[实用新型]一种锂离子二次电池非对称负极极片

说明书

技术领域

本实用新型属于锂电池领域，具体的讲是一种锂离子二次电池非对称负极极片。

背景技术

随着各种便携式电子设备及电动汽车的广泛应用和快速发展，对化学电源的需求和性能需求急剧增长。和其它化学电源相比，锂离子电池以其长寿命和高功率特性等优势成功并广泛应用于终端移动电子设备领域。目前，商品化锂电池中大多采用锂过渡金属氧化物/石墨体系。随着信息技术的迅速发展，以移动电话、笔记本电脑为代表的便携式设备不断向小型化、薄型化方向发展，因此对电池的能量密度、成本以及安全性提出更高的要求。已商品化锂电池的性能已越来越不能满足上述发展的要求，其中负极材料是重要的制约因素之一。

锂离子电池的关键技术之一在于对负极材料的研究，从而提高电池的性能。石墨材料具有导电性好、结晶度高、价格低廉、安全性高等特点，是目前商业用锂离子电池生产中最主要的负极材料。但是石墨材料的理论容量最高只有372mAh/g。随着社会的发展，人们对锂电池能量密度的要求越来越高，而石墨材料的容量在一定程度上制约了锂电池能量密度的进一步提高。此外，石墨充放电曲线是一条很长的平台，很难根据电压来判断电池的荷电状态，这给电池管理系统增加了难度。

与石墨相比，硬炭虽经过高温处理，石墨网平面仍不发达(Lc小)，堆叠层数少(La小)，排列紊乱(d₀₀₂大)，微孔多，为锂的贮存提供了良好的场所。硬炭以其无规排序所具有的较高容量、低造价和优良循环性能引起了人们的极大兴趣。而且硬炭的充放电曲线是“斜坡”状的，可以建立电压与电池荷电状态的关系，便于电源管理。但是，由于硬炭材料本身缺陷较多，所以尽管经过改性，一般其不可逆容量都高于10%，在循环过程中容易出现电解液不足，这点在软包电池中尤为突出。这些阻碍了硬炭材料在锂离子电池上大规模商业化使用。

相关对锂电池电芯改进的专利，专利如申请号为CN200410021395.X，申请日为2004-3-16，名称为“一种改性的锂离子电池负极材料、负极及电池”的发明专利，其技术方案为：一种改性的锂离子电池负极材料、负极及电池，负极材料由平均直径范围在1nm-500nm的准一维纳米碳材料改性而成，准一维纳米碳材料占负极材料总重量的0.1%-50%；负极材料的基础材料选自天然石墨、中间相炭微球、无定形碳、硬炭、热解炭、石油焦、沥青基碳纤维等碳质材料、锡基、硅基材料之一种或多种。大量实验证明，经纳米碳管/纳米碳纤维改性的锂离子电池负极的循环寿命、充放电容量、放电倍率等技术指标均获得提高，从而有效提高了锂离子电池的性能。上述专利的出发点是使用纳米管制备改性的负极材料，本质上是使用纳米管这种高性能导电剂来提高负极材料的性能。即通过改变材料提升电池性能，这样提高了生产成本以及增加了制造工艺的难度。 

实用新型内容

为了克服现有的锂离子电池负极存在的上述问题，现在提出一种锂离子二次电池非对称负极极片。

为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：

一种锂离子二次电池非对称负极极片，包括负极集流体和设置在负极集流体上的极耳，其特征在于：所述负极集流体的正面设置有石墨涂层、负极集流体反面设置有硬炭涂层。

所述石墨涂层和负极集流体的接触面积与硬炭涂层与负极集流体的接触面积相等。

所述负极集流体的长度为50-500mm，宽度为30-400mm，厚度为8～20μm。

所述极耳长为10-50mm，宽为3-15mm。

所述石墨涂层的厚度为50～100μm。

所述硬炭涂层的厚度为60～120μm。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的出发点是在不改变材料性能的基础上，只通过对电池极片的特殊设计，来提升电池的性能。只需在极片设计与涂布工艺上进行改变即可达到提升电池性能的目的，简单易行。

2、没有使用昂贵的纳米管等材料，不会提高电池成本；

3、通过极片结构的改进，既充分发挥了硬炭材料的优点，又在一定程度上弥补了硬炭材料的缺陷。 

4、本实用新型用到的原料价格低廉，来源丰富，制备工艺简单，易于控制，利于实现规模化工业生产。

5、本实用新型的负极一侧为硬炭，因此电极整体充放电曲线为“斜坡”装，容易建立电压与电池荷电状态的关系，便于电源管理。

6、本实用新型的负极将硬炭材料的用量降低了一半，可以在一定程度上克服电池在长时间循环过程中出现电解液不足的现象，延长了电池寿命。