[发明专利]一种高能量密度锂离子电池电芯及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池电芯，包括基体层（2）、复合正极层（3）、复合负极层（4）、复合隔膜层（5）、正极集电区（6）、负极集电区（8）和隔离层（10）；其中：所述基体层（2）是电芯的最外层，包围电芯主体；电芯主体按复合正极层（3）、复合隔膜层（5）、复合负极层（4）和复合隔膜层（5）的顺序依次反复层叠粘接而成；在电芯主体的两侧分别分布有正极集电区（6）和负极集电区（8）；所述正极集电区（6）与复合正极层（3）连接，但与复合负极层（4）通过隔离层（10）隔开；所述负极集电区（8）与复合负极层（4）连接，但与复合正极层（3）通过隔离层（10）隔开；所述复合隔膜层（5）由包含锂快离子导体粉体的无机材料粉体和水性粘合剂组成；所述复合正极层（3）和复合负极层（4）均采用活性层-导电层-活性层的三层夹心结构，其中导电层中导电纤维交错排列。

2.如权利要求1所述的锂离子电池电芯，其特征在于，所述复合正极层（3）是由正极活性层-导电层-正极活性层粘接构成的夹芯结构，厚度为50-200μm；其中，正极活性层由正极活性材料、导电粉体和水性粘合剂组成，三者的质量比为正极活性材料∶导电粉体∶水性粘合剂=80-94∶2-10∶4-10。

3.如权利要求1所述的锂离子电池电芯，其特征在于，所述复合隔膜层（5）厚度为5-30μm，由包含锂快离子导体粉体的无机材料粉体和水性粘合剂组成，其中，无机材料粉体∶水性粘合剂的质量比为9-0.6，而无机材料粉体中锂快离子导体粉体的质量百分比为25%-100%。

4.如权利要求1所述的锂离子电池电芯，其特征在于，所述隔离层（10）由包含锂快离子导体粉体的无机材料粉体和水性粘合剂组成，其中，无机材料粉体∶水性粘合剂的质量比为9-0.6，而无机材料粉体中锂快离子导体粉体的质量百分比为25%-100%。

5.如权利要求1所述的锂离子电池电芯，其特征在于，所述复合负极层（4）是由负极活性层-导电层-负极活性层粘接构成的夹芯结构，厚度为50-200μm；其中，负极活性层由负极活性材料、导电粉体和水性粘合剂组成，三者的质量比为负极活性材料∶导电粉体∶水性粘合剂=85-95∶1-3∶4-10。

6.权利要求1～5任一所述的锂离子电池电芯的制备方法，包括以下步骤：

1）将一基体薄膜清洁后，在其不导电面喷涂制备复合正极层；

2）在复合正极层的一侧制备隔离层，使隔离层的上表面与复合正极层的上表面平齐，隔离层完全覆盖复合正极层的该侧端面；

3）在复合正极层上喷涂制备复合隔膜层，复合隔膜层的一侧与步骤2）制备的隔离层的外端面对齐，另一侧则在复合正极层上留出正极集电区的制备空间；

4）在复合隔膜层上喷涂制备复合负极层，在靠近正极集电区侧的复合隔膜层上留出复合负极层与正极集电区之间的隔离层的制备空间；

5）在复合负极层上喷涂制备复合隔膜层，该复合隔膜层靠近正极集电区一侧与复合负极层的端面对齐，另一侧则在复合负极层上留出负极集电区的制备空间；

6）在步骤4）制备复合负极层时留出的隔离层制备空间内制备隔离层，该隔离层的上表面与步骤5）制备的复合隔膜层的上表面平齐，隔离层的一侧与步骤4）制备的复合负极层紧密连接，另一侧与步骤3）制备的复合隔膜层的端面对齐；

7）在复合正极层上留出的正极集电区制备空间内制备正极集电区，该正极集电区与步骤6）制备的隔离层紧密连接，其上表面与步骤5）制备的复合隔膜层的上表面平齐，正极集电区内布有导电丝；

8）在步骤5）制备的复合隔膜层、步骤6）制备的隔离层和步骤7）制备的正极集电区上制备复合正极层，在靠近负极集电区侧的复合隔膜层上留出复合正极层与负极集电区之间的隔离区的制备空间；

9）在步骤8）制备的复合正极层上制备复合隔膜层，靠近正极集电区一侧在复合正极层上留出正极集电区的制备空间，另一侧与步骤8）制备的复合正极层靠近负极集电区的端面对齐；

10）在步骤8）中留出的隔离层制备空间内制备隔离层，该隔离层的上表面与步骤9）制备的复合隔膜层的上表面平齐，一侧与步骤8）制备的复合正极层和步骤9）制备的复合隔膜层紧密连接，另一侧与步骤5）制备的复合隔膜层的外端面对齐；

11）在步骤4）制备的复合负极层上，步骤5）留出的负极集电区制备空间制备负极集电区，该负极集电区与步骤10）制备的隔离层紧密连接，其上表面与步骤9）制备的复合隔膜层的上表面平齐，负极集电区内布有导电丝；

12）按照步骤4）至11）的顺序重复操作，制备包含多个复合正极层和复合负极层的涂层叠加体；

13）在步骤12）制备的叠加体的正、负极集电区所在的侧面制备一层炭黑涂层；

14）在步骤13）制备的叠加体的复合隔膜层上制备复合负极层，其一侧与叠加体的负极集电区的外端面对齐，另一侧留出隔离层的空间；

15）在步骤14）留出的隔离层空间内制备隔离层，其一侧与复合负极层紧密连接，另一侧与叠加体的正极集电区外端面对齐；

16）将另一基体薄膜清洁后，在其不导电面喷涂粘结剂，同时在步骤15）制得的叠加体的涂层表面喷涂粘结剂，然后将两粘结剂层叠加在一起，干燥；

17）通过边缘热封、冲切、注液、尾部热封和修剪，得到所述锂离子电池电芯。