专利名称：薄膜锂离子电池的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜锂离子电池的制备方法。
背景技术：
现有的薄膜锂离子电池包括外壳体、封装于外壳体内的正极片、负极片及设置于正极片和负极片之间的固体电解质。所述正极片包括一正极集流体及形成于该正极集流体表面的正极材料层。所述负极片包括一负极集流体及形成于该负极集流体表面的负极材料层。薄膜锂离子电池以薄和轻便的特点广泛应用于各种领域。电池中的集流体是用于汇集电流的结构。集流体的功用主要是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出，因此集流体应与活性物质充分接触，并且内阻应尽可能小为佳。现有的薄膜锂离子电池中，集流体通常采用金属薄片，如铜箔、铝箔。然而，这些金属薄片一般具有较大的重量，从而使薄膜锂离子电池质量较大；同时，由于金属材料易被腐蚀，进一步影响了薄膜锂离子电池的使用寿命。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种质量较轻、寿命较长薄膜锂离子电池的制备方法。一种薄膜锂离子电池的制备方法，其包括以下步骤:提供一正极材料层；提供一第一碳纳米管层，将所述第一碳纳米管层形成在正极材料层的表面，形成一正极片，该第一碳纳米管层为正极集流体；制备一负极片，该负极片包括一负极材料层；以及，设置一固体电解质薄膜于正极片和负极片之间，并将该正极片、固体电解质薄膜和负极片封装于一外部封装结构中。相较于现有技术，所述薄膜锂离子电池的制备方法通过在正极材料层的表面形成第一碳纳米管层作为集流体，碳纳米管密度较小，因此，集流体在整个锂离子电池中所占的重量较小，因此，采用该方法制备的薄膜锂离子电池具有较高的能量密度，同时，由于碳纳米管化学稳定性高，不易被腐蚀，因此，集流体不易被破坏，因此，采用该方法制备的薄膜锂离子电池具有较长的使用寿命。
图1为本发明第一实施例提供的薄膜锂离子电池的侧面示意图。图2为图1中薄膜锂离子电池的集流体所采用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。图3为图1中薄膜锂离子电池的集流体采用的碳纳米管层包括多个沿同一方向延伸的碳纳米管时的结构的俯视图。图4为图1中薄膜锂离子电池的集流体采用的碳纳米管层包括多个各向同性碳纳米管时的结构的俯视图。图5为本发明第一实施例提供的薄膜锂离子电池所采用的正极材料层的结构示意图。
图6为本发明第一实施例提供的薄膜锂离子电池所采用的正极材料层的扫描电镜照片。图7为本发明第二实施例提供的薄膜锂离子电池制备方法的流程图。图8为本发明第三实施例提供的薄膜锂离子电池制备方法的流程图。主要元件符号说明 _
权利要求
1.一种薄膜锂离子电池的制备方法，其包括以下步骤: 提供一正极材料层； 提供一第一碳纳米管层，将所述第一碳纳米管层形成在正极材料层的表面，形成一正极片，该第一碳纳米管层为正极集流体； 制备一负极片，该负极片包括一负极材料层；以及 设置一固体电解质薄膜于正极片和负极片之间，并将该正极片、固体电解质薄膜和负极片封装于一外部封装结构中。
2.如权利要求1所述的薄膜锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述提供一正极材料层的过程包括以下步骤:制备一碳纳米管原料；提供正极活性物质及一溶剂；将该碳纳米管原料和正极活性物质加入至所述溶剂中，并超声分散使该碳纳米管原料和正极活性物质相互混合形成一混合物；将该混合物从溶剂中分离，干燥该混合物后，形成所述正极材料层。
3.如权利要求2所述的薄膜锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述提供碳纳米管原料的方法包括:在一基底上制备一碳纳米管阵列；以及将碳纳米管阵列从所述基底上刮下获得碳纳米管原料。
4.如权利要求2所述的薄膜锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮或水中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的薄膜锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述在正极材料层的表面形成一第一碳纳米管层的方法为直接将至少一层碳纳米管拉膜、碳纳米管碾压膜、碳纳米管絮化膜或其组合铺设于正极材料层的表面形成该第一碳纳米管层。
6.如权利要求1所述的薄膜锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述将第一碳纳米管层形成在正极材料层的表面的方`法包括:提供一碳纳米管阵列；将该碳纳米管阵列转移至该正极材料层的表面；以及，碾压所述碳纳米管阵列，在正极材料层表面形成该第一碳纳米管层。
7.如权利要求1所述的薄膜锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述提供一负极材料层的过程包括以下步骤:制备一碳纳米管原料；提供负极活性物质及一溶剂；将该碳纳米管原料和负极活性物质加入至所述溶剂中，并超声分散使该碳纳米管原料和负极活性物质相互混合形成一混合物；将该混合物从溶剂中分离，干燥该混合物后，形成所述负极材料层。
8.如权利要求1所述的薄膜锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述制备一负极片的方法包括:提供该负极材料层；以及，在该负极材料层的表面形成一第二碳纳米管层，该第二碳纳米管层用作负极集流体。
9.如权利要求1所述的薄膜锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述设置一固体电解质薄膜在正极片和负极片之间的方法为:将正极片与负极片分别设置于所述固体电解质薄膜两侧并压合，形成一个电池单元，其中，隔膜的两侧分别与正极材料层和负极材料层接触。
10.如权利要求8所述的薄膜锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述将该正极片、固体电解质薄膜和负极片放置于一壳体中的步骤包括将多个电池单元层叠设置后放置于该壳体中。
11.一种薄膜锂离子电池的制备方法，其包括以下步骤: 提供一固体电解质薄膜，该固体电解质薄膜具有相对的第一表面和第二表面； 形成一正极材料层于固体电解质薄膜的第一表面上； 在正极材料层的表面设置第一碳纳米管层，形成一正极片； 形成一负极材料层于固体电解质薄膜的第二表面上； 在负极材料层的表面设置一第二碳纳米管层，形成一负极片；以及 将该正极片、固体电解质薄膜和负极片封装于一外部封装结构中。
12.如权利要求11所述的薄膜锂离子电池的制备方法，其特征在于，将含有正极活性物质、导电剂及粘结剂的正极材料 浆料涂在固体电解质薄膜的第一表面上。
全文摘要
一种薄膜锂离子电池的制备方法，其包括以下步骤提供一正极材料层；提供一第一碳纳米管层，将所述第一碳纳米管层形成在正极材料层的表面，形成一正极片，该第一碳纳米管层为正极集流体；制备一负极片，该负极片包括一负极材料层；以及，设置一固体电解质薄膜于正极片和负极片之间，并将该正极片、固体电解质薄膜和负极片封装于一外部封装结构中。
文档编号H01M10/058GK103187575SQ201110447298
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者王佳平, 王珂, 罗姝, 姜开利, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司