一种锂离子电池复合负极及生产方法
【专利摘要】一种锂离子电池复合负极及生产方法，锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，高比容量的硅、锡、铝等材料作为负极活性物质。将硅、锡等高比容量负极粉体活性物质加入到液体碳源原料混合，制备负极原料；将负极原料加到装有高温高密度融液的融液槽，在融液表面形成液体原料薄层；液体原料薄层加热碳源原料高温碳化，形成固体负极薄膜；负极薄膜取出加工成锂离子电池负极。
【专利说明】
一种锂离子电池复合负极及生产方法
技术领域
[0001]本发明涉及到化学电池，特别是锂离子电池。【背景技术】
[0002]锂离子电池负极通常采用碳材料作为活性物质，铜箱作为集流体，高分子材料作为粘结剂。铜箱与高分子材料都不参与电池充放电的电化学反应，铜的密度大，占负极的比重大，不利于提高锂离子电池的比能量。高分子粘结剂为绝缘材料，影响负极的导电性能， 不利于锂离子电池提升电性能。碳材料的比容量比较低，要进一步提高锂离子电池的比能量比较困难。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种高比容量的锂离子电池负极，可以大大提高锂离子电池的比能量。本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，高比容量的硅、锡、铝等材料作为负极活性物质嵌在碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将硅、锡等高比容量负极粉体活性物质加入到液体碳源原料混合，制备负极原料;第二步，将负极原料加到装有高温高密度融液的融液槽，负极原料在融液表面形成液体原料薄层;第三步，液体原料薄层加热碳源原料高温碳化，形成固体负极薄膜;第四步，负极薄膜取出加工成锂离子电池负极。所述的碳源原料可以是石油沥青、煤沥青，也可以粘胶或其他高分子材料。所述高温高密度的融液可以是熔融金属，也可以是熔融盐。
[0004]—种锂离子电池，主要由正极、负极、隔膜、电解液及外壳组成。正极可以是钴酸锂正极也可以是磷酸铁锂正极，还可以是三元材料正极或者锰酸锂正极；负极为复合碳膜负极，活性物质为硅、锡等高比容量材料。【附图说明】
[0005]附图1为锂离子电池复合负极的示意图，其中21—碳膜，22—活性物质。
[0006]附图2为多层结构的锂离子电池复合负极示意图，其中41 一中间相碳膜层，42—中间相碳膜层嵌的活性物质，43—石墨相碳膜层。【具体实施方式】
[0007]实施例一本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，硅作为负极活性物质，硅粉嵌在碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将硅粉加入到石油沥青，混合制备负极原料;第二步，将负极原料加到装有熔融锡的融液槽，在融锡表面形成液体原料薄层;第三步，液体原料薄层加热沥青高温碳化，形成固体负极薄膜，加热温度大于1000摄氏度;第四步，负极薄膜取出加工成锂离子电池负极。所述负极与磷酸铁锂正极、隔膜、电解液及外壳一起制作方形锂离子电池。
[0008]实施例二本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，锡作为负极活性物质，锡粉嵌在碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将锡粉加入到石油沥青，混合制备负极原料;第二步，将负极原料加到装有熔融锡的融液槽，在融锡表面形成液体原料薄层;第三步，液体原料薄层加热沥青高温碳化，形成固体负极薄膜，加热温度大于1000摄氏度;第四步，负极薄膜取出加工成锂离子电池负极。所述负极与磷酸铁锂正极、隔膜、电解液及外壳一起制作方形锂离子电池。
[0009]实施例三本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，硅作为负极活性物质，硅粉嵌在碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将硅粉加入到煤沥青，混合制备负极原料;第二步，将负极原料加到装有熔融锡的融液槽，在融锡表面形成液体原料薄层;第三步， 液体原料薄层加热沥青高温碳化，形成固体负极薄膜;第四步，负极薄膜取出加工成锂离子电池负极。所述负极与锰酸锂正极、隔膜、电解液及外壳一起制作圆柱形锂离子电池。[〇〇1〇]实施例四本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，锡作为负极活性物质，锡粉嵌在碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将锡粉加入到煤沥青，混合制备负极原料;第二步，将负极原料加到装有熔融锡的融液槽，在融锡表面形成液体原料薄层;第三步， 液体原料薄层加热沥青高温碳化，形成固体负极薄膜;第四步，负极薄膜取出加工成锂离子电池负极。所述负极与锰酸锂正极、隔膜、电解液及外壳一起制作圆柱形锂离子电池。
[0011]实施例五本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，硅作为负极活性物质，硅粉嵌在碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将硅粉加入到石油沥青，混合制备负极原料;第二步，将负极原料加到装有熔融锡的融液槽，在融锡表面形成液体原料薄层;第三步，液体原料薄层加热沥青高温碳化，形成固体负极薄膜;第四步，负极薄膜取出加工成锂离子电池负极。所述负极与三元材料正极、隔膜、电解液及外壳一起制作软包装锂离子电池。[〇〇12]实施例六本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，锡作为负极活性物质，锡粉嵌在碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将锡粉加入到石油沥青，混合制备负极原料;第二步，将负极原料加到装有熔融锡的融液槽，在融锡表面形成液体原料薄层;第三步，液体原料薄层加热沥青高温碳化，形成固体负极薄膜;第四步，负极薄膜取出加工成锂离子电池负极。所述负极与钴酸锂正极、隔膜、电解液及外壳一起制作圆柱形锂离子电池。 [〇〇13]实施例七本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，锡作为负极活性物质，锡粉嵌在复合碳膜的外层碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将锡粉加入到煤沥青， 混合制备负极原料;第二步，将负极原料涂覆到石墨膜的二面;第三步，加热涂覆有负极原料到石墨膜，沥青高温碳化，形成复合碳膜;第四步，将复合碳膜取出加工成锂离子电池负极。所述负极与钴酸锂正极、隔膜、电解液及外壳一起制作圆柱形锂离子电池。
[0014]实施例八本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，硅作为负极活性物质，硅粉嵌在复合碳膜的外层碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将硅粉加入到煤沥青， 混合制备负极原料;第二步，将负极原料涂覆到石墨膜的二面;第三步，加热涂覆有负极原料到石墨膜，沥青高温碳化，形成复合碳膜;第四步，将复合碳膜取出加工成锂离子电池负极。所述负极与三元材料正极、隔膜、电解液及外壳一起制作软包装锂离子电池。[0〇15]实施例九本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，锡作为负极活性物质，锡粉嵌在碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将锡粉加入到煤沥青，混合制备负极原料;第二步，将负极原料涂覆到石墨膜的二面;第三步，加热涂覆有负极原料到石墨膜，沥青高温碳化，形成复合负极薄膜;第四步，将负极薄膜取出加工成锂离子电池负极。所述负极与磷酸铁锂正极、隔膜、电解液及外壳一起制作圆柱形锂离子电池。
[0016]实施例十本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，硅作为负极活性物质，硅粉嵌在碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将硅粉加入到煤沥青，混合制备负极原料;第二步，将负极原料涂覆到石墨膜的二面;第三步，加热涂覆有负极原料到石墨膜，沥青高温碳化，形成复合负极薄膜;第四步，将负极薄膜取出加工成锂离子电池负极。所述负极与锰酸锂正极、隔膜、电解液及外壳一起制作软包装锂离子电池。
[0017]实施例^^一本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，硅作为负极活性物质，硅粉嵌在外层碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将硅粉加入到石油沥青，混合制备负极原料;第二步，将负极原料加到装有熔融锡的融液槽，在融锡表面形成液体原料薄层； 第三步，液体原料薄层加热沥青高温碳化，形成复合碳膜;第四步，复合碳膜取出，在复合碳膜二面涂覆三氧化二铝浆料;第五步，加热干燥，形成复合负极膜;第六步，复合负极膜加工成锂离子电池负极。所述负极与磷酸铁锂正极、隔膜、电解液及外壳一起制作方形锂离子电池。
[0018]实施例十二本发明的锂离子电池负极采用碳膜作为集流体，锡作为负极活性物质，锡粉嵌在外层碳膜里，不用高分子粘结剂。具体生产流程如下，第一步，将锡粉加入到石油沥青，混合制备负极原料;第二步，将负极原料加到装有熔融锡的融液槽，在融锡表面形成液体原料薄层； 第三步，液体原料薄层加热沥青高温碳化，形成复合碳膜;第四步，复合碳膜取出在负极二面涂覆三氧化二铝浆料;第五步，加热干燥，形成复合负极膜;第六步，复合负极膜加工成锂离子电池负极。所述负极与锰酸锂正极、隔膜、电解液及外壳一起制作软包装锂离子电池。
[0019]上述实施例只是本发明的部分应用，不同碳源材料、不同负极活性物质、不同加工工艺及不同正极材料有许多组合，这些组合都可以实现本发明。
【主权项】
1.一种锂离子电池复合负极，其特征在于复合负极的集流体为碳膜，高比容量的活性 物质嵌在碳膜里。2.根据权利要求1所述的锂离子电池复合负极，其特征在于高比容量的活性物质为硅。3.根据权利要求1所述的锂离子电池复合负极，其特征在于高比容量的活性物质为锡。4.根据权利要求1所述的锂离子电池复合负极，其特征在于复合负极集流体碳膜为沥青碳膜。5.根据权利要求1所述的锂离子电池复合负极，其特征在于复合负极的集流体碳膜为 夹层结构，中间层为石墨，外层为中间相碳，活性物质嵌在外层碳膜里。6.—种锂离子电池复合负极的生产方法，其特征在于生产流程主要包括1)负极活性物 质加入到碳源原料，混合均匀制备负极原料;2)负极原料在高温高密度融液表面形成流体 薄层;3)负极原料加热碳化形成复合负极碳膜;4)复合负极碳膜加工成锂离子电池负极。7.根据权利要求6所述的锂离子电池复合负极生产方法，其特征在于碳源原料为沥青， 融液为熔融金属。8.—种锂离子电池复合负极的生产方法，其特征在于生产流程主要包括1)负极活性物 质加入到碳源原料，混合均勾制备负极原料;2)负极原料涂覆在碳膜的二面;3)负极原料加 热，其碳源原料碳化形成复合负极碳膜;4)复合负极碳膜加工成锂离子电池负极。9.根据权利要求8所述的锂离子电池复合负极生产方法，其特征在于所用的碳膜为石墨膜。10.—种锂离子电池，主要由正极、负极、隔膜、电解液、外壳组成，其特征在于负极为权 利要求1所述的锂离子电池复合负极。
【文档编号】H01M4/66GK105958010SQ201610456010
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】周虎, 周思齐
【申请人】周虎