一种锂离子电池及其制备方法与流程

本发明涉及电池，具体涉及一种锂离子电池及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池因具有工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小、环境友好等优点，已被广泛应用于各种便携式电子产品和电动汽车中。在锂离子电池的实际使用过程中，往往存在发热的问题。随着锂离子电池的充放电过程的不断进行，锂离子电池将会不断产生热量，如果这些热量不能及时地散出会使得热量大量聚集并造成锂离子电池升温，而过高的温度会导致锂离子电池的电化学性能变差以及缩短电池的循环寿命，甚至严重时会引发安全事故。

技术实现思路

1、为了改善锂离子电池存在的散热性能差的问题，提高锂离子电池的动力学性能，本发明提供一种锂离子电池及其制备方法。

2、根据本发明的第一个方面，提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括正极片，正极片包括正极集流体，正极集流体包括涂覆区和非涂覆区，涂覆区的总面积在正极集流体的总面积中所占的比例为80~95%，涂覆区的表面设有正极活性涂层；非涂覆区的表面形成若干个凹陷，以非涂覆区的表面形成的若干个凹陷的总面积为s2，以正极集流体的总面积为s3，s2、s3满足，0＜s2/s3≤0.04。

3、本发明提供的锂离子电池的正极片中的正极集流体的非涂覆区的表面上形成若干个凹陷，且非涂覆区的表面形成的若干个凹陷的总面积s2与正极集流体的总面积s3满足0＜s2/s3≤0.04，一方面，能够提高正极集流体的非涂覆区与电解液的接触面积，进而提高正极集流体的非涂覆区的散热能力，在一定程度上能够提高锂离子电池的电化学性能和循环寿命，另一方面，由于正极非涂覆区的凹陷设置可在锂离子电池低温条件下使用时，作为小的发热单元，从而快速提升锂离子电池的工作温度，进而提高锂离子电池在低温下的容量。并且，将上述正极集流体用于制备锂离子电池时，将多层具有凹陷的正极集流体的非涂覆区进行堆叠以形成极耳时能够提高整个极耳的强度，防止极耳由于结构坍塌而嵌入锂离子电池的极片中。若非涂覆区的表面形成的若干个凹陷的总面积s2与正极集流体的总面积s3之比等于0，即s2/s3=0，则会出现正极集流体的非涂覆区与电解液之间的界面相互作用较弱的情况，导致正极集流体的非涂覆区散热性能不佳，进而导致锂离子电池的电化学性能和循环性能均有所下降；若非涂覆区的表面形成的若干个凹陷的总面积s2与正极集流体的总面积s3之比均＞0.04，即s2/s3＞0.04，则正极集流体的非涂覆区在形成极耳的过程中容易出现断裂，且锂离子电池的动力学性能有所下降。

4、根据本发明的第二个方面，提供一种上述锂离子电池的制备方法，上述锂离子电池由以下步骤制备得到：

5、s1.将正极活性材料、第一导电剂、第一粘结剂分散于第一溶剂中以形成正极浆料，在正极集流体的涂覆区的表面涂覆正极浆料，经过干燥、辊压，得到正极片半成品；

6、s2.将正极片半成品置于混合酸溶液中，于65~75℃下浸泡100~400秒，干燥后得到正极片；

7、其中，混合酸溶液包括盐酸和硫酸，盐酸在混合酸溶液中的质量分数为0.1~0.2%，硫酸在混合酸溶液中的质量分数为0.7~2.6%；

8、s3.将负极活性材料、第二导电剂、第二粘结剂、增稠剂分散于第二溶剂中以形成负极浆料，在负极集流体的至少一个表面上涂覆负极浆料，经过干燥、辊压，得到负极片；

9、s4.将正极片、隔膜及负极片按顺序叠好，并按照注液系数3.5~4.5的用量向其中注入电解液进行封装，并以0.05c进行充电至soc=40%，再以0.33c进行充电至soc=100%，制得锂离子电池。

10、本方案在制备锂离子电池的过程中，先利用正极活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂制备正极浆料并涂覆于正极集流体的涂覆区的表面上以制得正极片半成品，然后利用含有盐酸和硫酸的混合酸溶液对正极片半成品进行浸泡，最终制得的正极片的正极集流体的非涂覆区的表面能够形成凹陷，将该正极片应用于锂离子电池的制备中，能够提高锂离子电池的散热性能并赋予锂离子电池良好的动力学特性。

11、根据本发明的第三个方面，提供另一种上述锂离子电池的制备方法，上述锂离子电池由以下步骤制备得到：

12、s1.将正极活性材料、第一导电剂、第一粘结剂分散于第一溶剂中以形成正极浆料，在正极集流体的涂覆区的表面涂覆正极浆料，经过干燥、辊压，得到正极片；

13、s2.将负极活性材料、第二导电剂、第二粘结剂、增稠剂分散于第二溶剂中以形成负极浆料，在负极集流体的至少一个表面上涂覆负极浆料，经过干燥、辊压，得到负极片；

14、s3.将正极片、隔膜及负极片按顺序叠好，按照注液系数4.5~5.5的用量向其中注入电解液进行封装，并以0.25~0.30 c进行充电至soc=100%，制得锂离子电池；

15、在s3中，电解液包括lifsi和lipf6，lifsi在电解液中的浓度为0.45~0.85m，lipf6在电解液中的浓度为0.15~0.65m。

16、与单独采用lifsi作为锂盐的电解液相比，本方案通过在lifsi中掺混lipf6作为电解液中的锂盐，并对二者的浓度范围进行调控，使锂离子电池在特定的条件下进行化成，能够在一定程度上降低锂离子电池在化成过程中lifsi对正极集流体的腐蚀程度，使得锂离子电池的非涂覆区的表面形成的若干个凹陷且凹陷的总面积s2与正极集流体的总面积s3满足0＜s2/s3≤0.04，能够提高锂离子电池的散热性能，并且，lipf6的加入能够使得电解液具有较高的氧化电位，同时其成膜产物不易溶于电解液，能够作为钝化膜保护正极集流体，降低锂离子电池化成过程中电解液对正极集流体的腐蚀风险。

技术特征：

1.一种锂离子电池，其特征在于：包括正极片，所述正极片包括正极集流体，

2.如权利要求1所述锂离子电池，其特征在于：0.02≤s2/s3≤0.03。

3.如权利要求1所述锂离子电池，其特征在于：以所述非涂覆区的表面形成的单个所述凹陷的直径为d2，所述d2满足，0.5μm≤d2≤12μm。

4.如权利要求3所述锂离子电池，其特征在于：2μm≤d2≤6μm。

5.如权利要求1所述锂离子电池，其特征在于：以所述非涂覆区的表面形成的单个所述凹陷的深度为h2，以所述正极集流体的厚度为h3，所述h2、所述h3满足，0.1≤h2/h3≤0.5。

6.如权利要求1所述锂离子电池，其特征在于：所述涂覆区的表面形成若干个凹陷，以所述涂覆区的表面形成的若干个所述凹陷的总面积为s1，所述s1、所述s3满足，0＜s1/s3≤0.06。

7.如权利要求6所述锂离子电池，其特征在于：0.01≤s1/s3≤0.04。

8.如权利要求6所述锂离子电池，其特征在于：以所述涂覆区的表面形成的单个所述凹陷的深度为h1，以所述正极集流体的厚度为h3，所述h1、所述h3满足，0.05≤h1/h3≤0.35。

9.如权利要求1~8任意一项所述锂离子电池，其特征在于，由以下步骤制备得到：

10.如权利要求1~8任意一项所述锂离子电池，其特征在于，由以下步骤制备得到：

技术总结
本发明提供一种锂离子电池及其制备方法。该锂离子电池包括正极片，正极片包括正极集流体，正极集流体包括涂覆区和非涂覆区，涂覆区的总面积在所述正极集流体的总面积中所占的比例为80~95%，涂覆区的表面设有正极活性涂层；非涂覆区的表面形成若干个凹陷，非涂覆区的表面形成的若干个凹陷的总面积S2与正极集流体的总面积S3满足0＜S2/S3≤0.04。本发明提供的锂离子电池的正极片中的正极集流体的非涂覆区的表面上形成凹陷，可提高正极集流体的非涂覆区与电解液的接触面积以及正极集流体的非涂覆区的散热能力，在一定程度上提高了锂离子电池的电化学性能和循环寿命，且在非涂覆区进行堆叠以形成极耳时能够提高整个极耳的强度。

技术研发人员：谢登裕,马丹丹,马国华,单旭意
受保护的技术使用者：中创新航科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13