提高锂离子二次电池容量的方法及采用该方法制得的电池的制作方法

专利名称：：提高锂离子二次电池容量的方法及采用该方法制得的电池的制作方法
技术领域：
：本发明涉及锂离子二次电池制作方法，尤其是一种通过控制极片涂布面密度以提高锂离子二次电池容量的方法。
背景技术：
：锂离子二次电池结构由正极极片、负极极片、电解液、隔膜和壳体等电池单元组成，正极极片由正极箔片和涂布在正极箔片上的正极活性物质构成，负极极片由负极箔片和涂布在负极箔片上的负极活性物质构成。作为一种高容量和高能量密度的电池，锂离子二次电池主要应用于电子设备上，特别是移动电话、手提电脑、便携式电动工具等。随着科学技术的飞速发展，电子产品的消费趋势逐渐向小、精、尖的方向发展，这样对锂离子二次电池的研发设计提出了最高的单位容量需求。因此，在电池体积保持不变的条件下开发出更高容量的电池以满足现代电子产品的要求，是锂离子二次电池领域研发设计人员的当务之急。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种通过控制极片涂布面密度以提高锂离子二次电池容量的方法。为解决上述技术问题，本发明提供一种提高锂离子二次电池容量的方法，包括正极片的涂布过程；在正极片和负极片的涂布过程中，正极片外表面涂布面密度pP。=2AX/(l+X)，正极片内表面涂布面密度pp产2A/(l+X)，负极片外表面涂布面密度pN。=2B/(l+X)，负极片内表面涂布面密度pNl=2BX/[YZ(l+X)]，其中，2A代表正极片涂布总面密度的传统取值，2B代表负极片涂布总面密度的传统取值，0.9^^1.1，Y为正极片外表面涂布长度与内表面涂布长度之比，Z为负极片外表面涂布长度与内表面涂布长度之比。在电池设计中，巻芯进行平面展开后，正极片的外表面正极材料(即涂布于正极片远离巻芯中心的表面上的正极材料)的涂布长度Lp。大于正极片的内表面正极材料(即涂布于正极片朝向巻芯中心的表面上的正极材料)的涂布长度Lp,，Y(即Lpo/Lp,的值)大于l;负极片的外表面负极材料(即涂布于负极片远离巻芯中心的表面上的负极材料)的涂布长度！^。大于负极片3的内表面负极材料(即涂布于负极片朝向巻芯中心的表面上的负极材料)的涂布长度LNl，Z(即LN。/I^的值)大于1。采用本发明方法得到的正极片的涂布总面密度为pP。+pPi=2A/(l+X)+2AX/(l+X)=2A，与传统设计中正极片的涂布总面密度一致；负极片的涂布总面密度为pN。+pNi=2B/(l+X)+2BX/[YZ(1+X)]，比传统设计中正极片的涂布总面密度2B小。本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种采用控制极片涂布面密度以提高锂离子二次电池容量的方法制作的锂离子二次电池。为解决该技术问题，本发明提供一种采用本发明提高锂离子二次电池容量的方法制作的锂离子二次电池，包括正极片和负极片；正极片外表面涂布面密度Pp。=2AX/(1+X)，正极片内表面涂布面密度pp产2A/(l+X)，负极片外表面涂布面密度pN。=2B/(l+X)，负极片内表面涂布面密度pN,=2BX/[YZ(l+X)]，其中，2A代表正极片涂布总面密度的传统取值，2B代表负极片涂布总面密度的传统取值，0.9SX3.1，Y为正极片外表面涂布长度与内表面涂布长度之比，Z为负极片外表面涂布长度与内表面涂布长度之比。本发明锂离子二次电池中，正极片的涂布总面密度为2A，与传统设计中正极片的涂布总面密度一致；负极片的涂布总面密度为pN。+pNl=2B/(l+X)+2BX/[YZ(1+X)]，比传统设计中正极片的涂布总面密度2B小。本发明的有益效果是在电池容量一定即正极极片的涂布总面密度一定的情况下，通过控制正极片内外表面的涂布面密度，使负极片的涂布总面密度减小，可减薄负极片的厚度，从而减小电池巻芯的体积，相应地，采用本发明方法在电池体积不变的情况下可以使电池的容量提高；同时，负极片的涂布总面密度减小可以减少因形成SEI膜所造成的电池能量不可逆损失，也相对提高了电池容量；采用本发明方法可节约电池的内部空间，提高负极活性物质的利用率，提高电池的容量。具体实施例方式以下对比例和实施例中，正极材料、负极材料及电池容量都相同，电池型号为18650型，正极涂布总面密度pP=2A=50.00mg/cm2，正极压实密度为4.00mg/cm3，正极辗压厚度为正极涂布总面密度pP与正极压实密度之商(141um)，负极涂布总面密度pN=2B，负极压实密度为1.48mg/cm3'，负极辗压厚度为负极涂布总面密度pw与负极压实密度之商。2A代表正极片涂布总面密度的传统取值，2B代表负极片涂布总面密度的传统取值，在这里A、B均取25.00mg/cm2。4在电池设计中，正极片外表面涂布长度与内表面涂布长度之比Y的取值范围可为1<负极片外表面涂布长度与内表面涂布长度之比Z的取值范围可为1〈Z^1.2。在以下对比例和实施例中，Y取1.02，Z取1.03。以下对比例和实施例中电池制作过程的其它工艺条件相同。对比例本对比例采用传统的电池设计，正极外表面涂布面密度pp。与正极片内表面涂布面密度ppi相同、均为25.00mg/cm2，负极外表面涂布面密度p^与正极片内表面涂布面密度p^也相同、均为11.26mg/cm2，相关的电池参数见表一。表一对比例中的相关电池参数<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>采用本发明方法得到的本实施例电池的负极片的涂布总面密度比对比例的负极片的涂布总面密度减少量为2B—2B/(1+X)—2BX/[YZ(1+X)]=0.54mg/cm2，辗压后负极片涂层厚度减少量为152-148.5=3.5um，巻芯(18650型电池巻绕层数为20x2)直径减小量为20x2x3.5/1000=0.140mm，巻芯直径为17.30-0.140=17.160mm。可见，采用本发明方法得到的电池，节约了电池的内部空间，提高了负极活性物质的利用率，相应地也提高电池的容量。实施例二本实施例相关的电池参数见表三。表三实施例二中的相关电池参数正极参数负极参数X1.04X1.04pPo(mg/cm2)2AX/(1+X)=25.50pNo(mg/cm2)2B/(1+X)=11.04ppi(mg/cm2)2A/(1+X)=24.50PNi(mg/cm2)2BxX/(YZ(1+X)〕=10.93Pp(mg/cm2)2A=50.00Pn(mg/cm)2B/(1+X)+2BX/[YZ(1+X)]=21.97PP。/pPi1.04PNi/pNo0.990辗压厚度(um)141辗压厚度(um)158.4铝箔厚度(um)16铜箔厚度(um)10涂层厚度(um)125涂层厚度(um)148.4采用本发明方法得到的本实施例电池的负极片的涂布总面密度比对比例的负极片的涂布总面密度减少量为2B—2B/(1+X)—2BX/[YZ(1+X)]=0.55mg/cm2，辗压后负极片涂层厚度减少量为152-148.4=3.6um，巻芯(18650型电池巻绕层数为20x2)直径减小量为20x2x3.6/1000=0.144mm，巻芯直径为17.30-0.144=17.156mm。可见，采用本发明方法得到的电池，节约了电池的内部空间，提高了负极活性物质的利用率，相应地也提高电池的容量。实施例三本实施例相关的电池参数见表四。表四实施例三中的相关电池参数<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>采用本发明方法得到的本实施例电池的负极片的涂布总面密度比对比例的负极片的涂布总面密度减少量为2B—2B/(1+X)—2BX/[YZ(1+X)]=0.53mg/cm2，辗压后负极片涂层厚度减少量为152-148.6=3.4um，巻芯(18650型电池巻绕层数为20x2)直径减小量为20x2x3.4/1000=0.136mm，巻芯直径为17.30-0.136=17.164mm。可见，采用本发明方法得到的电池，节约了电池的内部空间，提高了负极活性物质的利用率，相应地也提高电池的容量。实施例四本实施例相关的电池参数见表五。表五实施例四中的相关电池参数<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>采用本发明方法得到的本实施例电池的负极片的涂布总面密度比对比例的负极片的涂布总面密度减少量为2B—2B/(1+X)—2BX/[YZ(1+X)]=0.52mg/cm2,辗压后负极片涂层厚度减少量为152-148.7=3.3um，巻芯(18650型电池巻绕层数为20x2)直径减小量为20x2x3.3/1000=0.132mm，巻芯直径为17.30-0.132=17.168mm。可见，采用本发明方法得到的电池，节约了电池的内部空间，提高了负极活性物质的利用率，相应地也提高电池的容量。实施例五本实施例相关的电池参数见表六。表六实施例五中的相关电池参数<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>采用本发明方法得到的本实施例电池的负极片的涂布总面密度比对比例的负极片的涂布总面密度减少量为2B—2B/(1+X)—2BX/[YZ(1+X)]=0.57mg/cm2,辗压后负极片涂层厚度减少量为152-148.3=3.7um，巻芯(18650型电池巻绕层数为20x2)直径减小量为20x2x3.7/1000=0.148mm，巻芯直径为17.30-0.148=17.152mm。可见，采用本发明方法得到的电池，节约了电池的内部空间，提高了负极活性物质的利用率，相应地也提高电池的容量。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。权利要求1、一种提高电池容量的方法，包括正极片和负极片的涂布过程；其特征在于在正极片和负极片的涂布过程中，正极片外表面涂布面密度ρPo＝2AX/(1+X)，正极片内表面涂布面密度ρPi＝2A/(1+X)，负极片外表面涂布面密度ρNo＝2B/(1+X)，负极片内表面涂布面密度ρNi＝2BX/[YZ(1+X)]，其中，A代表正极片涂布面密度的传统取值，B代表负极片涂布面密度的传统取值，0.9≤X≤1.1，Y为正极片外表面涂布长度与内表面涂布长度之比，Z为负极片外表面涂布长度与内表面涂布长度之比。2、采用权利要求1所述方法的电池，包括正极片和负极片；其特征在于正极片外表面涂布面密度pP。=2AX/(l+X)，正极片内表面涂布面密度pPi=2A/(l+X)，负极片外表面涂布面密度pN。=2B/(l+X)，负极片内表面涂布面密度pNl=2BX/[YZ(l+X)]，其中，A代表正极片涂布面密度的传统取值，B代表负极片涂布面密度的传统取值，0.9SX$1.1，Y为正极片外表面涂布长度与内表面涂布长度之比，Z为负极片外表面涂布长度与内表面涂布长度之比。全文摘要本发明提供一种提高锂离子二次电池容量的方法，包括正极片的涂布过程；在正极片和负极片的涂布过程中，正极片外表面涂布面密度ρ_Po＝2AX/(1+X)，正极片内表面涂布面密度ρ_Pi＝2A/(1+X)，负极片外表面涂布面密度ρ_No＝2B/(1+X)，负极片内表面涂布面密度ρ_Ni＝2BX/[YZ(1+X)]，其中，A代表正极片涂布面密度的传统取值，B代表负极片涂布面密度的传统取值，0.9≤X≤1.1，Y为正极片外表面涂布长度与内表面涂布长度之比，Z为负极片外表面涂布长度与内表面涂布长度之比。本发明可节约电池的内部空间，提高负极活性物质的利用率，提高电池的容量。文档编号H01M10/40GK101465443SQ200710125210公开日2009年6月24日申请日期2007年12月18日优先权日2007年12月18日发明者杰刘,闯杨申请人:深圳市比克电池有限公司