電化學(xué)電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電化學(xué)電池領(lǐng)域，特別涉及一種電化學(xué)電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 進(jìn)入21世紀(jì)以后，各種電子器件產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本、可穿戴設(shè)備等層出不窮，極 大的豐富了廣大用戶的生活；同時，電動汽車及各類儲能電站也如雨后春筍般迅速萌芽、發(fā) 展、壯大。以上高科技產(chǎn)品，具有一個共同特征：需要高性能電池充當(dāng)儲能部件。
[0003] 現(xiàn)有的電池主要有一次電池和二次電池兩大類；所謂一次電池，即無法反復(fù)充電 的電池，主要包括碳鋅電池、堿性電池、糊式鋅錳電池、紙板鋅錳電池、堿性鋅錳電池、扣式 電池（扣式鋅銀電池、扣式鋰錳電池、扣式鋅錳電池）、鋅空氣電池、一次鋰錳電池等、水銀 電池；所謂二次電池，即可充電電池，主要包括二次堿性鋅錳電池、鎳鎘充電電池、鎳氫充電 電池、鋰充電電池、鉛酸電池、太陽能電池。鉛酸蓄電池可分為：開口式鉛酸蓄電池、全密閉 鉛酸蓄電池。而從外包裝角度分析，現(xiàn)有電池主要分為軟包裝電池及硬殼包裝電池，由于軟 包裝電池包裝膜本身厚度小，可塑性大，被廣泛的運(yùn)用于各類高檔一次電池和二次電池中。
[0004] 然而，隨著各類用電設(shè)備的不斷升級，其對電池的性能提出了更多要求，如電池更 高能量密度、更快充放電速度、更長循環(huán)壽命、更好安全性能等；而這其中，能量密度直接關(guān) 系到產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)效果，電芯安全性能與用電產(chǎn)品的安全使用及用戶的生命財產(chǎn)及人生 安全密切相關(guān)，因此，能量密度及安全性能備受電池生產(chǎn)商、用戶的關(guān)注。如何提高電池能 量密度的同時，又能改善電池的安全性能成為了電池領(lǐng)域廣大研究者的重點(diǎn)研究方向。為 了提高電池能量密度，專利申請?zhí)枮?01420283159. 4的實(shí)用新型專利發(fā)明了一種有效極 片清洗裝置：包括用于傳輸極片的傳輸系統(tǒng)和激光系統(tǒng)，激光系統(tǒng)包括至少一個用于發(fā)射 激光束并投射到極片上的激光發(fā)射頭，激光系統(tǒng)至少還包括用于勻化激光發(fā)射頭發(fā)射的激 光束的能量的光束整形機(jī)構(gòu)，激光發(fā)射頭和光束整形機(jī)構(gòu)電連接。相對于現(xiàn)有技術(shù)，該實(shí)用 新型通過設(shè)置光束整形機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⒓す夤馐哪芰烤鶆蚧炔粫O片中的箱材，從 而提尚極耳的焊接質(zhì)量；又不會造成涂層的殘留，從而提尚清洗的質(zhì)量，而且光束中的尚能 量和低能量能夠被有效的利用，從而實(shí)現(xiàn)激光能量的最大化利用，進(jìn)而提高能量的利用率、 清洗效率和清洗質(zhì)量。但是，經(jīng)過該方法制備出來的電芯，由于負(fù)極極片中間區(qū)域被清洗 掉，極易在局部區(qū)域出現(xiàn)正極活性物質(zhì)的量超過負(fù)極活性物質(zhì)的量，經(jīng)過充放電或長時間 循環(huán)后，出現(xiàn)局部區(qū)域析鋰狀況，從而降低電池的安全性能。
[0005] 有鑒于此，確有必要開發(fā)一種新的電池，其既能解提高電池能量密度，又具有高的 安全性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種電化學(xué)電池：包括正極 片、負(fù)極片、隔離膜、外包裝和電解液，所述正極片包括正極集流體與正極涂敷層，所述正 極涂敷層的單位面積的容量為CcmAh，所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體與負(fù)極涂敷層，所述 負(fù)極涂敷層的單位面積的容量為CamAh;在所述正極片與所述負(fù)極片相對應(yīng)的區(qū)域存在Cc彡Ca區(qū)域；且所述Cc彡Ca區(qū)域的最小寬度為L，L彡0. 5mm;所述Cc彡Ca區(qū)域的正極 片涂層經(jīng)過正極活性物質(zhì)失活處理，正極活性物質(zhì)容量發(fā)揮率小于或等于95%。通過失活 處理，限制或完全抑制正極活性物質(zhì)容量發(fā)揮，從而確保在涂敷時Cc多Ca區(qū)域，制成成品 電芯時，容量發(fā)揮仍然滿足Cc<Ca，避免負(fù)極析鋰影響電池性能。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種電化學(xué)電池，包括正極片、負(fù)極片、隔離膜、外包裝和電解液，所述正極片包 括正極集流體與正極涂敷層，所述正極涂敷層的單位面積的容量為CcmAh，所述負(fù)極片包 括負(fù)極集流體與負(fù)極涂敷層，所述負(fù)極涂敷層的單位面積的容量為CamAh;在所述正極 片與所述負(fù)極片相對應(yīng)的區(qū)域存在Cc多Ca區(qū)域；且所述Cc多Ca區(qū)域的最小寬度為L， L彡0. 5mm;L較小時，即使出現(xiàn)Cc彡Ca區(qū)域，由于在該區(qū)域之外，通常還是Cc〈Ca，正極 過量的容量也能夠擴(kuò)散開來，由周邊負(fù)極吸納多余的正極容量，不會出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象。所述 Cc多Ca區(qū)域的正極片涂層經(jīng)過正極活性物質(zhì)失活處理，正極活性物質(zhì)容量發(fā)揮率小于或 等于95%。此時，就能根據(jù)負(fù)極實(shí)際容量值Ca對正極活性物質(zhì)容量發(fā)揮率進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得 正極活性物質(zhì)容量發(fā)揮率Cc'與負(fù)極容量Ca匹配（即Cc'〈Ca)，最終確保電池在使用過程 中不會析鋰。
[0009] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述失活處理包括物理失活處理或/和化學(xué) 失活處理，經(jīng)過該失活處理后，所述Cc多Ca區(qū)域的正極涂敷層的正極活性物質(zhì)的容量發(fā)揮 率小于或等于90%。
[0010] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述物理失活處理包括所述電極電子通道阻 隔失活處理或所述電極離子通道阻隔失活處理；所述化學(xué)失活處理為對活性物質(zhì)本身進(jìn)行 失活處理。
[0011] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述電極電子通道阻隔失活處理包括超聲震 蕩處理，如將活性物質(zhì)顆粒震松致使其彼此之間失去連接、導(dǎo)電劑氧化處理使其失去導(dǎo)電 性能、導(dǎo)電劑熱處理中的至少一種；所述電極離子通道阻隔失活處理為采用非離子傳導(dǎo)物 質(zhì)填充電極孔結(jié)構(gòu)，如各類液態(tài)膠水，填充電極孔洞后固化，使得電極孔洞堵塞，電極失去 活性；具體膠水有瞬間膠（常見的502α-氰基丙烯酸乙酯強(qiáng)力瞬間接著劑是一種）、環(huán)氧 樹脂粘結(jié)類、厭氧膠水、UV膠水（紫外線光固化類）、熱熔膠、壓敏膠、乳膠類等；所述對活性 物質(zhì)本身進(jìn)行失活處理包括活性物質(zhì)氧化失活處理、活性物質(zhì)還原失活處理、活性物質(zhì)熱 處理失活處理中的至少一種。
[0012] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，L多1mm;因?yàn)楫?dāng)L多1mm，離子擴(kuò)散補(bǔ)充效果 更差，此時周圍Cc〈Ca的區(qū)域的負(fù)極涂層無法分擔(dān)多余的正極涂層容量，若不采用本發(fā)明， 充電或循環(huán)過程中，析鋰可能性將非常大。
[0013] 本發(fā)明還包括一種電化學(xué)電池的制備方法，主要包括如下步驟：
[0014] 步驟1，電極片制備：制備得到正極片及與所述正極片對應(yīng)的負(fù)極片，且所述正極 片的正極涂敷層的單位面積的容量為CcmAh，所述負(fù)極片的負(fù)極涂敷層的單位面積的容量 為CamAh;且在所述正極片與所述負(fù)極片相對應(yīng)的區(qū)域存在Cc多Ca區(qū)域待用；
[0015] 步驟2,電芯組裝：將正極片、負(fù)極片及隔離膜組裝得到裸電芯，并在裸電芯Cc彡Ca區(qū)域，對正極片進(jìn)行失活處理；之后將裸電芯入殼/入袋，封裝、注液、靜止；
[0016] 步驟3,成品電芯制備：將步驟2制得的電芯進(jìn)行化成、整形得到成品電芯，且化成 或/和整形過程中，電芯置于不高于120Γ的環(huán)境中。此時，若失活物質(zhì)使用的是高溫熔融 滲透，較高的溫度將有利于粘接層熔融并滲透進(jìn)入正極涂層的孔洞中，從而使得正極涂層 失活。
[0017] 作為本發(fā)明一種電化學(xué)電池的制備方法的一種改進(jìn)，得到Cc多Ca區(qū)域的方法包 括控制涂敷重量使得電極片中出現(xiàn)Cc多Ca區(qū)域、在Cc<Ca的膜片上清洗掉部分負(fù)極使 得Cc多Ca、在Cc<Ca的膜片上將負(fù)極涂層完全清洗掉使得Ca= 0中的至少一種。
[0018] 作為本發(fā)明一種電化學(xué)電池的制備方法的一種改進(jìn)，所述清洗方法包括溶劑 清洗、激光清洗、涂敷前在集流體上預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)后將局部涂層去掉中的至少一種；所述在 Cc<Ca的膜片上將負(fù)極涂層完全清洗掉使得Ca= 0后，再在集流體上焊接極耳。
[0019] 作為本發(fā)明一種電化學(xué)電池的制備方法的一種改進(jìn)，步驟2所