一种新型软包锂电池的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池制备技术领域，特别涉及一种新型软包锂电池。

背景技术：

目前，新能源汽车已经成为我国七大战略性新兴产业之一，并且随着新能源汽车研发的飞速发展，锂离子动力电池由于具有高能量密度和长循环使用寿命的优越性，逐步成为最具有发展潜力和竞争力的动力电池之一。

全固体锂电池近年来因具有更高的能量密度和优异的安全性能而成为研究热点，但全固体锂电池中，集流体的比表面积有限，固态正极活性材料与集流体接接触面积较小，使得电池充放电过程中活性物质的局部电流密度过大，导致电池容量衰减。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种新型软包锂电池，该电池能提到锂离子传导率的同时，减小电池充放电过程中活性物质的局部电流密度。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种新型软包锂电池，包括由铝塑膜围成的密闭空间、逐层设置在所述密闭空间内的负极集流体、固体电解质、正极活性材料层、正极集流体；所述负极集流体和所述正极集流体为多孔泡沫金属，所述负极集流体上设置有亲锂性纳米颗粒层；所述正极活性材料层为浆料状且密封在所述固体电解质与正极集流体之间。

与现有技术相比，本实用新型将所述负极集流体和所述正极集流体设置呈多孔泡沫结构，一方面，多孔泡沫结构使得负极集流体和正极集流体的比表面积相应增大，浆料状的正极活性材料由于其具有的流动性，使得正极活性材料嵌在正极集流体各个孔内，进而增大正极活性材料与正极集流体的接触面积，从而减小电池的活性物质的局部电流密度；进一步的，正极活性材料与集流体的接触面积的增大，提高正极活性材料的利用率，从而促进正极活性材料发生电化学反应，增强电极的导电性；另一方面，所述负极集流体负载的亲锂性纳米颗粒使得多孔泡沫结构的负极集流体可对锂离子向内诱导沉积，使得锂离子分布得更均匀，进而有效抑制电池充电和放电过程中锂枝晶的生长，从而增加电池循环寿命和安全稳定性。

作为优选，所述正极活性材料层的材料包括碳纳米管、石墨烯、石墨炔、导电炭黑中的一种或几种。

作为优选，还包括设置在所述密闭空间外的正极极耳和负极极耳；所述正极极耳与所述正极集流体电性连接，所述负极极耳与所述负极集流体电性连接。

作为优选，所述正极极耳与所述正极集流体焊接连接，所述负极极耳与所述负极集流体焊接连接。

作为优选，所示正极极耳与所述正极集流体之间以及所述负极极耳与所述负极集流体之间的还设置有连接加强件。

作为优选，所述连接加强件为高温胶带，所示高温胶带粘接在所述正极极耳与所述正极集流体的连接处以及所述正极极耳与铝塑膜之间；所示高温胶带还粘接在所述负极极耳与所述负极集流体的连接处以及所述负极极耳与铝塑膜之间。

作为优选，所述正极极耳为铝条，所述负极极耳为镍条。

作为优选，所述正极集流体采用铝材料或钛材料或不锈钢材料制造。

作为优选，所述负极集流体采用铜材料制造。

作为优选，所述正极集流体和/或所述负极集流体上涂有碳层。

附图说明

现结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步说明。

图1本实用新型的内部结构示意图。

图中：

1、铝塑膜；2、负极集流体；3、固体电解质；4、正极活性材料层；5、正极集流体；6、正极极耳；7、负极极耳；8、高温胶带。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供一种新型软包锂电池，包括由铝塑膜1围成的密闭空间、逐层设置在所述密闭空间内的负极集流体2、固体电解质3、正极活性材料层4、正极集流体5；所述负极集流体2和所述正极集流体5为多孔泡沫金属，所述负极集流体2上设置有亲锂性纳米颗粒层；所述正极活性材料层4为浆料状且密封在所述固体电解质3与正极集流体5之间。其中，亲锂性纳米颗粒的材料包括金、银、锌、锡、铝中的任一种。

与现有技术相比，本实用新型将所述负极集流体2和所述正极集流体5设置呈多孔泡沫结构，一方面，多孔泡沫结构使得负极集流体2和正极集流体5的比表面积相应增大，浆料状的正极活性材料层4由于其具有的流动性，使得正极活性材料4嵌在正极集流体各个孔内，进而增大正极活性材料4与正极集流体5的接触面积，从而减小电池的活性物质的局部电流密度；进一步的，正极活性材料4与正极集流体5的接触面积增大，提高正极活性材料的利用率，从而促进正极活性材料发生电化学反应，增强电极的导电性；另一方面，所述负极集流体2负载的亲锂性纳米颗粒使得多孔泡沫结构的负极集流体2可对锂离子向内诱导沉积，使得锂离子分布得更均匀，进而有效抑制电池充电和放电过程中锂枝晶的生长，从而增加电池循环寿命和安全稳定性。

固体的表面存在肉眼可识别或肉眼不可识别的凹凸不平的丘陵，当固定表面与固体表面接触时，由于丘陵的作用，使得固定表面与固体表面之间不完全贴紧，造成接触面的界面阻抗增大。浆料状的正极活性材料使得正极活性材料与电解质的接触依然保持成固体与半固态的接触状态，进而利用液体柔润性好的优势，使得正极活性材料与固体电解质3接触时，正极活性材料贴紧固体电解质3的各个位置，以防止两者之间的界面电阻变大，以使电池的离子传输效率得到有效地提高，并且能够抑制电池极化的发生，使得正极活性材料的利用率得以增加。

本实施例中，浆料状的正极活性材料采用现有技术中半固态锂浆料电池常用的浆料状活性材料，本申请并不要求保护其材料及组分。

本实施例中，所述正极活性材料层4包括碳纳米管、石墨烯、石墨炔、导电炭黑等材料的一种或几种。在正极活性材料中掺杂碳纳米管等材料，因碳纳米管等材料具有良好的导电性，可提高正极活性材料的导电性，进而减少集流体的用量。

如图1所示，本实用新型还包括正极极耳6和负极极耳7；所述正极极耳6与所述正极集流体5电性连接，所述负极极耳7与所述负极集流体2电性连接。

本实施例中，所述正极极耳6与所述正极集流体5焊接连接，所述负极极耳7与所述负极集流体2焊接连接。所示正极极耳6与所述正极集流体5之间以及所述负极极耳7与所述负极集流体2之间的还设置有连接加强件。优选的，所述连接加强件为高温胶带8，所示高温胶带8粘接在所述正极极耳6与所述正极集流体5的连接处以及所述正极极耳6与铝塑膜1之间；所示高温胶带8还粘接在所述负极极耳7与所述负极集流体2的连接处以及所述负极极耳7与铝塑膜1之间。

正极极耳6与正极集流体5、以及负极极耳7与负极集流体2的通过焊接实现电性连接，且通过高温胶带8，除加强电极极耳与集流体的连接稳固性外，还使得正极极耳6和负极极耳7与铝塑膜1相互隔离防导电。

本实施例中，所述正极集流体5采用铝材料或钛材料或不锈钢材料制造，所述负极集流体2采用铜材料制造，进一步的，所述正极集流体5和/或所述负极集流体2上涂有碳层。

如图1所示，本实施例中的铝塑膜1围成一方形体，即所述密闭空间呈方形。所述密闭空间内由下至上，依次铺设正极集流体5、正极活性材料层4、固体电解质3、负极集流体2；铝塑膜1、正极集流体5、正极活性材料层4、固体电解质3、负极集流体2的之间的连接面相互抵接，正极集流体5、正极活性材料层4、固体电解质3、负极集流体2的侧面抵接铝塑膜1的内侧面，从而使得正极活性材料层4被密封在所述固体电解质3与正极集流体5之间，且固体电解质3将负极集流体2与正极活性材料层4完全隔离。

本实施例中，电池正极包括厚度相对减少的正极集流体5和浆料状正极活性材料层4。其中，正极集流体5可为涂碳或未涂碳的铝、钛、不锈钢材料等的任意一种，而正极活性材料层4的材质可为硫、二氧化锰、五氧化二钒等不含有锂元素的材料，也可为磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂等含锂元素的材料。使用不含锂元素正极活性材料层4时，可在负极集流体2材料上沉积相应的锂金属负极材料。

本实施例中，负极集流体2是厚度相对减少的涂碳或未涂碳的铜材料，本实施例的负极集流体2在材质上可为涂碳或未涂碳的铜材料。

本实施例中，固体电解质3可使用peo基、聚酯基、pvdf类、sn基、llzo,lgps,li3po4,lpon,lspo等固态电解质中的一种或多种。

另外，本实施例中的铝塑膜1可为铝塑复合、镀铝复合、镀铝复合+pe内袋、牛皮纸铝箔复合等；

请参见图1，本实施例的新型软包锂电池的制备方法如下：

首先在冲压好的铝塑膜1中放置正极集流体5，然后加入浆料状正极活性材料，接着加入固体电解质3，最后加入负极集流体2。加入正极集流体5时，正极集流体5需与正极极耳6进行焊接，焊接后，正极集流体5放置在铝塑膜1中，正极极耳6放置在铝塑膜1指定边缘处的高温胶带8中；同理，加入负极集流体2时，负极集流体2需与负极极耳7焊接，焊接后，负极集流体2放置在铝塑膜1中，负极极耳7放置在铝塑膜1指定边缘处的高温胶带8中。加入固体电解质3时需使固体电解质3侧面与铝塑膜1内侧面相抵接，使正极活性材料与负极集流体2完全隔离。然后盖上铝塑膜1，进行封装。

本实用新型实施例中，因使用具有一定流动性的浆料状正极活性材料，使得电池的离子传输效率得到有效地提高，并且能够抑制电池极化的发生，使得正极活性材料的利用率得以增加。使用固体电解质3，可以避免液体电解液对锂金属负极的侵蚀和抑制锂枝晶的形成，从而提升电池的循环性能以及安全性能。

另外，本实用新型技术方案相对于现有技术的铜箔、铝箔集流体，采用浆料状的正极活性材料，可使用相对薄的铜箔和铝箔集流体，在降低单体电池成本的同时，降低正负极集流体2的质量占比，提高单体电池的能量密度。

进一步的，本实用新型实施例相对于现有技术的铜箔、铝箔集流体，具有微米甚至纳米级别大小孔的正负极集流体2，具有非常大的孔隙率，电池的整体质量可做得相对更轻，可提高电池的能量密度。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变动。