一種鋰離子電池復合負極及生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種鋰離子電池復合負極及生產(chǎn)方法，鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，高比容量的硅、錫、鋁等材料作為負極活性物質(zhì)。將硅、錫等高比容量負極粉體活性物質(zhì)加入到液體碳源原料混合，制備負極原料；將負極原料加到裝有高溫高密度融液的融液槽，在融液表面形成液體原料薄層；液體原料薄層加熱碳源原料高溫碳化，形成固體負極薄膜；負極薄膜取出加工成鋰離子電池負極。
【專利說明】
一種鋰離子電池復合負極及生產(chǎn)方法
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及到化學電池，特別是鋰離子電池?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鋰離子電池負極通常采用碳材料作為活性物質(zhì)，銅箱作為集流體，高分子材料作為粘結(jié)劑。銅箱與高分子材料都不參與電池充放電的電化學反應，銅的密度大，占負極的比重大，不利于提高鋰離子電池的比能量。高分子粘結(jié)劑為絕緣材料，影響負極的導電性能， 不利于鋰離子電池提升電性能。碳材料的比容量比較低，要進一步提高鋰離子電池的比能量比較困難。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種高比容量的鋰離子電池負極，可以大大提高鋰離子電池的比能量。本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，高比容量的硅、錫、鋁等材料作為負極活性物質(zhì)嵌在碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將硅、錫等高比容量負極粉體活性物質(zhì)加入到液體碳源原料混合，制備負極原料;第二步，將負極原料加到裝有高溫高密度融液的融液槽，負極原料在融液表面形成液體原料薄層;第三步，液體原料薄層加熱碳源原料高溫碳化，形成固體負極薄膜;第四步，負極薄膜取出加工成鋰離子電池負極。所述的碳源原料可以是石油瀝青、煤瀝青，也可以粘膠或其他高分子材料。所述高溫高密度的融液可以是熔融金屬，也可以是熔融鹽。
[0004]—種鋰離子電池，主要由正極、負極、隔膜、電解液及外殼組成。正極可以是鈷酸鋰正極也可以是磷酸鐵鋰正極，還可以是三元材料正極或者錳酸鋰正極；負極為復合碳膜負極，活性物質(zhì)為硅、錫等高比容量材料。【附圖說明】
[0005]附圖1為鋰離子電池復合負極的示意圖，其中21—碳膜，22—活性物質(zhì)。
[0006]附圖2為多層結(jié)構(gòu)的鋰離子電池復合負極示意圖，其中41 一中間相碳膜層，42—中間相碳膜層嵌的活性物質(zhì)，43—石墨相碳膜層?！揪唧w實施方式】
[0007]實施例一本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，硅作為負極活性物質(zhì)，硅粉嵌在碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將硅粉加入到石油瀝青，混合制備負極原料;第二步，將負極原料加到裝有熔融錫的融液槽，在融錫表面形成液體原料薄層;第三步，液體原料薄層加熱瀝青高溫碳化，形成固體負極薄膜，加熱溫度大于1000攝氏度;第四步，負極薄膜取出加工成鋰離子電池負極。所述負極與磷酸鐵鋰正極、隔膜、電解液及外殼一起制作方形鋰離子電池。
[0008]實施例二本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，錫作為負極活性物質(zhì)，錫粉嵌在碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將錫粉加入到石油瀝青，混合制備負極原料;第二步，將負極原料加到裝有熔融錫的融液槽，在融錫表面形成液體原料薄層;第三步，液體原料薄層加熱瀝青高溫碳化，形成固體負極薄膜，加熱溫度大于1000攝氏度;第四步，負極薄膜取出加工成鋰離子電池負極。所述負極與磷酸鐵鋰正極、隔膜、電解液及外殼一起制作方形鋰離子電池。
[0009]實施例三本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，硅作為負極活性物質(zhì)，硅粉嵌在碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將硅粉加入到煤瀝青，混合制備負極原料;第二步，將負極原料加到裝有熔融錫的融液槽，在融錫表面形成液體原料薄層;第三步， 液體原料薄層加熱瀝青高溫碳化，形成固體負極薄膜;第四步，負極薄膜取出加工成鋰離子電池負極。所述負極與錳酸鋰正極、隔膜、電解液及外殼一起制作圓柱形鋰離子電池。[〇〇1〇]實施例四本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，錫作為負極活性物質(zhì)，錫粉嵌在碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將錫粉加入到煤瀝青，混合制備負極原料;第二步，將負極原料加到裝有熔融錫的融液槽，在融錫表面形成液體原料薄層;第三步， 液體原料薄層加熱瀝青高溫碳化，形成固體負極薄膜;第四步，負極薄膜取出加工成鋰離子電池負極。所述負極與錳酸鋰正極、隔膜、電解液及外殼一起制作圓柱形鋰離子電池。
[0011]實施例五本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，硅作為負極活性物質(zhì)，硅粉嵌在碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將硅粉加入到石油瀝青，混合制備負極原料;第二步，將負極原料加到裝有熔融錫的融液槽，在融錫表面形成液體原料薄層;第三步，液體原料薄層加熱瀝青高溫碳化，形成固體負極薄膜;第四步，負極薄膜取出加工成鋰離子電池負極。所述負極與三元材料正極、隔膜、電解液及外殼一起制作軟包裝鋰離子電池。[〇〇12]實施例六本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，錫作為負極活性物質(zhì)，錫粉嵌在碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將錫粉加入到石油瀝青，混合制備負極原料;第二步，將負極原料加到裝有熔融錫的融液槽，在融錫表面形成液體原料薄層;第三步，液體原料薄層加熱瀝青高溫碳化，形成固體負極薄膜;第四步，負極薄膜取出加工成鋰離子電池負極。所述負極與鈷酸鋰正極、隔膜、電解液及外殼一起制作圓柱形鋰離子電池。 [〇〇13]實施例七本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，錫作為負極活性物質(zhì)，錫粉嵌在復合碳膜的外層碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將錫粉加入到煤瀝青， 混合制備負極原料;第二步，將負極原料涂覆到石墨膜的二面;第三步，加熱涂覆有負極原料到石墨膜，瀝青高溫碳化，形成復合碳膜;第四步，將復合碳膜取出加工成鋰離子電池負極。所述負極與鈷酸鋰正極、隔膜、電解液及外殼一起制作圓柱形鋰離子電池。
[0014]實施例八本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，硅作為負極活性物質(zhì)，硅粉嵌在復合碳膜的外層碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將硅粉加入到煤瀝青， 混合制備負極原料;第二步，將負極原料涂覆到石墨膜的二面;第三步，加熱涂覆有負極原料到石墨膜，瀝青高溫碳化，形成復合碳膜;第四步，將復合碳膜取出加工成鋰離子電池負極。所述負極與三元材料正極、隔膜、電解液及外殼一起制作軟包裝鋰離子電池。[0〇15]實施例九本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，錫作為負極活性物質(zhì)，錫粉嵌在碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將錫粉加入到煤瀝青，混合制備負極原料;第二步，將負極原料涂覆到石墨膜的二面;第三步，加熱涂覆有負極原料到石墨膜，瀝青高溫碳化，形成復合負極薄膜;第四步，將負極薄膜取出加工成鋰離子電池負極。所述負極與磷酸鐵鋰正極、隔膜、電解液及外殼一起制作圓柱形鋰離子電池。
[0016]實施例十本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，硅作為負極活性物質(zhì)，硅粉嵌在碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將硅粉加入到煤瀝青，混合制備負極原料;第二步，將負極原料涂覆到石墨膜的二面;第三步，加熱涂覆有負極原料到石墨膜，瀝青高溫碳化，形成復合負極薄膜;第四步，將負極薄膜取出加工成鋰離子電池負極。所述負極與錳酸鋰正極、隔膜、電解液及外殼一起制作軟包裝鋰離子電池。
[0017]實施例^^一本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，硅作為負極活性物質(zhì)，硅粉嵌在外層碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將硅粉加入到石油瀝青，混合制備負極原料;第二步，將負極原料加到裝有熔融錫的融液槽，在融錫表面形成液體原料薄層； 第三步，液體原料薄層加熱瀝青高溫碳化，形成復合碳膜;第四步，復合碳膜取出，在復合碳膜二面涂覆三氧化二鋁漿料;第五步，加熱干燥，形成復合負極膜;第六步，復合負極膜加工成鋰離子電池負極。所述負極與磷酸鐵鋰正極、隔膜、電解液及外殼一起制作方形鋰離子電池。
[0018]實施例十二本發(fā)明的鋰離子電池負極采用碳膜作為集流體，錫作為負極活性物質(zhì)，錫粉嵌在外層碳膜里，不用高分子粘結(jié)劑。具體生產(chǎn)流程如下，第一步，將錫粉加入到石油瀝青，混合制備負極原料;第二步，將負極原料加到裝有熔融錫的融液槽，在融錫表面形成液體原料薄層； 第三步，液體原料薄層加熱瀝青高溫碳化，形成復合碳膜;第四步，復合碳膜取出在負極二面涂覆三氧化二鋁漿料;第五步，加熱干燥，形成復合負極膜;第六步，復合負極膜加工成鋰離子電池負極。所述負極與錳酸鋰正極、隔膜、電解液及外殼一起制作軟包裝鋰離子電池。
[0019]上述實施例只是本發(fā)明的部分應用，不同碳源材料、不同負極活性物質(zhì)、不同加工工藝及不同正極材料有許多組合，這些組合都可以實現(xiàn)本發(fā)明。
【主權(quán)項】
1.一種鋰離子電池復合負極，其特征在于復合負極的集流體為碳膜，高比容量的活性 物質(zhì)嵌在碳膜里。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池復合負極，其特征在于高比容量的活性物質(zhì)為硅。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池復合負極，其特征在于高比容量的活性物質(zhì)為錫。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池復合負極，其特征在于復合負極集流體碳膜為瀝青碳膜。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池復合負極，其特征在于復合負極的集流體碳膜為 夾層結(jié)構(gòu)，中間層為石墨，外層為中間相碳，活性物質(zhì)嵌在外層碳膜里。6.—種鋰離子電池復合負極的生產(chǎn)方法，其特征在于生產(chǎn)流程主要包括1)負極活性物 質(zhì)加入到碳源原料，混合均勻制備負極原料;2)負極原料在高溫高密度融液表面形成流體 薄層;3)負極原料加熱碳化形成復合負極碳膜;4)復合負極碳膜加工成鋰離子電池負極。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池復合負極生產(chǎn)方法，其特征在于碳源原料為瀝青， 融液為熔融金屬。8.—種鋰離子電池復合負極的生產(chǎn)方法，其特征在于生產(chǎn)流程主要包括1)負極活性物 質(zhì)加入到碳源原料，混合均勾制備負極原料;2)負極原料涂覆在碳膜的二面;3)負極原料加 熱，其碳源原料碳化形成復合負極碳膜;4)復合負極碳膜加工成鋰離子電池負極。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池復合負極生產(chǎn)方法，其特征在于所用的碳膜為石墨膜。10.—種鋰離子電池，主要由正極、負極、隔膜、電解液、外殼組成，其特征在于負極為權(quán) 利要求1所述的鋰離子電池復合負極。
【文檔編號】H01M4/66GK105958010SQ201610456010
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】周虎, 周思齊
【申請人】周虎