[发明专利]一种高能量密度的锂离子电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高能量密度的锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池自商业化以来，由于其能量密度高，工作电压高，无记忆效应，循环寿命长、对环境无污染等诸多优点被广泛用作各种移动设备的电源，也使其进入了大规模的实用阶段。

随着社会进步，众多便携设备都向智能化，多功能化迈进，为了满足其对容量和功率要求，保证其充足的实用时间，要求其动力源必须具有更高地能量密度。迄今，能量密度提升主要来自高能量密度材料的开发应用和工序提升对有限空间的挖掘与应用，但是到目前可实用的锂离子电池电化学体系基本固定，制约了其能量密度的进一步提升。另一方面，在锂电加工制作方面，较薄隔膜及集流体的应用已经接近技术瓶颈，短期难以突破。

为了提高能量密度，一些开发工作者尝试提升涂膜面密度，但是由于面密度加大之后，锂离子扩散路径明显增加，传质阻力加大，难以满足应用需求。为此，以上所述问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种在厚涂布体系下使用的高能量密度的锂离子电池。

本发明的另一目的在于针对现有技术的不足，而提供一种高能量密度的锂离子电池的制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种高能量密度的锂离子电池，包括正极、负极、隔离膜和电解液，隔离膜间隔于正极和负极之间，所述正极包括正极集流体、活性物质层A层和活性物质层B层，活性物质层A层设置于正极集流体和活性物质层B层之间，活性物质层A层包括活性物质A，活性物质层B层包括活性物质B，活性物质B的粒径大于活性物质A的粒径，活性物质层A层与活性物质层B层的重量比为0.1-10；负极包括负极集流体、聚合物导电层C层和负极膜，聚合物导电层C层设置于负极集流体和负极膜之间，聚合物导电层C层的厚度≤5μm。研究中发现，在厚涂布体系设计中，固相的传递困难，小颗粒活性物质设置于内层能有效的缩短锂离子在固相中的传递距离，降低体系极化。

其中，所述活性物质层A层由以下重量百分比的原料组成：

活性物质A       95.0-99.0%  

导电碳           0.5-2.0%             

PVDF            0.5-3.0%；

所述活性物质层B层由以下重量百分比的原料组成：

活性物质B       95.0-99.0%  

导电碳           0.5-2.0%             

PVDF            0.5-3.0%。 

其中，所述活性物质A的D50≤12μm，活性物质为LiCoO₂、Li₂NiO₂、LiMnO₄、LiFePO₄、Li₄Ti₅O₁₂、LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O₂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂中的任意一种或几种的混合物。活性物质A的粒径大于12μm，容易造成活性物质层A层极化过大，锂离子在极片纵向方面上脱嵌不均匀。     

其中，所述活性物质B的D50≥12μm，活性物质为LiCoO₂、Li₂NiO₂、LiMnO₄、LiFePO₄、Li₄Ti₅O₁₂、LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O₂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂中的任意一种或几种的混合物。活性物质B的粒径小于12μm，容易造成活性物质层B层脱嵌过度，以致活性物质结构坍塌。

其中，所述活性物质层A层与活性物质层B层的重量比优选为0.2-2，活性物质A和活性物质可以相同或者不同。