锂电池以其高能量密度、低自放电、长存储寿命以及绿色无重金属污染等优点，已经被广泛应用于现代社会生产和生活中。随着人们的生活水平越来越高，整机的需要越来越小型化，轻便化，这对锂电池的体积就提出的更高的要求。比如动态密码智能卡良好的信息处理能力和保密性能，使其成为智能卡发展的主要方向，由于动态密码智能卡功能的增加，对超薄型电池所提供的能量要求也相应提高，现有锂电池都达不到这样的要求。通过电池结构设计来提高超薄型电池的容量已不能满足使用要求，需要开发其他能显著提高能量密度的技术途径。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明提供了一种能量密度高的电池极片以及由该正极片制得的超薄锂电池。

为了解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：一种电池的正极极片，包括复合正级材料、复合导电剂、粘结剂和集流体，其特征在于：所述复合正极材料、复合导电剂和粘接剂的重量比为： 8.5~9.6：0.2~0.75：0.2~0.75；所述复合正极材料是二氧化锰和氟化碳的混合物，在复合正极材料中，所述二氧化锰的重量组成为70%~98%，氟化碳重量组成为：2%~30%。引入氟化碳理论上可大幅提高电池的能量密度，但充分有效利用氟化碳的理论克容量需要考虑以下几方面的因素：（1）氟化碳相对较小的2.2g/cm³的密度（二氧化锰为4.5 g/cm³）导致正极极片的压实密度降低而能量密度降低；（2）氟化碳导电性差导致导电剂用量的增加；（3）氟化碳放电后产生较大体积膨胀的设计因素；（4）高成本等。因此，在充分考虑上述因素后，采用添加不大于30%少量的氟化碳的技术途径来大幅提高软包装锂/二氧化锰+氟化碳电池的能量密度。

进一步：在上述电池的正极极片中，所述复合导电剂是由碳纳米管、石墨烯和导电炭黑组成，其中导电碳黑的重量组成为20%～98%，碳纳米管与石墨烯重量和的组成为2%～80%，优选的：导电碳黑的重量组成为70%～98%，碳纳米管与石墨烯重量和的组成为2%～30%。由于氟化碳导电性差，采用导电炭黑导致导电剂用量的增加，导电剂用量的增加会降低正极极片的压实密度从而导致能量密度降低。碳纳米管和石墨烯具有优越的导电性能，可显著降低导电剂用量，从而提高电池的能量密度。另一方面，碳纳米管和石墨烯成本相对较高，重量比为2%～30%的碳纳米管和石墨烯用量可控制电池在性价比方面的竞争优势。碳纳米管与石墨烯的两者之间的比例是本领域技术人员常用的比例。

所述粘接剂是含氟高分子材料。即所述含氟高分子材料是聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯。

所述集流体为镍网或镍箔。

本发明还提供了一种锂电池，包括上述电池的正极极片，其特征在于，所述锂电池的厚度小于0.6mm，优选的：所述锂电池的厚度小于0.45mm。

与现有技术相比，本发明的正极极片具有高比能量，由本发明的正极极片组装的超薄型电池性能优于其他超薄型电池体系，具有以下特点和性能：

1、电池放电容量相对其他电池体系的同型号产品高40%～50%，例如：本发明专利生产的CP042529的放电容量可达25mAh以上，超薄型软包装锂锰电池CP042529放电容量仅为16mAh。

2、超薄设计：产品整体厚度不大于0.45mm，满足标准OTP卡的设计要求。

3、性价比高：产品性能大幅提升所带来的优势。本发明生产的电池放电容量相对其他电池体系的同型号产品高40%～50%，而成本仅增加10%，因而电池本身的性价比优于其他电池体系；另外由于智能卡的使用寿命处决于电池的使用寿命，智能卡中电池成本仅占智能卡成本的25%以下，进而采用本发明生产的电池的智能卡的性价比远优于采用其他电池体系的智能卡。

说明书附图

图1：高比能量CP042529与同标准型号CP042529产品放电曲线；

图2：高比能量CP062922与同标准型号CP062922产品放电曲线。

具体实施方式

下面通过实例进一步说明本发明。本发明实施例的配方是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明构思前提下有关锂电池正极极片的配方简单改进都属于本发明保护的范围之内。

实施例1

厚度小于0.45mm的超薄型高比能量锂电池CP042529

一种超薄型高比能量锂电池的正极极片，包括正极材料、复合导电剂、粘结剂和集流体；正极材料采用二氧化锰和氟化碳制成的复合正级材料，在正极材料中，复合正极材料中二氧化锰和氟化碳的占比分别为75%和25%；复合导电剂由导电碳黑、碳纳米管与石墨烯组成，在复合导电剂中，导电炭黑重量比75%，碳纳米管与石墨烯重量和25%。在正极极片中，复合正极材料、复合导电剂和粘接剂的占比分别为92%、4%和4%，粘接剂采用聚偏氟乙烯，集流体采用厚度为0.01mm镍箔。经滚压成型后，正极极片的厚度为0.070mm。负极锂带的厚度为0.05mm，铝塑膜的厚度为0.088mm，隔膜厚度为0.032mm，其中正极极片的尺寸为42*21*0.07mm，负极锂带的尺寸为20*20*0.05mm，隔膜的尺寸为42*22*0.032mm。

采用上述正极极片加上负极极片和隔膜以及铝塑膜，可制得厚度小于0.45mm的超薄型高比能量CP042529锂电池，放电容量25mAh以上，同型号超薄型软包装锂锰电池CP042529放电容量仅为16mAh，放电曲线对比如图1：高比能量CP042529与同标准型号CP042529产品放电曲线,即高比能量CP042529与标准型号CP042529性能比较（1mA）。高比能量CP042529锂电池能更好的满足标准动态密码智能卡的设计要求。

实施例2

厚度小于0.60mm的超薄型高比能量锂电池CP062922

一种超薄型高比能量锂电池的正极极片，包括正极材料、复合导电剂、粘结剂和集流体；正极材料采用二氧化锰和氟化碳制成的复合正级材料，在正极材料中，复合正极材料中二氧化锰和氟化碳的占比分别为70%和30%；复合导电剂由导电碳黑、碳纳米管与石墨烯组成，在复合导电剂中，导电炭黑重量比70%，碳纳米管与石墨烯重量和30%。在正极极片中，复合正极材料、复合导电剂和粘接剂的占比分别为90%、5%和5%，粘接剂采用聚偏氟乙烯，集流体采用厚度为0.01mm镍箔。经滚压成型后，正极极片的厚度为0.12mm。负极锂带的厚度为0.10mm，铝塑膜的厚度为0.088mm，隔膜厚度为0.032mm，其中正极极片的尺寸为41*17*0.12mm，负极锂带的尺寸为19*16*0.11mm，隔膜的尺寸为42*22*0.032mm。

采用上述正极极片加上负极极片和隔膜以及铝塑膜，可制得厚度小于0.60mm的超薄型高比能量CP062922锂电池，放电容量55mAh以上，同型号超薄型软包装锂锰电池CP062922放电容量仅为35mAh，放电曲线对比如图2高比能量CP062922与同标准型号产品放电曲线，即高比能量CP062922与标准型号CP062922性能比较（RT，1mA）。高比能量CP062922锂电池能更好的满足具有射频识别和蓝牙功能智能卡的设计要求。